Phân loại và kích thước của vật liệu thép kênh

Định nghĩa và đặc điểm cốt lõi của thép kênh

Thép kênh hay còn gọi là thép kênh chữ U hoặc kênh C là một dải thép dài có tiết diện hình chữ U hoặc chữ C, được phân loại là sản phẩm thép có tiết diện phức tạp. Hình dạng đặc biệt của nó bao gồm một mạng thẳng đứng với hai mặt bích ngang nhô ra từ cùng một phía, tạo ra một mặt cắt giống như cái máng. Thiết kế mặt cắt ngang này mang lại tỷ lệ cường độ trên trọng lượng tuyệt vời, khiến thép kênh trở thành vật liệu được ưa chuộng trong xây dựng, cơ khí và sản xuất xe. Hình dạng kênh mở cũng có bề mặt phẳng phía sau trên bản bụng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bắt vít hoặc hàn dễ dàng với các bộ phận kết cấu khác. Thép kênh được sản xuất chủ yếu thông qua cán nóng, với phôi nguyên liệu gồm thép kết cấu carbon có hàm lượng carbon không quá 0,25% hoặc phôi thép hợp kim thấp. Vật liệu này được yêu cầu phải có tính chất hàn, tán đinh tốt và các tính chất cơ học toàn diện để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng kết cấu.

Phân loại thép kênh theo phương pháp sản xuất và loại hồ sơ

Thép kênh có thể được phân thành hai loại chính dựa trên quy trình sản xuất: kênh cán nóng và kênh tạo hình nguội. Các kênh cán nóng được sản xuất bằng cách nung phôi thép đến nhiệt độ cao và đưa chúng qua các nhà máy cán để đạt được mặt cắt hình chữ U mong muốn. Các kênh tạo hình nguội được sản xuất bằng cách uốn các dải thép phẳng ở nhiệt độ phòng thông qua một loạt các con lăn tạo hình và chúng có thể được chia thành các kênh có cạnh bằng nhau, các kênh có cạnh không bằng nhau, các kênh có cuộn bên trong và các kênh có cuộn bên ngoài. Trong danh mục cán nóng, các kênh được phân loại thêm theo hình dạng mặt bích. Kênh C của American Standard có bề mặt mặt bích bên trong dạng côn với độ dốc khoảng 16,67% (2 trong 12), trong khi kênh MC (Kênh Khác) có mặt bích rộng hơn hoặc sâu hơn nằm ngoài tỷ lệ tiêu chuẩn của dòng C. Các kênh Châu Âu bao gồm các biên dạng UPN với mặt bích thon và các biên dạng UPE với các mặt bích song song. Tiêu chuẩn Trung Quốc phân loại các kênh là kênh thông thường và kênh ánh sáng (được ký hiệu bằng 'Y'), với bán kính vòng cung bên trong được chỉ định cho các cạnh chân.

Kích thước kênh tiêu chuẩn Mỹ: Phần C và Phần MC

Theo hệ thống tiêu chuẩn Mỹ (ASTM A6/AISC), các kênh cấu trúc được ký hiệu bằng chữ 'C' (đối với các kênh tiêu chuẩn) hoặc 'MC' (đối với các kênh khác), theo sau là độ sâu danh nghĩa tính bằng inch và trọng lượng mỗi foot tính bằng pound. Ví dụ: C8×11,5 biểu thị kênh có độ sâu danh nghĩa là 8 inch, nặng 11,5 pound mỗi foot. Kênh C được sản xuất ở độ sâu từ 3 đến 15 inch. Các kích thước kênh C phổ biến bao gồm C3×4.1 (sâu 3,00 inch, chiều rộng mặt bích 1,410 inch, độ dày web 0,170 inch) đến C15×50 (sâu 15 inch, chiều rộng mặt bích 3,716 inch, độ dày web 0,716 inch). Kênh MC cung cấp các tùy chọn mặt bích rộng hơn cho các nhu cầu kết cấu nặng hơn; kích thước phổ biến nằm trong khoảng từ MC6×12 đến MC18×58. Đối với các ứng dụng số liệu, kích thước kênh C cũng có sẵn theo ký hiệu milimet. Chẳng hạn, C75×6 có chiều sâu 76mm, chiều rộng mặt bích 35mm và nặng 5,9 kg/m; C150×12 có chiều sâu 152mm, chiều rộng mặt bích 51mm, nặng 12,2 kg/m; và C380×74 có chiều sâu 381mm, chiều rộng mặt bích 95mm và nặng 74 kg/m.

Kích thước kênh tiêu chuẩn Châu Âu: Cấu hình UPN và UPE

Tiêu chuẩn Châu Âu (EN 10279 và EN 10365) xác định hai cấu hình kênh chính: UPN (kênh mặt bích thon) và UPE (kênh mặt bích song song). Các kênh UPN có mặt cắt ngang hình chữ U với các mặt bích bên trong thon gọn và các đầu mặt bích hơi hướng ra ngoài, phân phối vật liệu hiệu quả để cân bằng trọng lượng với hiệu suất kết cấu. Phạm vi kích thước cho các kênh UPN kéo dài từ UPN 50 đến UPN 400, với con số biểu thị độ sâu danh nghĩa tính bằng milimét. Độ dày web cho cấu hình UPN thường dao động từ 6 đến 8,5mm. Các kênh UPE có cùng mặt cắt hình chữ U nhưng có mặt bích song song, giúp đơn giản hóa các kết nối bắt vít và hàn, đồng thời giảm thời gian lắp đặt tại chỗ. Cấu hình UPE có phạm vi từ UPE 80 đến UPE 400, với độ dày thành 4,5 đến 5,2 mm. Hình dạng mặt bích thon của kênh UPN mang lại hình dạng thanh mảnh phù hợp cho kết cấu thép lộ thiên về mặt kiến ​​trúc, trong khi mặt bích phẳng của kênh UPE khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu lắp đặt chính xác và nhiều kết nối giữa chùm tia với kênh.

Kích thước kênh tiêu chuẩn Trung Quốc: GB/T 707

Theo tiêu chuẩn quốc gia Trung Quốc GB/T 707, thép kênh được chỉ định bằng số mẫu đại diện cho chiều cao danh nghĩa tính bằng cm. Ví dụ: kênh '5#' có chiều cao danh nghĩa là 50mm, với chiều rộng mặt bích và độ dày bản bụng tương ứng được chỉ định trong tiêu chuẩn. Phạm vi kích thước bao gồm các mô hình từ 5# đến 40#, với các kích thước phổ biến bao gồm: 5# (chiều cao 50mm, chiều rộng mặt bích 37mm, độ dày mặt bích 4,5mm), 6,3# (chiều cao 63mm, chiều rộng mặt bích 40mm, độ dày mặt bích 4,8mm), 8# (chiều cao 80mm, chiều rộng mặt bích 43mm, độ dày mặt bích 5mm) và 20# (chiều cao 200mm, chiều rộng mặt bích 73mm, độ dày mặt bích 7mm). Trong cùng một ký hiệu chiều cao, thường có nhiều biến thể được phân biệt bằng các chữ cái như 'a' và 'b', biểu thị các chiều rộng mặt bích và độ dày thành khác nhau. Tiêu chuẩn Công nghiệp Nhật Bản JIS G3192 chỉ định các kênh dòng SHF, trong đó SHF100 có chiều cao 100 mm, chiều rộng mặt bích 50 mm và độ dày thành 5 mm. Các kênh của Trung Quốc được ưu tiên về hiệu quả chi phí trong các ứng dụng cơ sở hạ tầng, trong khi các kênh JIS được tối ưu hóa cho khả năng chống địa chấn. Các kênh tiêu chuẩn GB có sẵn với độ dài thường từ 6 đến 12 mét.

Cấp vật liệu và tiêu chuẩn chất lượng

Thép kênh được sản xuất từ ​​nhiều loại vật liệu khác nhau tùy thuộc vào tiêu chuẩn khu vực và yêu cầu ứng dụng. Theo tiêu chuẩn ASTM, ASTM A36 là loại được chỉ định phổ biến nhất cho các kênh thép cacbon kết cấu, cung cấp điểm chảy tối thiểu là 36 ksi (250 MPa) và độ bền kéo là 58–80 ksi (400–550 MPa), với hàm lượng cacbon tối đa khoảng 0,26%. Đối với các yêu cầu về độ bền cao hơn, tiêu chuẩn ASTM A572-50 (năng suất 50 ksi) là giải pháp thay thế phổ biến. Các loại có sẵn khác bao gồm ASTM A529-50, A529-55 và A992. Theo tiêu chuẩn Châu Âu, các loại phổ biến bao gồm S235JR, S275JR và S355JR . Tiêu chuẩn Trung Quốc chỉ định các loại như Q235, Q235B và Q345B . Các tiêu chuẩn Nhật Bản và quốc tế khác bao gồm các loại dòng SS400 và SM400 . Đối với các ứng dụng bằng thép không gỉ, các phần kênh có sẵn ở các loại 201, 304, 316 và 316L. Việc lựa chọn loại vật liệu phụ thuộc vào cường độ năng suất cần thiết, khả năng tiếp xúc với môi trường, khả năng hàn và cân nhắc chi phí cho từng ứng dụng cụ thể.