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现场笔记

重型焊接件的钢材牌号:A36、A572、S235JR 与 S355 对比

大多数重型框架由四种牌号之一制成。它们是近亲,用途上大致可以互换,在它们之间选择,通常取决于您的图纸遵循哪个标准,以及您是否需要额外的屈服强度。

下面是对比,以及它真正改变设计的几种情形。

四种牌号

牌号 标准 最低屈服强度 抗拉强度 应用
ASTM A36 ASTM A36/A36M 250 MPa (36 ksi) 400–550 MPa 美国板材和型材的默认选择
ASTM A572 Gr 50 ASTM A572/A572M 345 MPa (50 ksi) 最低450 MPa 美国高强度低合金钢
S235JR EN 10025-2 235 MPa 360–510 MPa 欧洲通用结构钢
S355 (JR/J0/J2) EN 10025-2 355 MPa 470–630 MPa 欧洲重型结构的主力

实际的对应关系是 A36 ≈ S235JR 和 A572 Gr 50 ≈ S355。它们并不完全相同,化学成分限值、公差等级和冲击要求都有差异,但对于一般的焊接件,工厂会把它们视为等效,写着“A36 或等效”的图纸,会用当地钢厂有库存的材料来制造。

在越南及更广泛的地区,S355 和 A572 Gr 50 很容易买到,A36 和 S235JR 也是如此。这份清单里没有任何稀有的东西。

JR / J0 / J2 后缀是什么意思

这是买家最常忽略的部分,也是偶尔会非常重要的部分。

后缀规定的是缺口韧性,即钢材必须达到的夏比 V 型缺口冲击功,以及在什么温度下达到:

后缀 冲击试验温度 最小冲击功
JR +20 °C 27 J
J0 0 °C 27 J
J2 −20 °C 27 J
K2 −20 °C 40 J

如果您的框架将在寒冷气候下承载,比如北欧的室外工厂、冬天的韩国、冷库,请指定 J2。韧性能阻止小缺陷扩展成脆性断裂,而且是事后无法补上的性能。

如果设备放在温带或热带工厂的室内,JR 就足够,也更便宜。

失效模式: 图纸写着“S355”而没有后缀,钢厂供应了最便宜的合格牌号 S355JR,而框架最后被放在会遇到−25 °C 的室外。供货本身在技术上没有任何问题。请写上后缀。

更高的屈服强度何时划算

从 A36 换成 A572 Gr 50,或从 S235 换成 S355,花少量材料溢价,通常每吨高几个百分点,就能多得大约40–50%的屈服强度。

当设计由强度控制时划算。 如果构件的尺寸由应力决定,更高的牌号让您可以减薄截面。少买板材、少熔敷焊接金属、少吊运和运输的重量。在强度控制的框架上,这往往不止收回溢价。

当设计由刚度控制时不划算。 这几个牌号的杨氏模量都约为200 GPa。更强的钢并不是更硬的钢。如果构件尺寸由挠度决定,这在机床底座上很常见,因为公差关乎对中而不是破坏,改用 S355 除了发票更高之外什么也买不到。

判断方法: 问问您的工程师,控制性的校核是应力还是挠度。如果是挠度,就继续用便宜的牌号,把钱花在增加截面高度上。

可焊性和预热

四个牌号都很容易焊接。相关的数字是碳当量(CE 或 CEV),它预测热影响区的淬硬,进而预测预热要求。

粗略的指导:

  • CE 低于0.40:中等厚度下一般可以少预热或不预热
  • CE 0.40–0.50:较厚截面可能需要预热
  • CE 高于0.50:需要预热并控制层间温度

A36 和 S235JR 通常在低端。A572 Gr 50 和 S355 略高。厚度与化学成分同样重要:同一牌号,20 mm 不需要预热的地方,60 mm 就需要,因为周围的冷质量会使接头冷却得更快。

请从材质证书而不是表格中取得实际的 CE。证书上有印刷,WPS 本该以它为依据来评定,参见通俗解读 AWS D1.1。

耐候钢和不锈钢:两个例外

耐候钢(ASTM A588,或 S355J0WP)会形成稳定的氧化层,可以在室外不涂漆使用。适用于桥梁和暴露的结构。如果框架持续处于潮湿接触状态、雨水流淌会造成污渍,或有异种金属与之螺栓连接,则不是好的选择。

不锈钢(304/316)出现在食品、制药和船舶用途的撬装件上。价格是碳钢的数倍,焊接方式不同,由于热膨胀较大、导热较低而变形更大,焊后还需要酸洗和钝化。请在工艺需要时指定,而不是为了外观。

材质证书

无论指定哪个牌号,都应要求 EN 10204 3.1 证书,由钢厂自己的检验部门出具,可追溯到炉号,并列出化学成分和力学性能。

2.2 证书只是一份符合性声明,没有针对您那一炉的试验结果。对于承重框架,请索取 3.1。它不花钱,而且是三年后您的质量部门想要查看的文件。

图纸上该写什么

四行:

  1. 牌号和标准:“板材和型材:S355J2,符合 EN 10025-2”或“ASTM A572 Grade 50”
  2. 韧性后缀:按最低使用温度选择
  3. 证书:“要求符合 EN 10204 3.1 的材质证书”
  4. 替代条款:“经事先书面批准,可接受等效牌号”,如果您愿意让工厂使用它能快速采购到的材料,这往往能缩短交期

不确定您的框架是强度控制还是刚度控制,或者在您的交期内这个地区实际能供应哪个牌号?把图纸发给我们,我们会在24个工作小时内回复。

一份图纸,最多三家匹配工厂,首次回复在24个工作小时内。

请把需要制造的框架图纸发给我们。我们会在24个工作小时内告知网络内是否能够承接,以及哪些工厂的尺寸能力满足要求。由他们直接向您报价。

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