Марки стали для тяжёлых сварных конструкций: сравнение A36, A572, S235JR и S355

Большинство тяжёлых рам изготавливается из одной из четырёх марок. Это близкие родственники, по замыслу в основном взаимозаменяемые, и выбор между ними обычно зависит от того, какому стандарту следует ваш чертёж и нужен ли дополнительный предел текучести.

Вот сравнение и случаи, когда оно действительно меняет проект.

Четыре марки

Марка	Стандарт	Мин. предел текучести	Предел прочности	Где применяется
ASTM A36	ASTM A36/A36M	250 MPa (36 ksi)	400–550 MPa	Основной выбор в США для листа и проката
ASTM A572 Gr 50	ASTM A572/A572M	345 MPa (50 ksi)	450 MPa мин.	Высокопрочная низколегированная сталь, США
S235JR	EN 10025-2	235 MPa	360–510 MPa	Общестроительная сталь, ЕС
S355 (JR/J0/J2)	EN 10025-2	355 MPa	470–630 MPa	Основная марка для тяжёлых конструкций, ЕС

Практические пары: A36 ≈ S235JR и A572 Gr 50 ≈ S355. Они не идентичны: пределы по химическому составу, классы допусков и требования к ударной вязкости отличаются, но для обычной сварной конструкции предприятие считает их эквивалентными, а чертёж с пометкой «A36 или эквивалент» будет выполнен из того, что есть на местных заводах.

Во Вьетнаме и в регионе в целом S355 и A572 Gr 50 легко доступны, как и A36 и S235JR. Ничего экзотического в этом списке нет.

Что означает суффикс JR / J0 / J2

Эту часть покупатели пропускают чаще всего, и именно она иногда имеет большое значение.

Суффикс задаёт ударную вязкость на образце с надрезом: энергию удара по Шарпи на образце с V-образным надрезом, которую должна обеспечивать сталь, и при какой температуре:

Суффикс	Температура испытания на удар	Минимальная энергия
JR	+20 °C	27 J
J0	0 °C	27 J
J2	−20 °C	27 J
K2	−20 °C	40 J

Если рама будет нагружена в холодном климате: установка на открытом воздухе в Северной Европе, Корея зимой, холодильный склад, указывайте J2. Вязкость не позволяет мелкому дефекту перерасти в хрупкое разрушение, и это свойство нельзя добавить позже.

Если оборудование стоит в помещении на предприятии в умеренном или тропическом климате, JR достаточно и дешевле.

Типичная ошибка: в чертеже указано «S355» без суффикса, завод поставляет S355JR, потому что это самая дешёвая подходящая марка, и рама оказывается на открытом воздухе там, где бывает −25 °C. С технической точки зрения к поставке претензий нет. Указывайте суффикс.

Когда повышенный предел текучести окупается

Переход с A36 на A572 Gr 50 или с S235 на S355 даёт примерно на 40–50% больший предел текучести за скромную доплату по материалу, обычно несколько процентов за тонну.

Окупается, когда проект определяется прочностью. Если элемент подобран по напряжениям, более высокая марка позволяет уменьшить сечение. Меньше листа для покупки, меньше наплавленного металла, меньше массы для подъёма и перевозки. Для рамы, определяемой прочностью, это часто с запасом покрывает доплату.

Не окупается, когда проект определяется жёсткостью. Модуль Юнга около 200 GPa для всех этих марок. Более прочная сталь не более жёсткая. Если элемент подобран по прогибу, что обычно для станин, где допуск касается выверки, а не разрушения, переход на S355 не даёт ничего, кроме более высокого счёта.

Проверка: спросите у вашего инженера, какой расчёт был определяющим: по напряжениям или по прогибу. Если по прогибу, оставайтесь на более дешёвой марке и потратьте деньги на высоту сечения.

Свариваемость и предварительный подогрев

Все четыре марки хорошо свариваются. Значимое число это углеродный эквивалент (CE или CEV), который предсказывает закалку в зоне термического влияния и, следовательно, потребность в предварительном подогреве.

Ориентировочные значения:

• CE ниже 0.40: в целом сваривается с небольшим подогревом или без него при умеренной толщине
• CE 0.40–0.50: подогрев вероятен на более толстых сечениях
• CE выше 0.50: необходимы подогрев и контроль межпроходной температуры

A36 и S235JR обычно находятся в нижней части. A572 Gr 50 и S355 чуть выше. Толщина важна не меньше, чем химический состав: та же марка при 60 mm требует подогрева там, где при 20 mm он не нужен, потому что окружающая холодная масса быстрее закаливает соединение.

Берите реальный CE из сертификата на металл, а не из таблицы. Он напечатан в сертификате и именно по нему должна была аттестовываться WPS; см. AWS D1.1 простыми словами.

Атмосферостойкая и нержавеющая сталь: два исключения

Атмосферостойкая сталь (ASTM A588 или S355J0WP) образует стабильный слой оксида и может использоваться без покраски на открытом воздухе. Она подходит для мостов и открытых конструкций. Это плохой выбор там, где рама постоянно контактирует с водой, где стекающая вода оставит пятна или где к ней крепится что-либо из разнородного металла.

Нержавеющая сталь (304/316) применяется на скидах для пищевой, фармацевтической и морской эксплуатации. Она в несколько раз дороже углеродистой, варится иначе, сильнее деформируется из-за большего теплового расширения и меньшей теплопроводности и после сварки требует травления и пассивации. Указывайте её там, где этого требует процесс, а не ради внешнего вида.

Сертификаты на металл

Какую бы марку вы ни указали, требуйте сертификаты EN 10204 3.1, выданные отделом технического контроля самого завода, прослеживаемые до номера плавки, с химическим составом и механическими свойствами.

Сертификат 2.2 это заявление о соответствии без результатов испытаний вашей конкретной плавки. Для несущей рамы запрашивайте 3.1. Это ничего не стоит, и именно этот документ ваш отдел качества захочет увидеть через три года.

Что написать в чертеже

Четыре строки:

1. Марка и стандарт: «Лист и прокат: S355J2 по EN 10025-2» или «ASTM A572 Grade 50»
2. Суффикс вязкости: выбранный по самой низкой температуре эксплуатации
3. Сертификация: «Требуются сертификаты на металл по EN 10204 3.1»
4. Оговорка о замене: «Эквивалентные марки допускаются при предварительном письменном согласовании», если вы готовы разрешить предприятию использовать то, что оно может быстро достать, что часто сокращает срок

Не уверены, определяется ли ваша рама прочностью или жёсткостью, и какую марку регион сможет поставить в ваш срок? Пришлите чертёж, и мы вернёмся с ответом в течение 24 рабочих часов.