К строительным относятся конструкционные стали, применяемые для изготовления металлических конструкций и сооружений, а также для арматуры железобетона.
Капитальное строительство является вторым по масштабам после машиностроения потребителем стали. Строительные стали применяют для изготовления металлоконструкций зданий, сооружений, мостов, кранов, вагонов, машин, эстакад, бункеров, резервуаров и т. п. Эти стали должны иметь определенное сочетание прочностных и пластических свойств, высокую вязкость, коррозионную стойкость, малую склонность к хрупким разрушениям, а также обладать хорошими технологическими свойствами: свариваемостью, обрабатываемостью резанием, способностью к гибке, правке и т. д.
Строительные стали для металлических конструкций подразделяют по категориям прочности на семь классов. Каждый класс прочности характеризуется минимально гарантированными значениями временного сопротивления разрыву (числитель) и предела текучести (знаменатель): к классу прочности С380/230 относятся стали нормальной прочности, к классам С 460/330 и С 520/400 принято относить строительные стали повышенной прочности, а к классам С 600/450, С 700/600 и С 850/750 — стали высокой прочности. Арматурные строительные стали в зависимости от механических свойств делят на классы от A-I до A-VII.
Временное сопротивление при растяжении и предел текучести являются основными расчетными характеристиками при проектировании металлоконструкций и сооружений.
От их значений зависит сечение элементов конструкций, а следовательно, их масса. Насколько значительна экономия металла от повышения прочности строительной стали, хорошо видно на примере замены углеродистой стали в строительных металлических конструкциях на низколегированные стали более высокой прочности (рис. 66).
Не менее важным критерием, определяющим эксплуатационную надежность строительных конструкций, является их склонность к хрупким разрушениям, наиболее часто характеризуемая температурой перехода из вязкого в хрупкое состояние (порогом хладноломкости). Этот критерий определяет не только надежность конструкции при эксплуатации в условиях отрицательных климатических температур, но он также показывает запас вязкости конструкции, работающей при комнатной и близкой к ней температурам. По хл а до – стойкости строительные стали делят на стали без гарантированной хладостойкости, стали хладостойкие до —400C истали для металлоконструкций, эксплуатируемых ниже
—40 0C (стали «северного исполнения»).
Свариваемость — одно из главных технологических требований, предъявляемых к строительным сталям, так как большинство металлоконструкций являются сварными. Одним из важнейших технологических показателей свариваемости является углеродный эквивалент
¦ Мо/4 + V/14, (24)
Где содержание соответствующих элементов выражено в % (по массе).
80
60
20
200 400 600
800 Б.
WOO Г, МПа
1
1 I
40
Рнс. 66. Теоретическое снижение массы стальных металлоконструкций нз-за повышения предела текучести стали (Н. П. Мельников):
1 — пролетные строения; 2 — растянутые элементы конструкций; 3 — поперечники промышленных зданий
C3KB = C + Мп/6 + Si/24 + N!/40 + Сг/5
Углеродный эквивалент строительных сталей обычно не должен превышать 0,45—0,48 %. Поэтому предельное содержание углерода в низколегированных строительных сталях обычно не превышает 0,18 % и устанавливается тем ниже, чем более легирована сталь.
Из-за больших объемов потребления строительная сталь должна быть дешевой и не содержать в своем составе дорогих и дефицитных элементов.
Глава X