Конструкционна стомана 101: Форми, свойства и приложения

Конструкционната стомана е незаменима за множество приложения в строителната индустрия. Всъщност този сектор представлява приблизително половината от световното потребление на стомана. Конструктивната стомана, по-специално, предлага многобройни предимства в строителството и други индустрии, базирани на състава на материала и опциите за форма на стоманата. Комбинацията от тези фактори може да даде на конструкционната стомана различни механични свойства, които са подходящи за конкретни приложения. Като водещ доставчик на услуги за структурна стомана в САЩ, Infra-Metals Co. може да ви помогне да намерите правилния състав и форма на въглеродна структурна стомана за вашето приложение.

Състав на конструкционна стомана

За надеждна дълготрайност и за да издържи екстремно тегло, структурната стомана трябва да бъде с подходящ състав. Желязото и въглеродът са два от най-важните компоненти, използвани от стоманодобивните заводи за производството на структурна стомана. Въглеродът дава сила на желязната руда, която е източникът на желязото в стоманата и е доста мека сама по себе си. За да се постигне товароносимост, структурната стомана трябва да има по-високо тегловно съдържание на въглерод и производителите могат да увеличат количеството въглерод в зависимост от нивото на якост и пластичност, което тяхното приложение изисква. Повечето строителни цели се нуждаят само от нисковъглеродна или мека структурна стомана, която съдържа между {{0}},04 и 0,30 процента въглерод спрямо теглото. Конструкционната стомана със средно и високо съдържание на въглерод изисква между 0,31 и 1,50 процента въглерод спрямо теглото, което прави тази стомана подходяща за приложения в машиностроенето.

Конструкционната стомана може също да съдържа нива на манган, фосфор, сяра и силикон, наред с други материали. Въпреки че производителите могат да добавят допълнителни метали като хром, титан и молибден към техните стоманени състави за допълнителна здравина, това често е по-добре за неконструкционна стомана, тъй като може да доведе до крехък краен продукт.

Независимо от състава, производителите трябва да тестват своята структурна стомана за приемливо провлачване и якост на опън. Част от това, което прави структурната стомана здрава, е нейната способност да се поддава под натиска на тежестта, без да променя трайно формата си. Точката, в която конструкционната стомана безвъзвратно променя формата си, се нарича граница на провлачване. Добавеният натиск на тежестта в крайна сметка ще тласне стоманата до нейната граница на якост на опън, точката, в която стоманата действително се счупва. Якостта на провлачване и якостта на опън се измерват в паундове на квадратен инч (psi) и килоинчове на квадратен инч (ksi).

За да се оцени ударът или поглъщането на енергия в структурната стомана, тестът за удар на Шарпи стандартизира процеса. Операторите използват претеглено махало с чук и проба от конструкционен стоманен материал, за да изчислят колко енергия може да поеме тази конкретна стомана, когато махалото я удари, преди материалът да достигне границите на провлачване и якост на опън. Тестът на Шарпи може също така да включва температурни тестове за имитиране на температурни колебания на околната среда.

Като се има предвид критичното естество на строителните приложения, Американското дружество за изпитване и материали (ASTM) има повече от 12000 регулаторни стандарта, които класифицират марките стомана и управляват материала и неговите допустими отклонения. Тези стандарти осигуряват последователен стандарт в индустриите и гарантират, че стоманата, която отговаря на изискванията на ASTM, ще бъде с най-високо качество. Някои от одобрените класове структурна стомана са ASTM A36, ASTM A500, ASTM A572 и ASTM A588, с множество опции за форма в зависимост от приложението.

Конструкционни стоманени профили

Голямото разнообразие от опции за форма допълнително позволява на структурните стоманени продукти да поддържат конструкцията и дизайна. Формата е от съществено значение за правилното разпределение на натоварването и натиска, а правилният избор гарантира, че сградата е издръжлива и безопасна. Различните форми на конструкционна стомана имат уникални механични и химични свойства, които ги правят подходящи за различни приложения. Тези форми включват:

Ъгли. Тези L-образни перпендикулярни напречни сечения, с еднакви или неравни крака, обикновено се намират в ъглите на конструкциите и на други места, за да допълнят основните колони и греди.

тръба. Куха тръба, изработена от горещо валцувани стоманени рулони и продавана в кръгли, квадратни и правоъгълни форми, се произвежда лесно и се заварява, ако е необходимо. Това е лека структурна алтернатива на твърдите структурни стоманени продукти.

I-греди.Тези греди са едни от най-разпространените конструкционни стоманени продукти, както за греди, така и за колони. Двата успоредни елемента на напречното сечение "I" или "H" са известни като фланци, а свързващият елемент е известен като мрежа.

Широки фланцови греди. С много по-дълга мрежа от I-гредите, фланците на широка фланцова греда са почти перпендикулярни на мрежата.

Канали. Структурните канали са горещо валцувани в С-образна форма и, подобно на I-гредите, имат по-широк ъгъл на свързване между фланците и ребрата. Те осигуряват структурна опора в допълнение към основната носеща греда, обикновено за укрепване или рамкиране.

чинии. Плочите от въглеродна стомана могат да издържат на голямо тегло и натиск, което ги прави идеални за океански кораби. Това са големи повърхности от твърда и непрекъсната структурна стомана, предназначени да покриват големи повърхности.

Барове. Съкратено от търговски пръти, те са видове горещо валцувани и студено завършени въглеродни пръти с различни свойства, размери и подкатегории на формата, като кръгли, квадратни и плоски напречни сечения.

Предимства на конструкционната стомана

Конструкционната стомана е изключително ефективен и ефективен материал за строителни приложения. Той носи много предимства в сектора, като например неръждаема стомана:

Ефективност на разходите. В допълнение към това, че е икономична по отношение на първоначалната инвестиция в материали, конструкционната стомана често може да доведе до намаляване на разходите в други области, като например намалени изисквания за материали поради здравата здравина на стоманата, по-бързи графици за строителство, по-малко производство на отпадъци, капацитет за рециклиране и т.н.

Сигурност. Здравината на структурната стомана е определяща характеристика, но има и други характеристики, които й придават безопасна функционалност. Стоманата е устойчива на корозия, ръжда, плесен, пламък и термични условия. Плюс това, той няма да се разцепи като други материали, ако стоманена конструкция се размести.

Адаптивна към растеж. Тъй като производителите специално проектират структурна стомана за нейната здравина и капацитет за носене на тегло, ако строителят има нужда или иска да изгради допълнение към имот, рамковата стомана често може да поеме промяната.

надежден. Стандартите ASTM гарантират, че структурната стомана отговаря на стандартите за качество, които са последователни в различните индустрии, така че купувачите да знаят какво получават, когато купуват тази стомана. Това дава спокойствие на строителите, че продуктът е безопасен за предназначението си.

Разнообразен. Относително лекото тегло и здравината на структурната стомана позволяват по-уникални или сложни строителни проекти и архитектурни характеристики в сравнение със строителни материали като дърво.

Ефективен. Когато производителите комбинират производството на структурна стомана с компютърна технология, която може да генерира модели и да включи веригата за доставки, тези технологични постижения могат да помогнат за идентифициране на области за спестяване на разходи, подобрения на дизайна и съображения за безопасност.

Природосъобразен. Стоманата е рециклируем метал, който запазва здравината си независимо от циклите на рециклиране, на които е подложен. Тази способност също намалява отпадъците от скрап. С изобилието на американски ресурси за добив на желязна руда, като например в Минесота, местното производство на стомана може да бъде устойчива индустрия.