Mác thép cho kết cấu hàn nặng: so sánh A36, A572, S235JR và S355
Phần lớn khung nặng được chế tạo từ một trong bốn mác thép. Chúng là họ hàng gần, về ý đồ thì gần như thay thế được cho nhau, và việc chọn giữa chúng thường là câu hỏi bản vẽ của quý khách theo tiêu chuẩn nào và có cần thêm giới hạn chảy hay không.
Đây là phần so sánh, và những trường hợp nó thực sự làm thay đổi thiết kế.
Bốn mác thép
| Mác thép | Tiêu chuẩn | Giới hạn chảy tối thiểu | Giới hạn bền kéo | Nơi dùng |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A36 | ASTM A36/A36M | 250 MPa (36 ksi) | 400–550 MPa | Mặc định của Hoa Kỳ cho tấm và thép hình |
| ASTM A572 Gr 50 | ASTM A572/A572M | 345 MPa (50 ksi) | tối thiểu 450 MPa | Thép hợp kim thấp độ bền cao của Hoa Kỳ |
| S235JR | EN 10025-2 | 235 MPa | 360–510 MPa | Kết cấu thông dụng của châu Âu |
| S355 (JR/J0/J2) | EN 10025-2 | 355 MPa | 470–630 MPa | Mác chủ lực của châu Âu cho kết cấu nặng |
Các cặp tương đương thực tế: A36 ≈ S235JR và A572 Gr 50 ≈ S355. Chúng không giống hệt, giới hạn thành phần hóa học, cấp dung sai và yêu cầu va đập khác nhau, nhưng với một kết cấu hàn thông thường, xưởng sẽ coi chúng là tương đương, và bản vẽ ghi “A36 hoặc tương đương” sẽ được chế tạo bằng mác mà nhà máy địa phương có sẵn.
Ở Việt Nam và khu vực, S355 và A572 Gr 50 có sẵn dễ dàng, A36 và S235JR cũng vậy. Không mác nào trong danh sách này là hiếm.
Hậu tố JR / J0 / J2 nghĩa là gì
Đây là phần người mua hay bỏ sót nhất, và là phần thỉnh thoảng có ý nghĩa rất lớn.
Hậu tố quy định độ dai va đập khía, tức năng lượng va đập Charpy V-notch mà thép phải đạt, và ở nhiệt độ nào:
| Hậu tố | Nhiệt độ thử va đập | Năng lượng tối thiểu |
|---|---|---|
| JR | +20 °C | 27 J |
| J0 | 0 °C | 27 J |
| J2 | −20 °C | 27 J |
| K2 | −20 °C | 40 J |
Nếu khung của quý khách sẽ chịu tải ở khí hậu lạnh, nhà máy ngoài trời ở Bắc Âu, Hàn Quốc vào mùa đông, kho lạnh, hãy chỉ định J2. Độ dai là thứ ngăn một khuyết tật nhỏ lan thành đứt gãy giòn, và là tính chất không thể bổ sung sau.
Nếu thiết bị đặt trong nhà máy trong nhà ở vùng ôn đới hoặc nhiệt đới, JR là đủ và rẻ hơn.
Kiểu hỏng: bản vẽ ghi “S355” không có hậu tố, nhà máy cấp S355JR vì đó là mác đạt yêu cầu rẻ nhất, và khung cuối cùng nằm ngoài trời ở nơi gặp −25 °C. Về kỹ thuật không có gì sai với việc cung cấp. Hãy ghi hậu tố.
Khi nào giới hạn chảy cao hơn đáng đồng tiền
Chuyển từ A36 sang A572 Gr 50, hoặc S235 sang S355, mua thêm khoảng 40–50% giới hạn chảy với mức chênh vật liệu khiêm tốn, thường vài phần trăm mỗi tấn.
Đáng khi thiết kế bị chi phối bởi độ bền. Nếu một thanh được chọn kích thước theo ứng suất, mác cao hơn cho phép làm mỏng tiết diện. Ít thép tấm phải mua hơn, ít kim loại hàn phải đắp hơn, ít khối lượng phải nâng và vận chuyển hơn. Trên khung bị chi phối bởi độ bền, điều này thường bù lại nhiều hơn phần chênh giá.
Không đáng khi thiết kế bị chi phối bởi độ cứng. Mô đun Young khoảng 200 GPa cho tất cả các mác này. Thép bền hơn không phải thép cứng hơn. Nếu thanh được chọn theo độ võng, điều phổ biến ở bệ máy, nơi dung sai là độ thẳng hàng chứ không phải phá hoại, thì chuyển sang S355 không mua được gì ngoài hóa đơn cao hơn.
Phép thử: hãy hỏi kỹ sư của quý khách phép kiểm tra chi phối là ứng suất hay độ võng. Nếu là độ võng, giữ mác rẻ hơn và dùng tiền để tăng chiều sâu tiết diện.
Khả năng hàn và gia nhiệt trước
Cả bốn mác đều hàn dễ. Con số liên quan là đương lượng carbon (CE hoặc CEV), dự báo hiện tượng tôi cứng ở vùng ảnh hưởng nhiệt và do đó yêu cầu gia nhiệt trước.
Hướng dẫn sơ bộ:
- CE dưới 0.40: nhìn chung hàn được với ít hoặc không cần gia nhiệt trước ở độ dày vừa phải
- CE 0.40–0.50: có khả năng cần gia nhiệt trước ở tiết diện dày hơn
- CE trên 0.50: cần gia nhiệt trước và kiểm soát nhiệt độ giữa các lớp
A36 và S235JR thường ở mức thấp. A572 Gr 50 và S355 cao hơn một chút. Độ dày quan trọng không kém thành phần hóa học: cùng một mác ở 60 mm cần gia nhiệt trước trong khi 20 mm thì không, vì khối lạnh xung quanh làm nguội mối hàn nhanh hơn.
Hãy lấy CE thực tế từ chứng chỉ vật liệu thay vì từ bảng. Nó được in trên chứng chỉ, và đó là cái WPS lẽ ra phải được đánh giá chất lượng dựa trên, xem AWS D1.1 in plain language.
Thép chống ăn mòn khí quyển và thép không gỉ, hai ngoại lệ
Thép chống ăn mòn khí quyển (ASTM A588, hoặc S355J0WP) hình thành lớp oxit ổn định và có thể dùng không sơn ngoài trời. Phù hợp cho cầu và kết cấu lộ thiên. Là lựa chọn kém khi khung tiếp xúc ẩm liên tục, khi nước chảy xuống làm ố, hoặc khi có thứ gì bắt bu lông vào nó bằng kim loại khác loại.
Thép không gỉ (304/316) xuất hiện trên skid cho thực phẩm, dược phẩm và môi trường hàng hải. Giá gấp vài lần thép carbon, hàn khác, biến dạng nhiều hơn do giãn nở nhiệt cao hơn và dẫn nhiệt thấp hơn, và cần tẩy gỉ và thụ động hóa sau khi hàn. Hãy chỉ định khi quy trình công nghệ đòi hỏi, không phải vì vẻ ngoài.
Chứng chỉ vật liệu
Bất kể mác nào quý khách chỉ định, hãy yêu cầu chứng chỉ EN 10204 3.1, do bộ phận kiểm tra của chính nhà máy cấp, truy xuất được đến số lò nấu, ghi thành phần hóa học và cơ tính.
Chứng chỉ 2.2 là một tuyên bố phù hợp mà không có kết quả thử cho mẻ nấu cụ thể của quý khách. Với khung chịu lực, hãy yêu cầu 3.1. Việc này không tốn gì và đó là tài liệu mà QA của quý khách sẽ muốn xem ba năm sau.
Nên ghi gì trên bản vẽ
Bốn dòng:
- Mác và tiêu chuẩn: “Plate and sections: S355J2 to EN 10025-2” hoặc “ASTM A572 Grade 50”
- Hậu tố độ dai: chọn theo nhiệt độ sử dụng thấp nhất
- Chứng nhận: “Mill certificates to EN 10204 3.1 required”
- Điều khoản thay thế: “Equivalent grades acceptable with prior written approval” nếu quý khách sẵn sàng để xưởng dùng loại họ kiếm được nhanh, điều này thường rút ngắn thời gian giao
Chưa chắc khung của quý khách bị chi phối bởi độ bền hay độ cứng, hoặc khu vực thực sự cung cấp được mác nào theo tiến độ của quý khách? Hãy gửi bản vẽ và chúng tôi sẽ trả lời trong vòng 24 giờ làm việc.