الفولاذ الهيكلي الكربوني ASTM A36: الخصائص والتطبيقات

فولاذ ASTM A36 هو المواصفة القياسية للفولاذ الإنشائي الكربوني واسع الاستخدام. يُستخدم في العديد من تطبيقات البناء، بما في ذلك المباني والجسور وغيرها من المشاريع الإنشائية العامة. المتطلب الأساسي الذي يحدده معيار ASTM A36 هو الحد الأدنى لقوة الخضوع: 36 كيلو باوند لكل بوصة مربعة (ksi)، أي ما يعادل 250 ميجا باسكال (ميغا باسكال).

1. الخصائص الميكانيكية للفولاذ A36

إن فهم القوة الميكانيكية لـ A36 أمر بالغ الأهمية للتطبيق الصحيح:

• قوة الشد: يقع عادة ضمن نطاق 58 ksi إلى 80 ksi (400 ميجا باسكال إلى 550 ميجا باسكال).
• قوة الخضوع: الحد الأدنى 36 ksi (250 ميجا باسكال).
• استطالة: يقيس هذا المؤشر اللدونة. بالنسبة للأشكال الهيكلية، تتراوح عادةً بين 21% و23% بسمك 50 مم (2 بوصة). أما بالنسبة للصفائح، فتتراوح حول 20% بسمك 200 مم (8 بوصات)، وتختلف قليلاً باختلاف السُمك.

2. التركيب الكيميائي للفولاذ A36

يتم التحكم في التركيب الكيميائي للصلب A36 ضمن حدود محددة وفقًا لمعيار ASTM:

• الكربون (C): الحد الأقصى 0.26% للأشكال والأطباق؛ الحد الأقصى 0.29% للقضبان.
• المنغنيز (Mn): 0.80-1.20% للأشكال والألواح؛ 0.60-0.90% للقضبان. ملاحظة: يمكن تعديل المحتوى، وخاصةً الكربون والمنجنيز، للأقسام الأكثر سمكًا لضمان القوة المتسقة.
• السيليكون (Si): الحد الأقصى 0.40%.
• الفوسفور (P): الحد الأقصى 0.040%.
• الكبريت (S): الحد الأقصى 0.050%.
• النحاس (Cu): عند تحديده لتعزيز مقاومة التآكل الجوي، غالبًا ما يكون مطلوبًا حد أدنى يبلغ 0.20%.

3. الأشكال المتوفرة والتطبيقات الشائعة للفولاذ A36

الفولاذ A36 هو مادة متعددة الاستخدامات يتم توفيرها بأشكال مختلفة:

• أطباق
• الحانات
• الأشكال الهيكلية (مثل العوارض على شكل حرف I والزوايا والقنوات)

أداؤها الموثوق يجعلها مناسبة لـ:

• الهياكل والمباني العامة.
• مكونات الجسر.
• لوحات القاعدة.
• الخزانات الملحومة (غالباً ما تكون لها متطلبات محددة، على سبيل المثال، لتخزين المياه، والتي قد تحتاج إلى تعديل A36).
• مسامير التثبيت (تطبيقات الفولاذ الصلب).

في حين تُستخدم أنواع الفولاذ الحديثة عالية القوة (مثل ASTM A992) بكثرة في تشييد المباني الحديثة، يتمتع الفولاذ A36 بسجل حافل من النجاحات. ويظل خيارًا موثوقًا واقتصاديًا للعديد من الاحتياجات الإنشائية عند تصميمه وتصنيعه بشكل صحيح.

4. اعتبارات قابلية لحام الفولاذ A36

فولاذ A36 سهل اللحام. مع ذلك، يتطلب اللحام الناجح اهتمامًا بالتفاصيل:

• استخدم الإجراءات الصحيحة: استخدم تقنيات اللحام المؤهلة المناسبة لسمك وتصميم المفصل.
• اختيار معدن الحشو: اختر مواد اللحام الاستهلاكية (القضبان والأسلاك) التي تلبي أو تتجاوز الحد الأدنى لمتطلبات القوة للفولاذ A36.
• القوة الزائدة المحتملة: غالبًا ما يُظهر الفولاذ A36 قوة فعلية أعلى بقليل من الحد الأدنى المحدد. لذا، يُنصح بتصميم أحجام اللحام بناءً على افتراضات قوة أعلى بقليل (على غرار تلك الخاصة بفولاذ الدرجة 50) للحامات الحرجة لضمان أداء مفصلي مناسب.

5. متانة الفولاذ A36 وعوامل التصميم

• مقاومة الكسر: يتميز الفولاذ A36 بدرجة حرارة انتقال من المطاوع إلى الهش أعلى من بعض أنواع الفولاذ الهيكلي المتخصصة، إلا أن استخدامه المكثف يُظهر أداءً موثوقًا ضد الكسر الهش في ظروف الخدمة العادية عند تصميمه المناسب. تجنب الشقوق الحادة، وتركيزات الإجهاد العالية، ودرجات حرارة الخدمة المنخفضة بشكل غير معتاد.
• التمزق الصفائحي: ينبغي تقييم إمكانية تمزق الصفائح أثناء التصميم في المفاصل حيث قد يتم تطبيق الشد من خلال سمك اللوحة.

6. تفاصيل المواصفات

عند طلب أو تحديد الفولاذ A36:

• التعيين الكامل: يرجى الرجوع إلى المعيار الكامل "ASTM A36".
• تحديد النموذج: حدد بشكل واضح شكل المنتج المطلوب (لوحة، شريط، شكل) وأبعاده.
• المتطلبات الإضافية: لاحظ أي متطلبات خاصة (على سبيل المثال، ممارسات القتل المحددة لتطبيقات الخزان، إضافة النحاس لمقاومة التآكل).
• السياق مهم:  قد يخضع استخدام مكونات محددة مثل ألواح أو قضبان المحمل لبنود معينة ضمن المعيار A36 أو أكواد التصميم ذات الصلة.

7. الدرجات المكافئة