لوله های فولادی مربعی: ابعاد استاندارد، درجه مواد و فناوری های پردازش

مقدمه: تطبیق پذیری مقاطع توخالی مربعی

لوله های فولادی مربعی، همچنین به عنوان مقاطع توخالی مربعی (SHS) شناخته می شوند، از پرکاربردترین پروفیل های ساختاری در ساخت فلزات مدرن هستند. این پروفیل ها که با سطح مقطع توخالی و یک طرفه مشخص می شوند، نسبت استحکام به وزن بالا را با زیبایی تمیز و سهولت اتصال ترکیب می کنند. هندسه مقطع بسته آنها استحکام پیچشی فوق العاده ای را ارائه می دهد - به طور قابل توجهی برتر از پروفیل های باز مانند تیرهای I یا کانال ها - و آنها را برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر نیروهای پیچشی دارند ایده آل می کند. سطوح مسطح و موازی، جوشکاری، پیچ و مهره و نصب براکت ها، صفحات و سایر اجزا را ساده می کند و لوله های فولادی مربعی را به یک ماده ترجیحی در بخش های ساختمانی، مهندسی مکانیک، حمل و نقل و کشاورزی تبدیل می کند.

محدوده ابعادی استاندارد و مشخصات جهانی

لوله های فولادی مربعی در طیف گسترده ای از اندازه ها تولید می شوند تا نیازهای مختلف ساختاری و مکانیکی را برآورده کنند. در سیستم‌های متریک، ابعاد بیرونی معمولی از 10 میلی‌متر × 10 میلی‌متر تا 400 میلی‌متر × 400 میلی‌متر، با ضخامت دیوارها معمولاً از 0.5 میلی‌متر تا 20 میلی‌متر است. برای کاربردهای سبک مانند مبلمان یا سازه‌های زینتی، بخش‌های کوچک‌تر (13 تا 50 میلی‌متر) با دیواره‌های نازک‌تر (0.5 تا 3 میلی‌متر) معمولاً مشخص می‌شوند. مقاطع متوسط ​​(50 تا 150 میلی‌متر) با ضخامت دیواره‌های 3 تا 8 میلی‌متر به‌عنوان نیروی کار برای قاب‌بندی کلی ساختاری، پایه‌های ماشین‌آلات و ستون‌های تکیه‌گاه عمل می‌کنند. مقاطع بزرگ بیش از 150 میلی متر، اغلب با ضخامت دیواره تا 12 میلی متر یا بیشتر، در کاربردهای تحمل بار سنگین استفاده می شود. طول های استاندارد معمولاً به صورت 6 متر، 12 متر یا طول های سفارشی عرضه می شوند.

ASTM A500: استاندارد آمریکایی برای لوله های ساختاری

پرکاربردترین مشخصات برای لوله های فولادی مربعی در آمریکای شمالی ASTM A500 است که لوله های ساختاری فولاد کربنی جوش داده شده و بدون درز سرد را برای ساخت و سازهای جوش داده شده، پرچ شده یا پیچی پل ها و ساختمان ها پوشش می دهد. تحت ASTM A500، درجه C ماده غالب است که حداقل استحکام تسلیم 50 ksi (345 مگاپاسکال) و مقاومت کششی 62 ksi (427 مگاپاسکال) را ارائه می‌کند. این استاندارد شامل لوله‌ها تا حداکثر محیط کل 88 اینچ است، به این معنی که حداکثر اندازه مربع HSS 22 اینچ × 22 اینچ است، با ضخامت دیواره تا 1 اینچ اسمی. به عنوان مثال، یک علامت مربع معمولی HSS تحت ASTM A500 به صورت HSS50x50x3 بیان می‌شود که ابعاد بیرونی 50 میلی‌متر × 50 میلی‌متر را با ضخامت دیواره 3 میلی‌متر نشان می‌دهد. اندازه‌های رایج امپراتوری از 1/2 اینچ × 1/2 اینچ با ضخامت دیواره 0.063 اینچ تا 8 اینچ × 8 اینچ با ضخامت دیواره 0.250 اینچ (1/4 اینچ) متغیر است.

EN 10210 و EN 10219: استانداردهای اروپایی برای مقاطع با فرم گرم و سرد

در اروپا، مقاطع توخالی مربعی توسط دو استاندارد اصلی کنترل می‌شوند: EN 10210 برای مقاطع توخالی سازه‌ای با پایان گرم و EN 10219 برای مقاطع توخالی سازه‌ای جوش‌کاری شده با شکل سرد. EN 10219 بخش‌های توخالی ساختاری دایره‌ای، مربعی و مستطیلی جوش داده شده با شکل سرد را پوشش می‌دهد که در ضخامت دیوار تا 40 میلی‌متر ساخته می‌شوند، با مقاطع مربعی تا ابعاد خارجی 500 × 500 میلی‌متر. مقاطع مربعی معمولی EN 10219 از 20 میلی متر × 20 میلی متر با ضخامت دیواره 2.0 میلی متر تا 300 میلی متر × 300 میلی متر با ضخامت دیوار تا 12.5 میلی متر یا بیشتر متغیر است. این استاندارد تلورانس های ابعادی، ویژگی های مقطعی و الزامات علامت گذاری را با طول های استاندارد 6، 8 و 12 متر مشخص می کند. شعاع گوشه نیز مشخص شده است: برای یک بخش 20 میلی متر × 20 میلی متر × 2.0 میلی متر، شعاع گوشه خارجی 4 میلی متر با شعاع گوشه داخلی 2 میلی متر است.

JIS G3466 و سایر استانداردهای بین المللی

استاندارد صنعتی ژاپن JIS G3466 الزاماتی را برای لوله های مربعی و مستطیلی فولاد کربنی مورد استفاده برای مهندسی عمران، معماری و سایر سازه ها مشخص می کند. تلورانس‌های ابعادی تحت JIS G3466 مستلزم آن است که برای طول‌های جانبی زیر 100 میلی‌متر، تلورانس 1.5 میلی‌متر باشد. برای طول جانبی بیش از 100 میلی متر، تحمل ± 1.5٪ است. تلورانس ضخامت دیوار 10% و تحمل وزن 10% است. استاندارد چینی GB/T 6728 بخش‌های توخالی فولادی با شکل سرد را پوشش می‌دهد، معمولاً از 20 میلی‌متر × 20 میلی‌متر تا 600 میلی‌متر × 600 میلی‌متر، با درجه‌های مواد رایج شامل Q235B و Q345B. نمرات مواد متداول در این استانداردها عبارتند از ASTM A500 Grades B و C، S235JR، S355J0H، Q235B، و Q345B.

فرآیند تولید لوله مربع: از سیم پیچ تا نمایه تمام شده

تولید لوله های فولادی مربعی از یک گردش کار تولید سیستماتیک پیروی می کند که سیم پیچ فولادی تخت را به بخش های توخالی دقیق تبدیل می کند. این فرآیند با آماده‌سازی مواد خام آغاز می‌شود، جایی که نوار فولادی - معمولاً کلاف‌های نورد گرم یا نورد سرد با گریدهایی مانند Q195، Q235، یا Q345 - از نظر عیوب سطحی بررسی می‌شوند و تمیز می‌شوند تا زنگ زدگی، روغن یا سایر ناخالصی‌ها از بین برود. سپس سیم پیچ باز می شود و از دستگاه تسطیح عبور می کند تا نوار صاف شود و استرس داخلی کاهش یابد. پیرایش لبه نوار فولادی را به عرض لازم برای تولید لوله مربعی برش می دهد.

مرحله شکل‌دهی از یک فرآیند رول‌سازی پیشرونده استفاده می‌کند: آسیاب فرم‌دهی به تدریج نوار را به یک لوله گرد خم می‌کند، که سپس از یک آسیاب اندازه‌گیری یا واحد تغییر شکل مربع عبور می‌کند که لوله گرد را به مقطع مربع یا مستطیل تبدیل می‌کند. سپس جوشکاری با مقاومت الکتریکی با فرکانس بالا (ERW) برای فیوز کردن درز اعمال می‌شود و به دنبال آن سوراخ‌های جوش داخلی و خارجی با استفاده از ابزارهای روسری حذف می‌شود. سپس لوله از بین غلتک‌های اندازه‌گیری چندگانه عبور می‌کند تا ابعاد نهایی خود را ثابت کرده و در صورت لزوم گوشه‌های تیز تشکیل دهد. عملیات حرارتی آنلاین اختیاری، مانند بازپخت، ممکن است روی درز جوش اعمال شود تا کیفیت و عملکرد مکانیکی کلی آن بهبود یابد. سپس یک اره پرنده یا برش با طول ثابت، لوله پیوسته را به طول های دلخواه برش می دهد. در نهایت، لوله های برش خورده برای از بین بردن خمیدگی ها یا پیچ خوردگی ها صاف می شوند و ممکن است سنگ زنی یا پخ زدن سطح انتهایی انجام شود. بازرسی کیفیت شامل بررسی های بصری، تأیید ابعاد، و بازرسی جوش با استفاده از آزمایش اولتراسونیک یا اشعه ایکس، و به دنبال آن عملیات ضد زنگ (مانند روغن کاری) و بسته بندی برای ذخیره سازی یا حمل و نقل است.

پردازش ثانویه: برش، خمش، و جوش

فراتر از تولید اولیه، لوله های مربعی تحت عملیات های مختلف پردازش ثانویه قرار می گیرند تا نیازهای کاربردی خاص را برآورده کنند. برش را می توان با استفاده از اره برای برش طول همه منظوره، برش لیزری برای پروفیل های با دقت بالا و پیچیده، یا برش پلاسما برای لوله های با ضخامت متوسط ​​انجام داد. برش لیزری لوله از پرتو لیزر فیبر با قدرت بالا برای ذوب یا تبخیر کردن مواد لوله به صورت محلی استفاده می‌کند و پردازش غیر تماسی و با چگالی انرژی بالا با کیفیت لبه عالی را ارائه می‌دهد. خم شدن لوله های مستقیم را به اجزای منحنی برای قاب ها، نرده ها و عناصر معماری تبدیل می کند. خم کن های لوله CNC از سنبه ها و قالب های برف پاک کن برای تشکیل لوله های مربعی به شعاع های صاف بدون فروریختن دیواره ها استفاده می کنند. جوشکاری اجزای مجزای لوله را با استفاده از جوشکاری قوس فلزی گازی (MIG) یا جوشکاری قوس تنگستن گازی (TIG) با آماده‌سازی مناسب اتصال و تناسب لازم برای کیفیت جوش، در ساختارهای بزرگ‌تر مونتاژ می‌کند. پردازش ثانویه اضافی شامل پانچ کردن، سوراخ کردن، سوراخ کردن، و تکمیل سطح مانند گالوانیزه کردن، رنگ آمیزی یا پوشش پودری است.