Определение и основные характеристики швеллерной стали
Швеллер стальной, также известный как U-образный или С-образный швеллер, представляет собой длинную полосу стали с U-образным или С-образным поперечным сечением, классифицируемую как стальное изделие сложного сечения. Его отличительная геометрия состоит из вертикальной стенки с двумя горизонтальными фланцами, выступающими с одной стороны, образующими желобообразный профиль. Такая конструкция поперечного сечения обеспечивает превосходное соотношение прочности и веса, что делает швеллерную сталь предпочтительным материалом в строительстве, машиностроении и автомобилестроении. Форма открытого канала также имеет плоскую заднюю поверхность перемычки, что облегчает болтовое соединение или сварку с другими элементами конструкции. Швеллер изготавливают преимущественно методом горячей прокатки, при этом в качестве сырья используют заготовки из углеродистой конструкционной стали с содержанием углерода не более 0,25 % или заготовки из низколегированной стали. Материал должен обладать хорошими свариваемыми, клепочными и комплексными механическими свойствами, чтобы соответствовать требованиям конструкционного применения.
Классификация швеллера по способу производства и типу профиля
Швеллерную сталь можно разделить на две основные категории в зависимости от производственного процесса: горячекатаные швеллеры и холоднокатаные швеллеры. Горячекатаные швеллеры производятся путем нагрева стальных заготовок до высоких температур и пропускания их через прокатные станы для достижения желаемого U-образного сечения. Холоднокатаные каналы производятся путем сгибания плоских стальных полос при комнатной температуре через ряд формовочных роликов, и их можно дополнительно разделить на каналы с равными сторонами, каналы с неравными сторонами, каналы с внутренней спиралью и каналы с внешней спиралью. В категории горячекатаных швеллеры дополнительно классифицируются по геометрии фланцев. Американские стандартные C-каналы имеют конические внутренние поверхности фланцев с наклоном примерно 16,67% (2 из 12), тогда как MC-каналы (разные каналы) имеют более широкие или глубокие фланцы, выходящие за пределы стандартных пропорций серии C. К европейским каналам относятся профили УПН с коническими фланцами и профили УПЭ с параллельными фланцами. Китайские стандарты классифицируют каналы как обычные каналы и легкие каналы (обозначенные буквой «Y») с указанными внутренними радиусами дуг для краев опор.
Американские стандартные размеры каналов: C-образные и MC-образные сечения
В соответствии с американской стандартной системой (ASTM A6/AISC) структурные каналы обозначаются буквой «C» (для стандартных каналов) или «MC» (для разных каналов), за которой следует номинальная глубина в дюймах и вес на фут в фунтах. Например, C8×11,5 обозначает канал с номинальной глубиной 8 дюймов и весом 11,5 фунтов на фут. С-каналы производятся глубиной от 3 до 15 дюймов. Общие размеры C-канала включают от C3 × 4,1 (глубина 3,00 дюйма, ширина полки 1,410 дюйма, толщина стенки 0,170 дюйма) до C15 × 50 (глубина 15 дюймов, ширина полки 3,716 дюйма, толщина стенки 0,716 дюйма). Каналы MC предлагают более широкие варианты фланцев для более тяжелых конструктивных требований; распространенные размеры варьируются от MC6×12 до MC18×58. Для метрических применений размеры С-канала также доступны в миллиметрах. Например, C75×6 имеет глубину 76 мм, ширину фланца 35 мм и вес 5,9 кг/м; C150×12 имеет глубину 152 мм, ширину фланца 51 мм и вес 12,2 кг/м; C380×74 имеет глубину 381 мм, ширину фланца 95 мм и вес 74 кг/м.
Европейские стандартные размеры каналов: профили UPN и UPE
Европейские стандарты (EN 10279 и EN 10365) определяют два основных профиля каналов: UPN (каналы с коническими фланцами) и UPE (каналы с параллельными фланцами). Каналы UPN имеют U-образное поперечное сечение с коническими внутренними фланцами и слегка выступающими наружу кончиками фланцев, что позволяет эффективно распределять материал и сбалансировать вес и характеристики конструкции. Диапазон размеров каналов UPN простирается от UPN 50 до UPN 400, при этом число указывает номинальную глубину в миллиметрах. Толщина стенки профилей UPN обычно составляет от 6 до 8,5 мм. Каналы UPE имеют одинаковое U-образное поперечное сечение, но имеют параллельные фланцы, что упрощает болтовые и сварные соединения и сокращает время монтажа на месте. Профили UPE варьируются от UPE 80 до UPE 400 с толщиной полотна от 4,5 до 5,2 мм. Геометрия конических фланцев профилей UPN обеспечивает тонкий профиль, подходящий для архитектурно открытых стальных конструкций, а плоские фланцы профилей UPE делают их идеальными для применений, требующих точной подгонки и многочисленных соединений балки с швеллером.
Размеры каналов китайского стандарта: Технические характеристики GB/T 707
В соответствии с китайским национальным стандартом GB/T 707 стальной швеллер обозначается номером модели, представляющим номинальную высоту в сантиметрах. Например, швеллер «5#» имеет номинальную высоту 50 мм, при этом соответствующая ширина полки и толщина стенки указаны в стандарте. Диапазон размеров охватывает модели от 5# до 40#, общие размеры включают: 5# (высота 50 мм, ширина полки 37 мм, толщина стенки 4,5 мм), 6.3# (высота 63 мм, ширина полки 40 мм, толщина стенки 4,8 мм), 8# (высота 80 мм, ширина полки 43 мм, толщина стенки 5 мм) и 20# (высота 200 мм, ширина полки 73 мм, толщина стенки 7 мм). В пределах одного и того же обозначения высоты обычно существует несколько вариантов, отличающихся такими буквами, как «a» и «b», обозначающими различную ширину полки и толщину стенки. Японский промышленный стандарт JIS G3192 определяет каналы серии SHF: SHF100 имеет высоту 100 мм, ширину полки 50 мм и толщину стенки 5 мм. Китайские каналы имеют приоритет с точки зрения экономической эффективности в инфраструктурных приложениях, а каналы JIS оптимизированы с точки зрения сейсмостойкости. Стандартные каналы GB доступны длиной от 6 до 12 метров.
Марки материалов и стандарты качества
Швеллер изготавливается из различных марок материалов в зависимости от региональных стандартов и требований применения. Согласно стандартам ASTM, ASTM A36 является наиболее часто используемой маркой для швеллеров из конструкционной углеродистой стали, обеспечивающей минимальный предел текучести 36 тысяч фунтов на квадратный дюйм (250 МПа) и предел прочности на разрыв 58–80 тысяч фунтов на квадратный дюйм (400–550 МПа) с максимальным содержанием углерода примерно 0,26%. Для более высоких требований к прочности ASTM A572-50 (предел текучести 50 фунтов на квадратный дюйм). обычной альтернативой является Другие доступные марки включают ASTM A529-50, A529-55 и A992. Согласно европейским стандартам, распространенные марки включают S235JR, S275JR и S355JR . В китайских стандартах указаны такие марки, как Q235, Q235B и Q345B . Японские и другие международные стандарты включают марки серий SS400 и SM400 . Для применений из нержавеющей стали доступны швеллеры марок 201, 304, 316 и 316L. Выбор марки материала зависит от требуемого предела текучести, воздействия окружающей среды, свариваемости и стоимости для каждого конкретного применения.
