Какие стали относят к строительным: основные марки и их характеристики

Строительные стали — тип спецсталей, из которых изготавливают металлопрокат для прогонов, крановых путей, прочих строительных металлоконструкций. Прочитайте статью, чтобы узнать особенности и марки сплавов, контролируемые механические свойства готовых металлоизделий и возможности их применения.

Изображение сгенерировано ИИ

Что такое строительная сталь?

Все марки материала относят к малоуглеродистым сталям. Углеродистость сплавов составляет 0.10-0.22%. Для улучшения структуры металла, механических и химических свойств сырье обогащают кремнием, марганцем, иными добавками. Пример: для повышения жаростойкости, жаропрочности, используют хром. Для увеличения прочности при нагреве —ванадий, вольфрам, молибден. Окисляемость снижают алюминий, кремний.

Доля азота, серы, фосфора (0.015-0.040%), прочих вредных примесей, а также водорода, строго контролируется. Составы оптимизируются так, чтобы сплавы:

• Имели расчётное сопротивление нагрузкам при разных условиях службы. Включая работу при нагреве, перепадах температур, других негативных внешних воздействиях;
• Не обладали склонностью к хрупким разрушениям (внезапным разрывам без сильной механической деформации);
• Были высокотехнологичными. При высокой прочности, металлопрокат податлив правке, сгибанию, просверливанию, шлифовке, иной механообработке, термообработке. В числе требований к технологичности — свариваемость без ограничений. Сварным соединениям не нужна дополнительная обработка. Они выдерживают те же нагрузки, что и основная часть металлоизделия.

Среди других обязательных качеств: повышенная коррозийная стойкость, низкая хладноломкость, малая красноломкость. При значительных минусовых и высоких температурах, материал сохраняет вязкость, пластичность, не растрескивается, не охрупляется. Использовать его можно в сложных климатических условиях.

Обладают высоким пределом текучести, повышенной коррозионной стойкостью и отличной свариваемостью. Применяются в конструкциях, подвергающихся значительным нагрузкам, например в гидротехническом строительстве

Из металла путем прессования, прокатки, сгибания изготавливают арматуру, уголки, балки, швеллеры, прочие нагружаемые элементы для строительных металлоконструкций. Требования к металлоизделиям устанавливает ГОСТ 27772-2021. Согласно регламенту:

• Фасонный прокат, сортовой прокат должен выпускаться из С440, С390, С390-1, С355, С355-1, С345К, С345, С255, С245;
• Полуфабрикаты для сгибания профилей, широкополосный, листовой металлопрокат можно изготавливать из сплавов любой группы прочности.

Изображение сгенерировано ИИ

Из готовой металлопродукции создают опоры ЛЭП, мосты, каркасы, фермы, вышки сотовой связи. С ней строят многопролетные, высотные гражданские объекты, промышленные сооружения. Ее применяют в гидротехническом, энергетическом, ином ответственном строительстве. Металлоизделия участвуют в сборке ветрогенераторов, бункеров, котлов, кранов и прочей спецтехники, нефтепроводов, газопроводов.

Как классифицируют строительные стальные сплавы?

По структуре, с учетом типа зерна, металл может относиться к ферриту, цементиту, перлиту. В зависимости от объема ценных добавок, есть низколегированные стали (до 2.5% легирующих компонентов, например, марка 09Г2С) и легированные стали (2.5-10%).

Основная классификация осуществляется по прочности. Выделяют 3 категории: высокая прочность — С590, С440, повышенная прочность — С390, С375, С345, стандартная прочность — С285, С275, С255, С245, С235.  По типу раскисления, сплавы могут быть одной из 3 групп:

1. Спокойные варианты (маркируют сп), предпочтительны для строительства. Они обеспечивают стабильность механических показателей по всей толщине металлоизделий, хорошо свариваются, справляются с ударами, вибрациями, другими динамическими воздействиями.
2. Полуспокойные стали чуть менее прочные и пластичные. С учетом цены, металлопрокат из них подходит для создания средне-, слабо нагружаемых металлоконструкций.
3. Кипящие составы имеют ограниченную свариваемость, склонность к старению, расслоению из-за неоднородной структуры. Их запрещено применять в конструкциях, подверженных пульсирующим, динамическим нагрузкам, в котлах высокого давления, взрывоопасных зонах. Основные плюсы материалов — цена и пластичность.

Сплавы различны по химическим качествам. Главные показатели: стойкость к нагреву (жаропрочные, жаростойкие материалы), коррозийному разрушению, окислению, действию щелочей, иных химических сред.

Основные механические параметры: стойкость к расслоению, трещиностойкость, удлинение под нагрузками (пластичность). А также сопротивление хрупкому разрушению, динамическим усилиям. Текучесть, сопротивление, прочие механические показатели контролируются. Их значения определяют, выполняя испытания металла на изгиб, сжатие, растяжение, другие нагрузки.

Изображение сгенерировано ИИ

Таблица строительных сталей

При выборе металлопродукции для строительства нужно учитывать ее состав изготовления, механические параметры, условия применения. Пример: чем выше доля углерода, хрома и марганца, тем хуже свариваемость материала. Но компоненты увеличивают закаливаемость, твердость сплавов. Если металлоконструкция будет собрана не путем сварки, объемы веществ могут быть сравнительно высокими. Свариваемость также снижает титан. Однако чем больше его содержание, тем устойчивее стальное металлоизделие к коррозийному разрушению.

При выборе материала также нужно смотреть на объем вредных примесей. Водород, азот повышают хрупкость сырья, деградацию свойств со временем. Фосфор, сера ухудшают податливость сварке, увеличивает ломкость при низких, высоких температурах.

Изображение сгенерировано ИИ

Как выполняется маркировка стали по ГОСТ?

Согласно стандарту 27772-2021, маркировка говорит о назначении сплавов: литера С — для строительных металлоконструкций, и о пределе текучести в Н/мм2: цифры групп прочности от 235. В связи с этим, под одной маркой стали могут «скрываться» разные (допустим, по раскислению) заменители, отвечающие условиям ГОСТ по ударной вязкости, текучести. Например, к группе С245 относят сплавы-аналоги Ст3пс5 и Ст3сп5, к группе С255 составы Ст3Гсп и Ст3Гпс. Другие популярные марки:

• 14Г2АФ, 15ХСНД — С390;
• 09Г2С, 12Г2С — С345;
• Ст3сп, Ст3кп2 — С235.

Чем больше цифра, тем выше прочностные качества. Но повышение прочности, твердости может снижать свариваемость, пластичность металла.

Отсутствие дополнительных литер в готовых металлоизделиях из строительных сталей указывает на отсутствие термообработки. Термообработанный прокат маркируют ТО. Виды обработки: О — отпуск, ЗОН — закалка с отпуском, Н — нормализация.

Литеры П и К говорят о повышенной огнестойкости и коррозионной стойкости металла соответственно. Пример: при равной текучести в 345 Н/мм2, материал С345К будет лучше сопротивляться коррозирующим факторам, чем С345.

Изображение сгенерировано ИИ

FAQ

В чем отличие строительных сплавов от конструкционной стали?

К конструкционным составам относят разные, в том числе строительные сплавы. Назначение последних специфическое. Они предназначены для службы конкретно в строительстве.

Какая строительная сталь самая прочная?

Металл С590, например, марки 12Г2СМФ. Его временное сопротивление составляет 685-845 Н/мм2, текучесть от 590 Н/мм2.

В чем общие плюсы строительных сталей?

Материал высокопрочный, технологичный, стойкий к коррозийному разрушению. Его качества сохраняются при разных условиях службы в составе строительных металлоконструкций.

Можно ли заменить строительную сталь иными стальными сплавами?

Нет. При равных типоразмерах металлоизделий даже прочные термостойкие инструментальные металлы не справятся с теми нагрузками, которые выдержат строительные сплавы в конструкции, например, балки.