Дребнозърнести конструкционни стомани
Всички техници, чиято дейност е пряко или косвено свързана с металните конструкции, без съмнение са запознати с фундаменталното понятие дребнозърнести конструкционни стомани. Но с изключение на най-запалените по металознанието, всички останали трудно биха обяснили какво точно се съдържа в това понятие. Нашата цел е с тази статия да изясним това понятие. Ще разгледаме основните европейски стандарти, свързани с тези дребнозърнести конструкционни стомани.
Как се изработват дребнозърнести конструкционни стомани
Издребняването на зърното е свързано с целенасочено въздействие върху процеса на кристализация (втвърдяване) на изстиващата желязо-въглеродна сплав, чийто краен резултат е както повишаване на якостните свойства – границата на провлачане и якостта на опън, така и жилавостта. Жилавостта представлява работата за разрушаване на материала и понижаване на преходната температура (преминаване от жилаво към крехко разрушаване). По такъв начин издребняването на зърното дава възможност да се подобрят две от основните характеристики на материала границата на провлачване и жилавостта. Границата на провлачване е съпротивлението срещу пластична деформация, а жилавостта съпротивлението срещу крехко разрушаване.
Съвременните дребнозърнести конструкционни стомани спадат към групата на т.нар. “високояки стомани”. Тяхната минимална граница на провлачане при стайна температура е >355 МРа – стомани от групи 2 и 3 съгласно ISO/TR 15608. Предназначени са основно за високо натоварени заварени конструкции, като мостове, резервоари, шлюзове, кранове, съдове под налягане, лагерни кутии и др. Такива конструкции работят при стайна или понижена температура.
За специалиста по металознание тяхната най-съществена и практически най-експлоатирана характеристика е наличието на малко количество елементи (микролегирани), които образуват фино разпределени отделяния, разтварящи в аустенита едва при високи температура (Т>1000°С). Тези отделяния представляват предимно нитриди и (или) карбиди, съответно карбо-нитриди. Тези отделяния възпират много ефективно нарастването на аустенитното зърно по време на заваряване и са причината за дребното зърно в състояние на доставка (8 до 11 бал по класификацията на ASTM – American Society for Testing and Materials). По тази причина всички дребнозърнести конструкционни стомани притежават много високо съпротивление срещу крехко разрушаване, като преходната им температура лежи обикновено значително под -40°С.
С цел да бъдем максимално полезни на нашите читатели, по-долу ще направим преглед на основните дребнозърнести конструкционни стомани, както и на свързаните с тях европейски стандарти.
Основни дребнозърнести конструкционни стомани
Конструкционни стомани S
Това са стомани с общо предназначение за строителни работи. Най-важните европейски стандарти, регламентиращи характеристиките и условията на доставка на тези стомани, са следните:
Дребнозърнести конструкционни стомани според стандарта EN 10025
EN 10025-3 регламентира строителните нормализирани и нормализиращо валцовани дребнозърнести конструкционни стомани и обхваща четири якостни класа стомани: S275, S355, S420 и S460, като S275 и S355 са нелегирани качествени стомани, а S420 и S460 – легирани стомани със специално качество съгласно EN 10020. При заявяване и поръчване, според качеството на стоманата, могат да бъдат доставени следните групи: с гарантирана най-ниска стойност на ударната жилавост при температури до -20°С – стоманите се означават с N и тук спадат стоманите S275N, S355N, S420N и S460N; с гарантирана най-ниска стойност на ударната жилавост при температури до -50°С – стоманите се означават с NL и тук спадат стоманите S275NL, S355NL, S420NL и S460NL.
EN 10025-4 регламентира строителните термомеханично валцувани дребнозърнести конструкционни стомани и обхваща четири якостни класа: S275, S355, S420 и S460, като всички са легирани стомани със специално качество съгласно EN 10020. При заявяване и поръчване, според качеството на стоманата, могат да бъдат доставени следните групи: с гарантирана най-ниска стойност на ударната жилавост при температури до -20°С – стоманите се означават с M и тук спадат стоманите S275M, S355M, S420M и S460M; с гарантирана най-ниска стойност на ударната жилавост при температури до -50°С; стоманите се означават с ML, S275ML, S355ML, S420ML и S460ML.
EN 10025-6 регламентира дребнозърнести конструкционни стомани с повишена (в рамките на 460 – 960 МРа) граница на провлачване – якостни класове 460, 500, 550, 620, 690, 890 и 960, напр. S460Q, S460QL, S460QL1, S 500Q, S 500QL, S500QL1 и т.н.
EN 10149-2 регламентира заваропригодни високояки термомеханично валцовани стомани, предназначени за студено пластично формоизменение, напр. S700МС, S740MC, S890MC, S930MC и др.
Конструкционни стомани P
Това са дребнозърнести конструкционни стомани предназначени за изработка на съдове под налягане. Най-важните европейски стандарти, регламентиращи характеристиките и условията на доставка на тези стомани, са следните:
EN 10028-3 регламентира нормализираните стомани с граница на провлачване от 275 до 460 МРа; в зависимост от натоварването на съда под налягане тези стомани се доставят в четири т. нар. реда:
- Основен ред – напр. Р275N, P355N, P460N
- Топлоустойчив ред – напр. Р275NH, P355NH, P460NH
- Студоустойчив ред – напр. P275NL1, P355NL1, P460NL1
- Специален студоустойчив ред – напр. P275NL2, P355NL2, P460NL2
EN 10028-5 регламентира термомеханичните стомани с граница на провлачване от 355 до 550 МРа; в зависимост от натоварването на съда под налягане тези стомани се доставят в два реда:
- Основен ред – напр. Р355М (гарантирана ударна жилавост до -20°С)
- Студоустойчив ред – например Р460ML (гарантирана жилавост до -50 0С).
EN 10028-6 регламентира стомани за съдове под налягане с повишена граница на провлачване от 460 до 690 МРа, напр. Р690QL.
Конструкционни стомани L
Стомани L – предназначени за изработка на газопроводи. Основният действащ понастоящем европейски стандарт, който систематизира условията на доставка на тези дребнозърнести конструкционни стомани, е EN ISO 3183, който през 2013 г. замени EN 10208-1 и EN 10208-2.
Регаламентирани са две основни състояния на доставка (Product Specification Level) – PSL1 и PSL2.
При състояние на доставка PSL1 стоманите се означават с буква “L“ и цифрово означение – стойността на границата на провлачване, изразена в мегапаскали, напр. L245 и L360.
При състояние на доставка PSL2 към това означение се добавя още една буква, както следва:
- R – свободно състояние на доставка (as rolled);
- N – извършена нормализация, нормализиращо валцуване или нормализация и отвръщане;
- Q – извършено закаляване и отвръщане;
- M – термомеханично валцуване.
Направеният обзор, макар и съвсем бегъл, дава представа за голямото разнообразие и широкия арсенал от възможности, които разгледаните дребнозърнести конструкционни стомани предоставят на конструкторите и на всички техници, въвлечени в якостното оразмеряване, производството и монтажа на метални конструкции.
Сподели с приятели
