Stal konstrukcyjna węglowa ASTM A36: właściwości i zastosowania

Stal ASTM A36 to standardowa specyfikacja powszechnie stosowanej stali konstrukcyjnej węglowej. Znajdziesz ją w licznych zastosowaniach budowlanych, w tym w budynkach, mostach i innych ogólnych projektach konstrukcyjnych. Podstawowym wymogiem określonym przez normę ASTM A36 jest jej minimalna granica plastyczności: 36 ksi (kilopounds per square cal), co odpowiada 250 MPa (megapascalom).

1. Właściwości mechaniczne stali A36

Zrozumienie wytrzymałości mechanicznej materiału A36 jest kluczowe dla jego prawidłowego zastosowania:

• Wytrzymałość na rozciąganie: Zwykle mieści się w zakresie od 58 ksi do 80 ksi (400 MPa do 550 MPa).
• Wytrzymałość na rozciąganie: Minimum 36 ksi (250 MPa).
• Wydłużenie: Mierzy on ciągliwość. W przypadku kształtów konstrukcyjnych wynosi on zazwyczaj 21% do 23% w 2 calach (50 mm). W przypadku płyt wynosi on około 20% w 8 calach (200 mm), nieznacznie różniąc się w zależności od grubości.

2. Skład chemiczny stali A36

Skład chemiczny stali A36 jest kontrolowany w określonych granicach zgodnie z normą ASTM:

• Węgiel (C): Maksymalnie 0,26% dla kształtów i płyt; maks. 0,29% dla prętów.
• Mangan (Mn): 0,80–1,20% dla kształtowników i płyt; 0,60–0,90% dla prętów. Uwaga: Zawartość, szczególnie C i Mn, może być dostosowana w przypadku grubszych przekrojów, aby zapewnić równomierną wytrzymałość.
• Krzem (Si): Maksymalnie 0,40%.
• Fosfor (P): Maksymalnie 0,040%.
• Siarka (S): Maksymalnie 0,050%.
• Miedź (Cu): W przypadku określenia zwiększonej odporności na korozję atmosferyczną często wymagane jest minimum 0,20%.

3. Dostępne formy i typowe zastosowania stali A36

Stal A36 to wszechstronny materiał, dostarczany w różnych formach:

• Talerze
• Bary
• Kształty konstrukcyjne (np. belki dwuteowe, kątowniki, ceowniki)

Niezawodne działanie sprawia, że nadaje się do:

• Ogólne ramy i konstrukcje budowlane.
• Elementy mostu.
• Płyty bazowe.
• Zbiorniki spawane (często ze szczególnymi wymaganiami, np. dotyczącymi magazynowania wody, potencjalnie wymagające modyfikacji A36).
• Śruby kotwowe (zastosowania w stali miękkiej).

Podczas gdy nowsze stale o wysokiej wytrzymałości (takie jak ASTM A992) są często używane w nowoczesnym budownictwie, stal A36 ma długą historię. Pozostaje niezawodnym i ekonomicznym wyborem dla wielu potrzeb konstrukcyjnych, gdy jest prawidłowo zaprojektowana i wyprodukowana.

4. Rozważania dotyczące spawalności stali A36

Stal A36 jest łatwo spawalna. Jednak udane spawanie wymaga uwagi na szczegóły:

• Stosuj właściwe procedury: Stosuj odpowiednie techniki spawalnicze, odpowiednie do grubości i konstrukcji złącza.
• Wybór spoiwa: Należy wybierać materiały spawalnicze (pręty, drut), które spełniają lub przewyższają minimalne wymagania wytrzymałościowe dla stali A36.
• Potencjalna nadmierna siła: A36 często wykazuje rzeczywistą wytrzymałość nieco wyższą niż określone minimum. Rozsądnie jest projektować rozmiary spoin na podstawie nieco wyższych założeń wytrzymałościowych (podobnych do tych dla stali klasy 50) dla krytycznych spoin, aby zapewnić odpowiednią wydajność połączenia.

5. Trwałość stali A36 i czynniki konstrukcyjne

• Odporność na pękanie: A36 ma wyższą temperaturę przejścia od ciągliwego do kruchego niż niektóre specjalistyczne stale konstrukcyjne, ale jego szerokie zastosowanie wykazuje niezawodną wydajność w przypadku kruchego pękania w normalnych warunkach eksploatacji, jeśli jest odpowiednio zaprojektowane. Unikaj ostrych karbów, wysokich koncentracji naprężeń i niezwykle niskich temperatur eksploatacji.
• Pękanie warstwowe: Możliwość rozerwania warstwowego należy ocenić podczas projektowania połączeń, w których może być stosowane rozciąganie przez całą grubość płyty.

6. Szczegóły specyfikacji

Przy zamawianiu lub określaniu specyfikacji stali A36:

• Pełne oznaczenie: Zapoznaj się z pełną wersją normy „ASTM A36”.
• Określ formę: Należy wyraźnie określić wymaganą formę produktu (płyta, pręt, kształt) oraz wymiary.
• Wymagania dodatkowe: Należy zwrócić uwagę na wszelkie szczególne wymagania (np. specjalne metody zabijania w zastosowaniach zbiornikowych, dodatek miedzi w celu zapewnienia odporności na korozję).
• Kontekst ma znaczenie:  Stosowanie poszczególnych komponentów, np. płyt łożyskowych lub prętów, może być regulowane przez określone postanowienia normy A36 lub powiązanych kodeksów projektowych.

7. Oceny równoważne