книги / Сварные конструкции.-1
.pdfВ мартеновской, так как он выгорает во время дутья. Несмотря на это, прочность конвертерной стали не ниже соответствующих марок мартеновской; это получается за счет присадок, в том числе И фосфора.
Обычно для основных (несущих) элементов сварных конструк ций применяют мартеновскую сталь. Бессемеровская сталь приме няется только для нерасчетных элементов конструкций. В послед нее время все большее развитие получает конвертерное производ ство стали с продувкой кислородом сверху. Сталь, получаемая таким способом, близка по качествам к мартеновской, а стоимость ее ниже. Применение этой стали возможно для конструкций, изготавливаемых из проката толщиной до 30 мм и не подвергаю щихся непосредственному динамическому воздействию подвиж ных или вибрационных нагрузок.
Стали могут быть кипящие и спокойные. Кипящая сталь сразу после варки (кипения*) переливается из ковша в изложницы, вследствие чего она оказывается более засоренной газами и имеет менее однородную структуру. Спокойные стали выдерживаются
вковше и раскисляются ферросилицием или алюминием, поддер живающими высокую температуру, благодаря чему газы могут выделяться в большом объеме; раскислители, соединяясь с рас творенным кислородом, уменьшают вредное влияние последнего. Кипящая сталь имеет большую склонность к старению и к пере ходу в хрупкое состояние при низких температурах, чем спокой ная сталь. Это особенно существенно для сварных конструкций,
вкоторых часто остаются высокие местные напряжения. Поэтому ответственные сварные конструкции,, особенно работающие при
низких температур'ах, а также при вибрационной нагрузке, сле дует изготовлять из спокойной мартеновской стали. Последняя дороже кипящей стали примерно на 25%,
Для сварнЫХ конструкций большое значение имеет способ ность стали воспринимать закалку, т. е. ее прокаливаемость. По следняя, будучи связана с критической скоростью закалки, опре деляется: а) составом стали — содержанием в ней углерода и леги рующих элементов; б) однородностью аустенита; в) величиной зерна; г) металлургическими особенностями производства стали. Углерод, а также большинство легирующих элементов (марганец, хром, никель, кремний, молибден, ванадий и вольфрам) усили вают прокаливаемость стали.
Характеристики механических свойств стали. Основными ха рактеристиками механических свойств стали являются: времен ное сопротивление (предел прочности) ав, предел текучести ат и относительное удлинение ô. Эти характеристики, так же как и хи мический состав, указываются в сертификате, которым сопровож дается каждая партия поставляемого металла.
Для определения ов, ати ô производятся испытания стандарт ных образцов на растяжение (фиг. I. 1) (ГОСТ 1497—61). Разли
чают два типа образцов — длинный и короткий — с соотношением между длиной I и площадью поперечного сечения F:
1дл = 11,3]/Г7 |
1мр = ЬЩ /7. |
Для образцов с поперечным |
сечением диаметра d площадь |
F = |
, тогда |
1дя= 11,3 У*т~ = 10^
|
— |
- m |
- ____ |
, h , |
---------------- |
* T |
~ i |
с |
1 |
° |
<г;
■2.
Lо h
1кор = 5,65 |
= 5d; |
поэтому длинные образцы часто называются десяти кратными, а короткие — пятикратными.
Относительное остаточ ное удлинение Ô, характеризующее пластичность материала, определяется после разрыва образца и выражается в процентах
Ô = k=Jn юо°/о,
Фиг. I. 1. Образцы для испытания на рас |
где 1Н— начальная |
длина |
|
тяжение: а — цилиндрический, б |
—плоский. |
||
h, D и В — размеры головки для |
закрепления |
образца; |
длина |
в захватах машины; 10 и d — расчетная длина и |
1К— конечная |
||
диаметр образца, а и Ь—размеры поперечного сече |
образца |
после |
|
ния плоского образца; L0 — общая длина образца. |
|||
|
|
разрыва. |
|
Например, при |
первоначальной длине образца 90 мм и длине |
его после разрыва |
110 мм относительное удлинёние равно |
|
ô = 110~ 90 ШО°/о = 22% |
Для длинных (десятикратных) образцов относительное удли нение обозначается через ô10, для коротких (пятикратных) — через ô5. Материалы, разрушение которых происходит после зна чительной остаточной деформации, называются пластичными.
Временное сопротивление (предел прочности) ае и предел теку чести атхарактеризуют прочность материалов.
Так как ударная нагрузка вызывает большие местные пере напряжения, сообщающие стали хрупкость, то помимо стати ческого испытания на растяжение производят на маятниковом копре испытание на ударную вязкость (ГОСТ 9454—60 и 9455—60), которая является характеристикой работы Сталина динамическую нагрузку.
Ударной вязкостью называется работа, затраченная на раз рушение стандартного образца с надрезом „(фиг. 1.2), отнесенная X площади его сечения
|
|
|
|
|
|
55 ±2 |
|
где |
Р — вес падающего груза; |
ж , |
См 1 |
||||
|
|
||||||
|
Нн и Нк — высота, |
на |
которой |
10 |
2 |
1 |
|
|
находится |
груз до и |
|
|
|
||
|
после падения; |
<Ьиг. I. 2. |
Образец |
с надрезом |
|||
|
F0 — площадь |
поперечно |
ля испытания на ударную вяз |
||||
|
го |
сечения образца |
|
кость. |
|
||
|
в |
месте выточки. |
|
|
|
Поперечная выточка, уменьшающая площадь поперечного се чения образца в месте удара, создается для концентрации напря жений и увеличения хрупкости.
Фиг. 1.3; |
Проба на загиб: а — исходное положение; |
|||
б — загиб |
до заданного угла а; |
в — загиб вокруг |
||
оправки до параллельности сторон; г — загиб до сопри |
||||
|
косновения сторон. |
|
|
|
Ис п ы т а н и е |
н а - и з г и б (загиб) |
(ОСТ |
1683. |
Простейшими |
технологическими |
пробами являются |
пробы |
на |
изгиб (загиб), |
которые характеризуют способность стали к местным пласти ческим деформациям и ее однородность.
Образцы круглого или прямоугольного сечения изгибаются вокруг оправки: до угла заданной величины, до параллельности сторон или до их соприкосновения вплотную (фиг. 1.3). Материал считается удовлетворительным, если при этом испытании не возникает трещин. Диаметр оправок, вокруг которых загибают
образцы, принимается в зависимости от марки стали и толщины испытуемых образцов.
Марки сталей. С т а л ь |
у г л е р о д и с т а я |
о б |
ы к н о |
в е н н о г о к а ч е с т в а |
(ГОСТ 380—60) (табл. |
I. 1) |
изготов |
ляется в мартеновских печах (спокойная, полуспокойная, кипя щей плавки) и в бессемеровских конвертерах (спокойная и кипя щая).
Спокойная сталь обозначается без индекса (например, Ст. 3), полуспокойная с индексом «пс» (например, Ст. 3 пс) и кипящая
синдексом «кп» (например, Ст. 3 кп).
Взависимости от назначения и гарантируемых характеристик эта сталь поставляется по механическим свойствам (группа А), по химическому составу (группа Б), или по механическим свой ствам с дополнительными требованиями по химическому составу и ударной вязкости (подгруппа В).
Сталь группы А изготовляется следующих марок: Ст. 0, Ст. 2, Ст. 3, Ст. 4, Ст. 5, Ст. 6, Ст. 7.
Всостав группы Б входят стали следующих марок: мартенов
ская — МСт. 0, МСт. 1пс, МСт. 1 кп, МСт. 2пс, МСт. 2кп, МСт. 3, МСт. Зпс, МСт. Зкп, МСт. 4, МСт. 4пс, МСт. 4кп, МСт. 5, МСт. 5пс, МСт. 6, МСт. бпс, МСт. 7, МСт. 7пс; бессемеровская — БСт. 0, БСт. 3, БСт. Зкп, БСт. 4, БСт. 4кп, БСт. 5, БСт. 6.
Стали подгруппы В изготовляются мартеновским способом следующих марок: ВСт. 2пс, ВСт. 2кп, ВСт. 3, ВСт. Зпс, ВСт. Зкп, ВСт. 4, ВСт. 4пс, ВСт. 4кп, ВСт. 5, ВСт. бпс.
Сталь марки Ст. 0 имеет низкие механические характеристики, а потому примение ее целесообразно только для нерасчетных эле ментов конструкций, как, например, ограждения, подставки, кожухи, настилы и т. п.
Сталь марки Ст. 2 обладает большой пластичностью и приме няется для конструкций, изготовляемых путем холодной штампов ки, гнутья, отбортовки и т. п.
Из малоуглеродистых сталей "наиболее часто используется сталь марки Ст. 3, причем для несущих конструкций >—мартенов ская углеродистая сталь подгруппы В. При этом для сварных кон струкций, не подвергающихся непосредственному воздействию подвижных или вибрационных нагрузок, могут использоваться: сталь марки ВСт. Зкп, если конструкции эксплуатируются при температуре не ниже —30° С, и марки ВСт. Зпс — при темпера туре ниже —30° С.
Сварные конструкции, непосредственно воспринимающие подвижныё и вибрационные нагрузки (кроме работающих в особо тяжелых условиях), следует изготовлять из стали, марки ВСт. Зпс,
если конструкция эксплуатируется при температуре |
выше |
—30° С, и из стали ВСт. 3 — при температуре ниже —30° |
С. |
Если сварные конструкции работают в особо тяжелых |
усло |
виях, то во всех случаях рекомендуется применение стали марки
4
со f-
о
0>
5 X
«
а
о
X
S
S
я
X
о
X
X я 3 я
"8«
X
кя
яX
« 2
о 5
л X
« s г- Л
и
>>
«
я
я
о
н
3
£
Механические свойства и химический состав сталей, применяемых для сварных конструкций
|
|
|
|
|
Механические свойства |
|
|
Содержание элементов (для мартеновской стали), % |
|||||||||||||
|
|
|
|
9 * |
° af |
Относи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* О |
Ударная вязкость ан |
|
|
|
|
|
а. |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
с |
тельное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
S |
|
3 |
а>о ^ |
о Я |
удлине |
при Г, |
*С |
|
|
|
|
|
с |
а |
|
|
|
|
||
|
|
V X |
ние, |
% |
|
|
|
|
|
о |
(Я |
|
|
|
|||||||
|
ч |
|
* |
|
_чо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«е- |
я |
|
|
|
|
н |
|
я" |
£ -S s |
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
Ef |
о |
о. |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
+ 2 0 |
— 20 |
—40 -70 |
|
|
«3 |
о |
Я |
|
3 |
|||||||
|
о |
|
X |
С « « |
3 g |
ôto |
Ô5 |
? |
|
|
<U |
е |
О |
О |
л |
||||||
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
X |
и |
|||||||||
ГОСТ |
|
О |
нее |
s i |
не менее |
|
не менее |
|
о. |
|
|
X |
я |
не более |
о. |
ч |
5 |
||||
о. |
|
|
|
U |
|
|
О. |
я |
«3 |
||||||||||||
|
|
я |
не ме |
|
|
|
|
|
|
4> |
|
|
2 |
U |
|
|
2 |
я |
Л |
||
|
я |
|
Ч |
|
|
|
|
|
|
|
Ч |
|
|
а> |
а. |
|
|
о |
X |
|
|
|
Ж |
|
н |
|
CQн |
|
|
|
|
|
|
>> |
|
|
* |
|
|
|
X |
X |
S |
|
ё |
о |
|
- |
32 |
18 |
22 |
- |
- |
- |
- |
0,23 |
|
|
- |
- |
1 о |
0,060 |
- |
— |
- |
|
Ст. |
2 |
гг |
19—22 |
34—42 |
26 |
31 |
- |
- |
- |
- |
0,09— |
|
|
0,07 |
0,25—0,50 |
0,045 |
0,055 |
- |
- |
- |
8 |
Ст. 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Л Л |
21—24 |
38-47 23—21 27—25 |
- |
- |
- |
- |
0,14— |
|
|
0,07 |
0,30—0,60 |
0,045 |
0,055 |
|
|
|
|||||
кп |
|
ч ч |
|
|
— |
— |
— |
||||||||||||||
1 |
|
Я Я |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,22 |
|
|
|
|
|
|
||||
Ст. |
3 |
Ü О |
22—24 |
38—47 23—21 27—25 |
71, 10* |
З3 |
- |
- |
0,14— |
|
, |
12 0,22 0,40—0,65 |
0,045 |
0,055 |
- |
— |
— |
||||
X к |
0 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
я Я |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,22 |
|
— |
|
|
|||||
|
|
|
» X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ст. 4 |
О X |
24—26 |
42—52 21—19 25—23 |
8 2 |
— |
- |
- |
0,18— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Н о |
0,12—0,25 0,40—0,70 |
0,045 |
0,055 |
— |
— |
— |
||||||||||||||
|
|
|
о о |
|
|
|
|
_ |
|
|
|
0,27 |
|||||||||
|
Ст. 5 |
ч е |
26—28 |
50—62 17—15 21—19 |
— |
- |
- |
0,28— |
0,15—0,35 0,50—0,80 |
0,045 |
0,055 |
|
— |
_ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,37 |
|
||||||||
S |
|
|
Листо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
М16С |
8—40 мм |
23 |
38 |
22/244 |
26/28 |
7*; 10* |
3,5»; |
4* - |
- |
0 ,12— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
со |
фасон |
0,12—0,25 0,40—0,70 |
0,040 |
0,045 |
|
- |
- |
||||||||||||||
ю |
|
|
ная |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,20 |
|
||||||||
|
|
|
8— 20 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Для листовой стали поперек' прокатки. |
2 Для фасонной стали вдоль прокатки. |
|
3 |
Только для листовой стали ВСт. 3. |
4 |
В числителе — для листовой, в знаменателе — для фасонной стали. |
■ |
Наименование стали |
|
ГОСТ |
|
качественнаяУглеродистая струкционнаякон |
8 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
8 |
|
|
|
о |
углероЛистовая |
низкоидистая легированнаядля |
котлостроения |
ъ<м |
|
|
|
«о |
é
ю
Марка стали
Юкп
10
15кп
15
20кп
20
15К
20 К
09Г2С
<М)
Толщина, мм
4—60
4—160
Пределте кучестиОт, кгс!ммг |
Механические свойства |
|
|
||||
сопро кгс/мм2 |
Ô10 |
Ô5 |
+ 2 0 |
- 2 0 |
-4 0 —70 |
||
|
|
Относи |
Ударная вязкость ан |
||||
|
|
тельное |
|||||
|
|
удлине |
|
при Т, |
°С |
|
|
|
Временное тивлениеОв, |
ние, |
% |
|
|
|
|
нее |
не менее |
|
не менее |
|
|||
не ме |
|
|
|
|
|
|
|
22 |
36—45 |
- |
32 |
- |
- |
- |
- |
22 |
36—45 |
- |
32 |
- |
- |
- |
- |
24 |
40—49 |
- |
29 |
- |
г- |
- |
- |
24 |
40—49 |
- |
29 |
- |
- |
- |
- |
26 |
44—54 |
- |
26 |
- |
- |
- |
- |
26 |
^4—54 |
- |
26 |
- |
- |
- |
- |
21—^23 |
38—44 23—21 27—25 |
8— 6 |
- |
- |
- |
||
23—25 |
41—50 22—19 26—23 |
7 -5 |
- |
- |
- |
||
27—35 |
44—50 |
18 |
22 |
6 |
- |
3,5 |
3,0 |
Содержание элементов (для мартеновской стали), %
|
|
Мп |
Р |
|
|
|
|
|
|
Фосфор |
(У) |
|
|
|
|
|
сп |
|
|
cd |
|
|
|
УглеродС |
|
|
си |
|
НикельN1 |
|
|
|
Марганец |
|
О» |
СгХром |
СиМедь |
||
К |
|
и |
|||||
|
|
|
|
|
|
||
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
4> |
|
не более |
|
|
|
|
|
Си |
|
|
|
|
||
0,07— |
<0,07 |
0,25—0,50 |
0,040 |
0,040 |
0,15 |
0,25 |
- |
0,14 |
|||||||
0,07— |
0,17-0,37 0,35—0,65 |
0,035 |
0,040 |
0,15 |
0,25 |
- |
|
О;14 |
|||||||
0 , 12— |
<0,07 |
0,25—0,50 |
0,040 |
0,040 |
0,15 |
0,25 |
- |
0,19 |
|||||||
0 , 12— |
0,17—0,37 0,35-0,65 |
0,040 |
0,040 |
0,15 |
0,25 |
- |
|
0,19 |
|||||||
0,17— |
• <0,07 |
0,25—0,50 |
0,040 |
0,040 |
0,15 |
0,25 |
- |
0,24 |
|
|
|
|
|
|
|
0,17— |
0,17—0,37 0,35-0,65 |
0,040 |
0,040 |
0,15 |
0,25 |
- |
|
0,24 |
|
|
|
|
|
|
|
0 ,12— |
0,15—0,30 0,35—0,65 |
0,040 |
0,045 |
- |
- |
- |
|
0,20 |
|||||||
0,16— |
0,15—0,30 0,35—0,65 |
0,040 |
0,045 . |
- |
- |
- |
|
0,24 |
|||||||
< 0 ,12 |
0,50—0,80 |
1,3—1,7 |
0,040 |
0,040 |
- |
- |
- |
Листовая углеро Низколегированнаяционная конструк легированнаядистая и низкодля Наименование стали котлостроения
ГОСТ |
Марка стали |
Толщина, мм |
|
10Г2С1 |
|
|
(МК) |
|
1 |
|
4—160 |
CN |
|
|
£ |
16ГС |
|
|
|
|
|
(ЗН) |
|
|
юхснд |
33—404—32 |
|
15ХСНД |
4—32 |
|
14Г2 |
4—20 |
1 |
21—32 |
|
СО |
|
|
S |
|
|
ю |
15ГС |
4—40 |
|
||
|
10Г2С |
4—60 |
10Г2СД : 4—32
|
Механические свойства |
|
Содержание элементов (для мартеновской стали), % |
|||||||||||
нее |
Временноесопро ов,тивлениекгс/ммг |
не менее |
|
не менее |
СУглерод |
КремнийSi |
МарганецМп |
не более |
СгХром |
N1Никель |
СиМедь |
|||
От, те |
|
Относи |
Ударная вязкость ан |
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|||
|
|
тельное |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
кгс/мм 1 кучести Предел |
|
! удлине |
+ 2 0 |
при Г, |
°С |
|
|
|
Фосфор |
S Сера |
|
|
|
|
|
Ô10 |
Ô5 |
— 20 |
—40 -70 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
ние, |
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
не ме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32—38 |
46—52 |
18 |
22 |
6 |
- |
3,0 2,5 |
< 0 ,12 |
0,90—1,20 |
1,3-1,65 |
0,040 |
0,040 |
- |
- |
- |
28—33 |
46—50 |
18 |
22 |
6 |
- |
3,0 |
2,5 |
40 |
54 |
16 |
- |
- |
- |
4 |
- |
37 |
52 |
15 |
|||||
35 |
52 |
18 |
- |
|
|
1 |
- |
- |
- |
1 - |
|||||
|
|
|
|
|
|
||
34 |
47 |
18 |
- |
- |
- |
- |
- |
33 |
46 |
||||||
31—35 |
47—50 18—16 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
34—36 |
48—52 |
18 |
- |
- |
- |
- |
- |
35 |
50 |
18 |
- |
- |
- |
- |
- |
0 , 12— |
0,40—0,70 0,90—1,20 |
0,040 |
0,040 |
- |
- |
- |
0,18 |
||||||
< 0 ,12 |
0,80—1,10 0,50-0,80 |
0,040 |
0,040 |
0.60—0,50— 0,40— |
||
0,90 |
0,80 |
0,65 |
||||
0 , 12— |
0,40—0,70 0,40—0,70 |
0,040 |
0,040 |
0,60—0,30— 0 ,20- |
||
0,18 |
0,90 |
0,60 |
0,40 |
|||
0 ,12— |
0,20—0,40 1,20—1,60 |
0,040 |
0,040 |
<0,30 <0,30 <0,30 |
||
0,18 |
||||||
0 ,12— |
0,70—1,00 0,90-1,30 |
0,040 |
0,040 |
<0,30, <0,30 <0,30 |
||
0,18 |
||||||
< 0 ,12 |
0,80—1,00 1,30—1,65 |
0,040 |
0,040 <0,30 <0,30 <0,30 |
|||
< 0 ,1 2 |
0,80—1,10 1,30—1,65 |
0,040 |
0,040 |
<0,30 <0,30 <0,30 |
ВСт. 3 (спокойной) или мостовой стали марки М16С по ГОСТ 6713—53. Следует отметить, что стоимость последней на 60% выше стоимости стали марки Ст. Зкп.
Применение н и з к о л е г и р о в а н н ы х |
с т а л е й по |
вышенной прочности существенно уменьшает |
вес конструкций |
в тех случаях, когда размеры сечений их элементов определяются из условий прочности, а не из условий ограничения деформаций (например, гибкости или относительного прогиба), или устойчи вости, так как модуль упругости углеродистых и низколегирован
ных сталей одинаков.
Опыт отечественной и зарубежной промышленности свидетельствуют о том, что правильное применение низколегированной стали взамен углеродистой позволяет снизить рас ход корпусной стали на 15—20%, вес железнодорожных мостов на 20— 30%, строительных металлических конструкций на 25—35%. Стоимость низколегированных сталей несколько выше стоимости простой углеродис той; однако применение их в про мышленности в ряде случаев целесо образно технически и оправдано эко номически.
Низколегированные стали имеют следующие преимущества по сравне нию со сталью типа Ст. 3:
1)почти в полтора раза большее значение предела текуче сти (<гг);
2)меньшая хладноломкость, т. е. более низкая температура перехода в хрупкое состояние (порядка — 50° С);
3)повышенная стойкость против атмосферной~"коррозии. Основными недостатками низколегированных сталей по сравне
нию со сталью типа Ст. 3 являются большая стоимость (на 25— 50%) и большая чувствительность к концентрации напряжений при переменных нагрузках.
На фиг. I. 4 показана зависимость средних значений ударной вязкости от температуры для кипящей и спокойной малоуглеро дистой стали Ст. 3, а также для низколегированной стали 15ХСНД (НЛ2).
Для строительных сварных конструкций применяют низко легированные мартеновские стали марок 14Г2, 15ГС, 10Г2С, 10Г2СД, 15ХСНД (природнолегированную) и 10ХСНД (природ нолегированную), поставляемые с соблюдением механических свойств и химического состава по ГОСТ 5058—57 (табл. I. 1). Кроме углерода, кремния и марганца, эти стали содержат в виде
легирующих присадок хром, никель и медь; содержание фосфора и серы ограничено 0,040% для каждого элемента.
Для сварных машиностроительных конструкций нередко ис пользуется с т а л ь у г л е р о д и с т а я к а ч е с т в е н н а я к о н с т р у к ц и о н н а я (ГОСТ 1050—60), изготовляемая в мар теновских и электрических печах (спокойная, полуспокойная и кипящая). Эта сталь характерна пониженным содержанием угле рода, серы и фосфора и несколько более высоким содержанием кремния, чем в соответствующих марках углеродистой стали обык новенного качества по ГОСТ 380—60; она обладает достаточно высокой пластичностью и хорошо сваривается.
Для сварных конструкций применяются марки Юкп, 10, 15кп, 15, 20кп, 20 (табл. I. 1), примерно соответствующие маркам Ст. 2, Ст. 3, Ст. 4.
Для сварных к о т е л ь н ы х к о н с т р у к ц и й исполь зуется листовая углеродистая и низколегированная сталь по ГОСТ 5520—62 (табл. 1.1).
Для сварных с о с у д о в в ы с о к о г о д а в л е н и я , а также для сосудов, работающих при высоких температурах, находят применение специальные легированные стали, марки кото рых подбираются в каждом отдельном случае в зависимости от назначения и условий работы конструкций, а технологический процесс изготовления — в зависимости от химического состава стали.
Для стальных отливок, свариваемых со стальными прокатными конструкциями, часто применяются стали марок 15Л и 25Л1 по ГОСТ 977—58, обладающие хорошей свариваемостью.
При определении деформаций и перемещений для сталей всех
марок принимается модуль упругости: при растяжении |
Е = |
|
= 2,1 • \№кгс/см2 (дан/см2), при сдвиге G= 0,4 Е = 840000 кгс/см2 |
||
(дан!см2). Коэффициент линейного расширения для сталей |
всех |
|
марок принимается а = |
125-10"7. |
|
Алюминиевые сплавы. |
Алюминиевые сплавы состоят из алю |
миния (основа сплава) и легирующих компонентов (марганца, магния, кремния, хрома и др.), которыми обеспечиваются анти коррозийные и прочностные свойства сплава.
Для клепаных металлических конструкций применяются термически упрочняемые сплайы типа дуралевых, а для свар ных — термически неупрочняемые типа алюминиево-магниевых сплавов.
По сравнению со сталью алюминиевые сплавы обладают сле дующими особенностями:
1)менее подвержены коррозии, за исключением легкокорродирующих мест контакта алюминиевого сплава с другими метал лами, для которых он является анодом;
2)удельный вес и модуль упругости примерно в 3 раза меньше;
à) коэффициент линейного расширения почти в 2 раза больше;
4)ударная вязкость не снижается при понижении темпера
туры;
5)сварка производится в среде защитных газов (аргона, ге лия) или автоматическая под слоем флюса.
Применение алюминиевых сплавов целесообразно в тех слу чаях, когда особое значение имеет снижение собственного веса конструкций, как, например, для балочных мостов больших про летов, для стрел подъемных кранов больших вылетов, а также в ли
стовых конструкциях для газов и жидкостей, разрушающих сталь, и пр.
Стоимость исходных материалов, т. е. листа и профилей из алюминиевых сплавов, в 7—10 раз выше стоимости стальных мате риалов того же веса, а стоимость конструкций из них приблизи тельно в два раза выше стоимости стальных; при этом следует учитывать, что вес алюминиевой конструкции составляет при мерно 40% от веса стальной, а стоимость изготовления, транспор тировки и монтажа приблизительно одинакова для них.
Химический состав и механические свойства алюминиевых
сплавов, |
используемых |
для сварных |
конструкций, |
приведены |
|||
в табл. |
I. 2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
I. 2 |
Механические свойства и химический состав алюминиевых сплавов |
|
||||||
|
|
для сварных конструкций |
|
|
|
||
|
|
|
|
Механические свойства |
|||
Марка |
|
Химический состав |
|
|
ô, |
||
сплава |
|
V |
V |
||||
|
|
|
|
кгс/мм2 |
кгс/мм* |
% |
|
АМг |
Mg 2,0—2,8 |
|
16—23 |
8 |
10-48 |
||
АМгб |
Mg 5,6—6,8; Мп 0,5—0,8 |
32 |
16 |
15 |
|||
|
Ti 0,4; |
Si 0,4; |
Zn 0,2 |
|
20 |
20 |
|
В92 |
Mg 3,75; Mn 0,8; Zn 2,75; Ti 0,2 |
36 |
|||||
АВ |
Mg 0,7; |
Mn 0,25; Cu 0,3; Si 0,9; |
38 |
22 |
18 |
||
|
Ti 0,04 |
|
|
|
|
|
|
Модуль упругости Е = 7000 кгс/мм2; модуль сдвига G = 2700 кгс/мм2. Удельный вес у = 2,67 тс/м*\ коэффициент линейного расширения а = 24 X
X 1 0 '® 1/град.
Хорошо свариваемые термически не упрочняемые сплавы имеют низкие показатели прочности. Высокая же прочность сплавов типа дуралюмин достигается в результате специальной термической обработки, после которой эти сплавы плохо свариваются; при сварке электродами из того же сплава прочность шва составляет лишь 50% прочности основного металла. Кроме того, происходит