Definitie en kernkenmerken van kanaalstaal
Kanaalstaal, ook bekend als U-kanaal of C-kanaal, is een lange strook staal met een U-vormige of C-vormige doorsnede, geclassificeerd als een staalproduct met complexe doorsnede. De kenmerkende geometrie bestaat uit een verticaal lijf met twee horizontale flenzen die aan dezelfde kant uitsteken, waardoor een trogachtig profiel ontstaat. Dit dwarsdoorsnedeontwerp biedt een uitstekende sterkte-gewichtsverhouding, waardoor kanaalstaal een voorkeursmateriaal is in de constructie, machinebouw en voertuigproductie. De open kanaalvorm heeft ook een plat achteroppervlak op het web, wat eenvoudig vastschroeven of lassen tegen andere structurele onderdelen vergemakkelijkt. Kanaalstaal wordt voornamelijk vervaardigd door warmwalsen, waarbij de grondstofknuppels bestaan uit koolstofconstructiestaal met een koolstofgehalte van niet meer dan 0,25%, of knuppels van laaggelegeerd staal. Het materiaal moet goede las-, klink- en uitgebreide mechanische eigenschappen bezitten om aan de eisen van structurele toepassingen te voldoen.
Classificatie van kanaalstaal op productiemethode en profieltype
Kanaalstaal kan op basis van het productieproces in twee hoofdcategorieën worden ingedeeld: warmgewalste kanalen en koudgevormde kanalen. Warmgewalste kanalen worden geproduceerd door stalen knuppels tot hoge temperaturen te verwarmen en ze door walserijen te leiden om de gewenste U-vormige doorsnede te bereiken. Koudgevormde kanalen worden vervaardigd door platte stalen strips bij kamertemperatuur door een reeks vormrollen te buigen, en ze kunnen verder worden onderverdeeld in kanalen met gelijke zijden, kanalen met ongelijke zijden, binnenste opgerolde kanalen en buitenste opgerolde kanalen. Binnen de categorie warmgewalst worden kanalen verder geclassificeerd op basis van flensgeometrie. American Standard C-kanalen hebben taps toelopende binnenflensoppervlakken met een helling van ongeveer 16,67% (2-in-12), terwijl MC-kanalen (Miscellaneous Channels) bredere of diepere flenzen hebben die buiten de standaard proporties van de C-serie vallen. Europese kanalen omvatten UPN-profielen met taps toelopende flenzen en UPE-profielen met parallelle flenzen. Chinese normen classificeren kanalen als gewone kanalen en lichtkanalen (aangeduid met 'Y'), met gespecificeerde binnenboogradii voor beenranden.
Amerikaanse standaardkanaalformaten: C-secties en MC-secties
Volgens het Amerikaanse standaardsysteem (ASTM A6/AISC) worden structurele kanalen aangeduid met de letter 'C' (voor standaardkanalen) of 'MC' (voor diverse kanalen), gevolgd door de nominale diepte in inches en het gewicht per voet in ponden. C8×11,5 geeft bijvoorbeeld een kanaal aan met een nominale diepte van 8 inch en een gewicht van 11,5 pond per voet. C-kanalen worden geproduceerd in diepten van 3 tot 15 inch. Gangbare C-kanaalformaten omvatten C3×4.1 (3,00 inch diep, 1,410 inch flensbreedte, 0,170 inch lijfdikte) tot en met C15×50 (15 inch diep, 3,716 inch flensbreedte, 0,716 inch lijfdikte). MC-kanalen bieden bredere flensopties voor zwaardere structurele eisen; gangbare maten variëren van MC6×12 tot MC18×58. Voor metrische toepassingen zijn C-kanaalafmetingen ook verkrijgbaar in millimeteraanduidingen. De C75×6 heeft bijvoorbeeld een diepte van 76 mm, een flensbreedte van 35 mm en een gewicht van 5,9 kg/m; C150×12 heeft een diepte van 152 mm, flensbreedte van 51 mm en weegt 12,2 kg/m; en C380×74 heeft een diepte van 381 mm, flensbreedte van 95 mm en weegt 74 kg/m.
Europese standaardkanaalformaten: UPN- en UPE-profielen
Europese normen (EN 10279 en EN 10365) definiëren twee primaire kanaalprofielen: UPN (tapse flenskanalen) en UPE (parallelle flenskanalen). UPN-kanalen hebben een U-vormige doorsnede met taps toelopende binnenflenzen en iets naar buiten gerichte flenspunten, waardoor het materiaal efficiënt wordt verdeeld om het gewicht in evenwicht te brengen met de structurele prestaties. Het maatbereik voor UPN-kanalen strekt zich uit van UPN 50 tot UPN 400, waarbij het getal de nominale diepte in millimeters aangeeft. De lijfdikte voor UPN-profielen varieert doorgaans van 6 tot 8,5 mm. UPE-kanalen hebben dezelfde U-vormige doorsnede, maar zijn voorzien van parallelle flenzen, wat de bout- en lasverbindingen vereenvoudigt en de montagetijd ter plaatse verkort. UPE-profielen variëren van UPE 80 tot UPE 400, met lijfdiktes van 4,5 tot 5,2 mm. De taps toelopende flensgeometrie van UPN-kanalen zorgt voor een slank profiel dat geschikt is voor architectonisch zichtbaar staalwerk, terwijl de platte flenzen van UPE-kanalen ze ideaal maken voor toepassingen die een nauwkeurige montage en talrijke ligger-kanaalverbindingen vereisen.
Chinese standaardkanaalformaten: GB/T 707-specificaties
Volgens de Chinese nationale norm GB/T 707 wordt kanaalstaal aangeduid met modelnummers die de nominale hoogte in centimeters weergeven. Een '5#' kanaal heeft bijvoorbeeld een nominale hoogte van 50 mm, waarbij de overeenkomstige flensbreedte en lijfdikte zijn gespecificeerd in de norm. Het maatbereik omvat modellen van 5# tot 40#, met gemeenschappelijke afmetingen, waaronder: 5# (50 mm hoogte, 37 mm flensbreedte, 4,5 mm lijfdikte), 6.3 # (63 mm hoogte, 40 mm flensbreedte, 4,8 mm lijfdikte), 8 # (80 mm hoogte, 43 mm flensbreedte, 5 mm lijfdikte) en 20 # (200 mm hoogte, 73 mm flensbreedte, 7 mm lijfdikte). Binnen dezelfde hoogteaanduiding zijn er doorgaans meerdere varianten die worden onderscheiden door letters zoals 'a' en 'b', die verschillende flensbreedtes en lijfdiktes vertegenwoordigen. De Japanse industriële norm JIS G3192 specificeert kanalen uit de SHF-serie, waarbij de SHF100 een hoogte heeft van 100 mm, een flensbreedte van 50 mm en een lijfdikte van 5 mm. Chinese kanalen krijgen prioriteit vanwege kostenefficiëntie in infrastructuurtoepassingen, terwijl JIS-kanalen zijn geoptimaliseerd voor seismische weerstand. GB-standaardkanalen zijn verkrijgbaar in lengtes van doorgaans 6 tot 12 meter.
Materiaalkwaliteiten en kwaliteitsnormen
Kanaalstaal wordt vervaardigd uit verschillende materiaalkwaliteiten, afhankelijk van de regionale normen en toepassingsvereisten. Volgens ASTM-normen is ASTM A36 de meest gespecificeerde kwaliteit voor structurele koolstofstalen kanalen, met een minimale vloeigrens van 36 ksi (250 MPa) en een treksterkte van 58-80 ksi (400-550 MPa), met een maximaal koolstofgehalte van ongeveer 0,26%. Voor hogere sterkte-eisen is ASTM A572-50 (opbrengst 50 ksi) een gebruikelijk alternatief. Andere beschikbare kwaliteiten zijn ASTM A529-50, A529-55 en A992. Volgens de Europese normen zijn de gebruikelijke kwaliteiten S235JR, S275JR en S355JR . Chinese normen specificeren kwaliteiten zoals Q235, Q235B en Q345B . Japanse en andere internationale normen omvatten de kwaliteiten uit de SS400- en SM400-serie . Voor roestvaststalen toepassingen zijn kanaalsecties verkrijgbaar in de kwaliteiten 201, 304, 316 en 316L. De keuze van de materiaalkwaliteit hangt af van de vereiste vloeigrens, blootstelling aan het milieu, lasbaarheid en kostenoverwegingen voor elke specifieke toepassing.
