Визначення та основні характеристики швеллерної сталі
Швелерна сталь, також відома як U-подібний або C-швелер, — це довга смуга сталі з U-подібним або С-подібним поперечним перерізом, класифікована як сталевий виріб складного профілю. Його характерна геометрія складається з вертикальної перетинки з двома горизонтальними фланцями, що виступають з одного боку, створюючи профіль, схожий на корито. Така конструкція поперечного перерізу забезпечує чудове співвідношення міцності та ваги, що робить швелерну сталь кращим матеріалом у будівництві, машинобудуванні та виробництві автомобілів. Форма відкритого каналу також має плоску задню поверхню перетинки, що полегшує кріплення болтами або зварюванням до інших елементів конструкції. Швелерна сталь виготовляється в основному методом гарячої прокатки, причому заготовки з сировини складаються з вуглецевої конструкційної сталі з вмістом вуглецю не більше 0,25 % або заготовки з низьколегованої сталі. Щоб відповідати вимогам конструкцій, матеріал повинен мати хороші зварювальні, клепальні та комплексні механічні властивості.
Класифікація швелера за способом виробництва і типом профілю
Швелери можна класифікувати на дві основні категорії залежно від процесу виробництва: гарячекатані швелери та холодноформовані швелери. Гарячекатані швелери виготовляються шляхом нагрівання сталевих заготовок до високих температур і пропускання їх через прокатні стани для отримання потрібного U-подібного перетину. Холодноформовані канали виготовляються шляхом згинання плоских сталевих смуг при кімнатній температурі через серію формувальних роликів, і їх можна далі розділити на канали з однаковими сторонами, канали з нерівними сторонами, канали з внутрішньою спіралькою та зовнішні канали з спіралькою. У категорії гарячекатаних швелерів додатково класифікуються за геометрією фланців. Американські стандартні С-канали мають конічні внутрішні поверхні фланців із нахилом приблизно 16,67% (2-в-12), тоді як MC-канали (різні канали) мають ширші або глибші фланці, які виходять за межі стандартних пропорцій серії C. Європейські швелери включають профілі UPN з конічними фланцями та профілі UPE з паралельними фланцями. Китайські стандарти класифікують канали як звичайні канали та легкі канали (позначаються 'Y'), із зазначеними радіусами внутрішньої дуги для країв ніжок.
Американські стандартні розміри каналів: C-розрізи та MC-розрізи
Згідно з американською стандартною системою (ASTM A6/AISC), структурні канали позначаються літерою 'C' (для стандартних каналів) або 'MC' (для інших каналів), за якими йде номінальна глибина в дюймах і вага на фут у фунтах. Наприклад, C8×11,5 вказує на канал з номінальною глибиною 8 дюймів і вагою 11,5 фунтів на фут. С-канали виготовляються на глибину від 3 до 15 дюймів. Загальні розміри C-каналу включають C3×4.1 (глибина 3.00 дюймів, ширина фланця 1.410 дюймів, товщина перетинки 0.170 дюймів) до C15×50 (глибина 15 дюймів, ширина фланця 3.716 дюймів, товщина перетинки 0.716 дюймів). Канали MC пропонують ширші варіанти фланців для більш важких структурних вимог; загальні розміри коливаються від MC6×12 до MC18×58. Для метричних застосувань розміри С-каналу також доступні в міліметрах. Наприклад, C75×6 має глибину 76 мм, ширину фланця 35 мм і вагу 5,9 кг/м; C150×12 має глибину 152 мм, ширину фланця 51 мм і вагу 12,2 кг/м; і C380×74 має глибину 381 мм, ширину фланця 95 мм і вагу 74 кг/м.
Європейські стандартні розміри каналів: профілі UPN і UPE
Європейські стандарти (EN 10279 і EN 10365) визначають два основні профілі каналів: UPN (конусні фланцеві канали) і UPE (паралельні фланцеві канали). Канали UPN мають U-подібний поперечний переріз із звуженими внутрішніми фланцями та злегка спрямованими назовні кінцями фланців, які ефективно розподіляють матеріал, щоб збалансувати вагу та конструктивні характеристики. Діапазон розмірів швеллерів UPN варіюється від UPN 50 до UPN 400, причому число вказує на номінальну глибину в міліметрах. Товщина полотна для профілів UPN зазвичай коливається від 6 до 8,5 мм. Канали UPE мають такий самий U-подібний поперечний переріз, але мають паралельні фланці, що спрощує болтові та зварні з’єднання та скорочує час монтажу на місці. Профілі UPE варіюються від UPE 80 до UPE 400 з товщиною полотна від 4,5 до 5,2 мм. Конічна геометрія фланців каналів UPN забезпечує тонкий профіль, придатний для архітектурно відкритих сталевих конструкцій, тоді як плоскі фланці швелерів UPE роблять їх ідеальними для застосувань, які вимагають точної підгонки та численних з’єднань балки до каналу.
Китайські стандартні розміри каналів: Специфікації GB/T 707
Згідно з китайським національним стандартом GB/T 707, швелерна сталь позначається номерами моделей, що представляють номінальну висоту в сантиметрах. Наприклад, швелер '5#' має номінальну висоту 50 мм із відповідною шириною фланця та товщиною перетинки, зазначеними в стандарті. Діапазон розмірів охоплює моделі від 5# до 40# із загальними розмірами, зокрема: 5# (висота 50 мм, ширина фланця 37 мм, товщина перетинки 4,5 мм), 6.3# (висота 63 мм, ширина фланця 40 мм, товщина перетинки 4,8 мм), 8# (висота 80 мм, ширина фланця 43 мм, товщина перетинки 5 мм) і 20# (висота 200 мм, ширина фланця 73 мм, товщина полотна 7 мм). У межах одного позначення висоти зазвичай є кілька варіантів, які розрізняються літерами, такими як 'a' і 'b', що представляють різну ширину фланця та товщину перетинки. Японський промисловий стандарт JIS G3192 визначає канали серії SHF, де SHF100 має висоту 100 мм, ширину фланця 50 мм і товщину перетинки 5 мм. Китайські канали мають пріоритет за економічною ефективністю в інфраструктурних додатках, тоді як канали JIS оптимізовані для сейсмостійкості. Стандартні канали GB зазвичай доступні довжиною від 6 до 12 метрів.
Класи матеріалів і стандарти якості
Швелерна сталь виготовляється з різних марок матеріалів залежно від регіональних стандартів і вимог застосування. Відповідно до стандартів ASTM, ASTM A36 є найпоширенішою маркою конструкційних каналів з вуглецевої сталі, що забезпечує мінімальну межу текучості 36 ksi (250 МПа) і міцність на розрив 58–80 ksi (400–550 МПа) з максимальним вмістом вуглецю приблизно 0,26%. Для вищих вимог до міцності ASTM A572-50 (вихідність 50 ksi) є звичайною альтернативою. Інші доступні марки включають ASTM A529-50, A529-55 і A992. Згідно з європейськими стандартами, загальні марки включають S235JR, S275JR і S355JR . Китайські стандарти визначають такі марки, як Q235, Q235B і Q345B . Японські та інші міжнародні стандарти включають марки серії SS400 і SM400 . Для застосування з нержавіючої сталі доступні секції швеллерів марок 201, 304, 316 і 316L. Вибір марки матеріалу залежить від необхідної межі текучості, впливу навколишнього середовища, зварюваності та витрат для кожного конкретного застосування.
