ЦНИИПроектстальконструкция Госстроя СССР
Руководство
по обработке сталей
с пределом текучести 285-735 МПа
Ордена Трудового Красного Знамени Центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций (ЦНИИПроектстальконструкция) Госстроя СССР
руководствопо обработке сталейс пределом текучести 285-735 МПа
МОСКВА СГРОЙИЗДАТ 1984
1,9, Для толстолистовых сварных элементов металлоконструкций, передающих значительные усилия в направлении толщины ( например, фланцев болтовых соединений поясов ферм из широкополочных двутавров), должна быть обеспечена достаточная пластичность металлопроката в направлении толщины как мера предупреждения образования сварочных ламелярных (слоистых) трещин . Стали с относительным сужением в направлении толщины Уг , более или равном 20%, не склонны к образованию ламелярных трещин. Для сталей с менее 20%, но более 10% образование трещин можно предупредить технологическими мерами (правильным выбором сварочных материалов, предварительным подогревом и др.). Для сталей с V2 менее 10% избежать появления трещин в соединениях с большой жесткостью формы трудно или невозможно.
Гарантия выбранного значения Ч' , определяемого испытанием на статическое растяжение образцов, вырезанных в направлении толщины проката, обеспечивается специальными техническими условиями на поставку стали или селекцией листов из полученных партий.
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОПРОКАТА, РЕЖИМЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
Термическая резка листовой стали повышенной и высокой прочности
2.1. Для резки высокопрочных сталей следует использовать любой из промышленных методов термической резки - кислородную резку, кислородную резку с завесой, резку кислородом низкого давления, воздушно-плазменную резку и др. - на любом оборудовании, применяемом для резки сталей нормальной и повышенной прочности.
2.2. Термическую резку высокопрочных сталей разрешается выполнять без предварительного подогрева.
2.3. Качество кромок сталей повышенной и высокой прочности классов до С60/45 включительно после термической резки, не подлежащих сварке или не пол-
10
ностью проплавляемых, а также необходимость в их последующей механической обработке должны соответствовать требованиям главы СНиП ПИ8-75. Кромки высокопрочных сталей классов С70/60 и С85/75 после термической резки, не подлежащие сварке или не полностью проплавляемые, подлежат механической обработке.
2.4. Кромки сталей классов прочности С44/29 . . . С85/75 включительно, подлежащие сварке, допускаются в производство без механической обработки при обеспечении допусков на размеры и форму подготовки кромок в соответствии с требованиями ГОСТ 8713-79, ГОСТ 14771-76 и ГОСТ 5264-80.
2.5. Термическую резку при изготовлении металлических конструкций из сталей повышенной и высокой прочности следует применять:
при вырезке деталей с криволинейной конфигурацией кромок из листового проката толщиной 4-12 мм;
при вырезке деталей любой конфигурации из листового проката толщиной 12 мм и более;
при резке пгофильного проката в случае отсутствия механического оборудования;
при резке замкнутых профилей проката.
Различные способы резки листового проката приведены в табл. 5.
2.6. Основной объем работ по термической резке должен выполняться на стационарных и переносных машинах, применение ручной резки должно ограничиваться следующими операциями:
резкой профильного проката;
резкой перемычек, отходов, пробивкой отверстий;
вырезкой мелких единичных деталей сложной конфигурации.
2.7. Воздушно-плазменную резку листового проката толщиной до 30 мм следует применять при вырезке:
деталей, кромки которых подлежат последующей механической или тепловой обработке для получения скосов под сварку;
деталей, имеющих технологический припуск;
11
Таблица 5 |
Толщина разрезаемой стали, мм |
Способы резки при изготовлении деталей из листового проката по областям . применения_ _ ____ |
Полосы из листа, крупногабаритные прямоугольные детали |
Крупногабаритные детали сложной конфигурации (евьь ше 1,5 до 2,1 м) |
Средние и мелкие детали прямоугольной фор мы |
Средние и мелкие детали сложной конфигурации (до 1,5 м) |
Образо
вание
скосов
под
сварку,
пере
ходные
фаски |
Мелкие
единич
ные
детали
слож
ной
конфи
гура
ции |
|
3-4 Механические спо- Пакетная резка Механические Пакетная собы резки кислородом низ- способы резки, резка кис-
кого давления на Пакетная резка лородом переносных маши- кислородом низ-ниэкого да Гунах кого давления ления на ма-
на машинах тн- шинах типа па ПК и пере- ПК, Пк.ШК. __нсх-ных машинах Штамповка
Ручная резка пакетов листов и отдельных листов
Воздушно-плазменная резка на машинах типа ППл, резка с завесой на машинах типа ПК*, при резках длиной менее 3 м предпочтительнее гильотинная резка
Воздушно-плазменная резка на машинах типа ППл, ПкПл, резка с завесой, на машинах тина ПК, ПкК.а также на переносных машинах
Механические способы резки; воздушно-плазменная резка, резка с завесой на машинах типа ППл, ПК и переносных машинах
Воздушно-плазме иная резка на машинах типа ПкПл, ШПл и резка с завесой на машинах типа ПкК, ШК
12-30 Механические способы резки
Пакетная резка кислородом низкого давления на переносных машинах
Механические способы резки. Пакетная резка кислородом низкого давления на машинах типа ПК и переносных машинах
Пакетная резка кислородом низкого давления на машинах типа ПК, Пк, ШК. Штамповка
Кислородная резка переносными машинами одним, двумя, тремя резаками, кислородная резка трехрезаковым блоком на стационарных машинах**
30 40 Кислородная резка Кислородная Кислородная Кислородная То же _ резка с заве- резка с заве- резка с заве-
W
Продолжение табл. 5 |
Тол-
шина
раз
резав
мой
стали
мм |
Способы резки при изготовлении деталей из листового проката по областям применения |
Полосы из ^листа, крупногабаритные прямоугольные детали |
Крупногабаритные детали сложной конфигурации (свыше 1,5 до 2,1 _ |
Средние и мелкие детали прямоугольной формы |
Средние и мелкие детали сложной конфигурации (до 1,5 м) |
Образование скосов под сварку, переходные фаски |
Мелкие единичные детали сложной конфигурации |
|
с завесой сой и обычная сой и обычная сой и обычная на маши- кислородная реэ-кислородная кислородная нах типа ка на машинах резка на ма- резка на ма-ПК*; обыч- типа ПкК и на шинах типа ПК шинах типа ная кисло- переносных ма- и переносных ШК, ПкК родная реэ- шинах машинах
ка (при чистоте кислорода 99,6-09,9%)
40-100 Обычная Обычная кис- Обычная кис- Обычная кисло-кисло род- дородная реэ-дородная рез- родная р^зка на ная резка ка на маши- ка на маши- машинах типа на машинах нах типа ПкК нах типа ПК и ШК, ПкК типа ПК4 и и на перенос- переносных на перенос- ных машинах машинах ных машинах
Свыше Резка кис- Резка кисло-100 породой родом низко-низкого дав-го давления ления и на на машинах машинах ПкК, УК и типа ПК* переносных машинах
Резка кисло- Резка кислородом низкого родом низко-лавления на го давления на машинах типа машинах типа ТК и перенос- ПК, Пк, ШК ных машинах
*Резку рекомендуется выполнять одновременно двумя резаками и более с использованием системы стабилизации расстояния от торца резака до поверхности разрезаемого листа.
Резка скосов трехреэаковым блоком должна производиться на машинах, оснащенных системой стабилизации расстояния от торца резака до поверхности разрезаемого листа.
деталей, кромки которых стыкуются в тавр для сварки в углекислом газе или для ручной сварки;
кромок, стыкуемых с кромками, образованными кислородной или механической резкой;
деталей со свободными кромками.
2.8. Кислородную резку с завесой следует применять: при вырезке деталей, к кромкам которых предъявляются повышенные требования по чистоте поверхности; при вырезке всех деталей из низколегированных сталей повышенной и высокой прочности, кромки которых не подлежат обязательной обработке механическим способом после термической резки.
Кислородную резку с завесой рекомендуется применять при толщине листового проката не более 40 мм.
2.9. Резку кислородом низкого давления следует применять:
при пакетной резке листового проката;
при резке листового проката толщиной более
100 мм.
2.10. Выполнение скосов кромок деталей под сварку следует производить на переносных машинах или трехрезаковым блоком на стационарных машинах для кислородной резки.
2.11. Стационарные и переносные машины для кислородной и воздушно-плазменной резки должны соответствовать ГОСТ 5614-74. Вырезку деталей следует производить на стационарных и переносных машинах согласно рекомендациям табл. 5. Технические характеристики некоторых отечественных машин для кислородной и воздушно-плазменной резки, нашедших наиболее широкое применение на заводах металлоконструкций, приведены в табл. 6 и 7.
2.12. Режимы кислородной резки следует назначать в зависимости от толщины и химического состава стали, а также от чистоты кислорода, конструкции мундштука. Ориентировочные режимы обычной кислородной резки и кислородной резки с завесой с использованием в качестве горючего газа пропан-бутана приведены в табл. 8 и 9.
Таблица 6 |
Марка
маши
ны |
Тип машины по ГОСТ 5614-74 |
Класс
точ
ности |
Назначение
машины |
Система контурного управления |
Скорость
резки,
мм/мин |
Наибольшие раэмо олбаты ваомыхлис: |
ры об-ров. мм |
длина |
ширина |
толшина |
ЮГ-8К4 ПК 8-4 ф-2 |
|
2 |
Вырезка до- |
Фотокопи |
- До 4000 2000 |
8000 |
5-100 |
|
|
|
|
талей раз- |
ровальная |
|
(4000x2) |
|
|
|
|
|
личной кон- |
по копир |
|
|
|
|
|
|
|
|
фигурации; |
чертежам |
|
|
|
|
|
|
|
|
раскройные |
М 10:1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
работы; скос М 20:1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
под сварку |
|
|
|
|
|
ЮГ-2.5К- ПК2,5- |
|
2 |
То же |
То же, |
г 1600 8000 |
2500 |
5-100 |
1.6 |
1.6Ф-2 |
|
|
|
М 5:1, |
|
|
|
|
'Одес- |
|
|
|
|
М 10:1 |
|
|
|
|
са' |
|
|
3 |
* |
* |
- 2000 8000 |
2500 |
5-100 |
'Днепр2-ПК8- |
|
2 |
Раскрой ме- |
- |
• 2000 2000 |
8000 |
5-160 |
8К2 |
2л-2 |
|
талла в про- |
|
|
|
(4000x2) |
|
|
Угол
раздел
ки
кромок, ЕВЗД_ |
дольном и поперечном направлениях |
УДК 691.714:669.14.018.25
Рекомендовано к изданию решением секции технологии изготовления и технико-экономических исследований НТС ЦНИИПроектстальконструкции Госстроя СССР.
Руководство по обработке сталей с пределом текучести 285-735 МПа / ЦНИИПроектстальконструк-ция. - М.: Стройиздат, 1984. 140 с.
Разработано к главе СНиП Ш-18-75 ’’Металлические конструкции. Правила производства и приемки работ”.
Содержит характеристики сталей повышенной и высокой прочности (в том числе технологические). Приведены данные по режимам обработки стали, оборудованию для различных технологических операций, а также методика выбора оптимальных технологических операций и оборудования.
Для инженерно-технических работников проектных организаций и заводов-изготовителей строительных металлоконструкций.
р 2705000000 -5 М 047(00-84
Табл. 57, ил. 6.
Инструкт.-нормат., II вып. - 119-83
(С) Стройиздат, 1984
Предисловие
Одним из основных направлений развития строительных металлических конструкций является широкое использование проката из стали повышенной и высокой прочности, способствующее решению проблемы экономии металла в строительной индустрии.
Применение такой стали ставит перед промышленностью ряд технологических и экономических задач, решение которых требует дополнительных исследований в области обработки, сварки стали и выбора наиболее рационального технологического оборудования.
В Руководстве приведены основные свойства проката из стали повышенной и высокой прочности, данные по режимам их обработки и оборудованию для различных технологических операций.
Настоящее Руководство составлено в отделе технологии изготовления и проектирования заводов металлических конструкций ЦНИИПроектстальконструкция под общим руководством акад. 1Н.П. Мельникова.1
В разработке Руководства участвовали: канд. техн. наук В.В. Волков, инж. Т.А. Герасимова, кандидаты техн.наук Л.И. Гладштейн, В.Г. Кравченко,' ЮЛ. Попе-лянский, инженеры В.В. Чекалин, У.П. Шибаев (ЦНИИПроектстальконструкция); проф. А.А. Абаринов, канд. техн.наук. Р.Г. Губайдулин (Челябинский политехнический институт); канд.техн.наук А.З. Велик (Курский политехнический институт); инженеры В.Е. Башмаков, Б.И. Гампель, Г.В. Тесля-Тесленко (ВНИКТИСталь-конструкция); Л.А. Лившиц (Челябинский завод металлоконструкций) .
з
I. СТРОИТЕЛЬНЫЕ СТАЛИ ПОВЫШЕННОЙ И ВЫСОКОЙ ПРОЧНОСТИ
Свойства стали по ГОСТам и ТУ
1.1. В целях унификации все строительные стали в данном Руководстве разделены на семь классов прочности по гарантированным значениям временного сопротивления разрыву и предела текучести (табл. 1). Сталь класса С38/23 принято называть сталью нормальной прочности, классов С44/29, С46/33 и С52/40 -
Таблица 1
Механические свойстве при растяжении, не менее
Группа качества по хладостой-кости и температура, °С,при которой гарантируется ударная вяз
временное сопротивление, МПа
относительное удлинение, %
кость не менее 0,3 МДж/м2
Е_I, .и
С44/29 |
430 |
285 |
21 |
-40 |
-70 |
С46/33 |
450 |
325 |
21 |
-40 |
-70 |
С52/40 |
510 |
390 |
19 |
-40 |
-70 |
С60/45 |
590 |
440 |
16 |
-40 |
-70 |
С70/60 |
685 |
590 |
12 |
-40 |
-70 |
С85/75 |
835 |
735 |
10 |
-40 |
-70 |
|
4 |
Класс
прочности
стали |
Марка стали |
Толщина проката, мм |
МПа |
С44/29 |
ВСтТпс |
10-25 |
432 |
|
09Г2С |
21-32 |
461 |
|
09Г2С |
33-61 |
451 |
|
14 ГС |
21-50 |
451 |
С46/33 |
09Г2С |
5-9 |
490 |
|
09Г2С |
10-20 |
471 |
|
14 ГС |
6-20 |
471 |
|
10Г2С1 |
5-9 |
490 |
|
10Г2С1 |
10-20 |
481 |
|
10Г2С1 |
33-60 |
451 |
|
14Г2 |
5-9 |
461 |
|
14Г2 |
10-20 |
451 |
|
1412 |
21-32 |
451 |
|
10ХНД11 |
0,8-4 |
471 |
|
юхндп |
5-9 |
471 |
Таблица 2 |
-1
1
.*!
1
_1 |
|
KCU, МДж/м2, при при температуре, °С |
ГОСТ или ТУ |
|
-40 |
-70 |
+20,
после
меха
ничес
кого
старе
ния |
294 |
16 |
0,29 |
_ |
0,29 |
ГОСТ 14637-79 |
304 |
21 |
0,34 |
0,29 |
0,29 |
ГОСТ 19282-73 |
284 |
21 |
0,34 |
039 |
0,29 |
ГОСТ 19282-73 |
304 |
21 |
0,29 |
0,25 |
0,29 |
ТУ 14-1-2504-78 |
343 |
21 |
039 |
034 |
0,29 |
ГОСТ 19282-73 |
324 |
21 |
034 |
0,29 |
0,29 |
ГОСТ 19282-73 |
324 |
21 |
039 |
0,29 |
0,29 |
ТУ 14-1-2504-78 |
343 |
21 |
039 |
0,29 |
0,29 |
ТУ 14-1-2504-78 |
334 |
21 |
0,29 |
0,25 |
0,29 |
ГОСТ 19282-73 |
324 |
21 |
0,29 |
0,25 |
0,29 |
ГОСТ 19282-73 |
334 |
21 |
0,34 |
— |
0,29 |
ГОСТ 19282-73 |
324 |
21 |
0,29 |
— |
0,29 |
ГОСТ 19282-73 |
324 |
21 |
0,29 |
— |
0,29 |
ГОСТ 19282-73 |
343 |
21 |
- |
- |
- |
ТУ 14-1-1217-75 |
343 |
20 |
039 |
- |
0,29 |
ГОСТ 19282-73 |
|
|
юхндп |
10-16 |
441 |
294 |
20 |
0,29 |
|
— |
ТУ 14-1-1217-75 |
|
12ХГДАФ |
12-30 |
490 |
343 |
20 |
— |
0.29 |
0,29 |
ТУ 14-1-2881-80 |
|
12ХГДАФ |
31-50 |
471 |
324 |
20 |
- |
0,29 |
0,29 |
ТУ 14-1-2881-80 |
С52/40 |
14Г2АФ |
5-9 |
540 |
392 |
20 |
0,44 |
0.34 |
0,29 |
ГОСТ 19282-73 |
|
14Г2АФЛ |
10-50 |
540 |
392 |
20 |
0,39 |
0,29 |
0,29 |
ГОСТ 19282-73 |
|
15Г2АФДпс |
5-9 |
540 |
392 |
19 |
0,44 |
034 |
0,29 |
ГОСТ 19282 73 |
|
15Г2АФДпс |
10-32 |
540 |
392 |
19 |
0,39 |
0,29 |
0,29 |
ГОСТ 19282-73 |
|
10ХСНД |
5-32 |
530 |
392 |
19 |
0,49 |
0,29 |
0,29 |
ГОСТ 19282-73 |
|
юхенд |
33-40 |
510 |
392 |
19 |
0,49 |
0,29 |
0,29 |
ГОСТ 19282-73 |
С60/45 |
16Г2АФ |
5-9 |
589 |
441 |
20 |
0 |
0 |
0.29 |
ГОСТ 19282-73 |
|
16Г2АФ |
10-32 |
589 |
441 |
20 |
039 |
0,29 |
0,29 |
ГОСТ 19282-73 |
|
16Г2АФ |
33-50 |
589 |
441 |
20 |
039 |
039 |
0,29 |
ТУ 14-1-1175-74 |
С70/60 |
12Г2СМФ
12ГН2МФАЮ
12ХГН2МФБАЮ |
10-32
16-40
16-40 |
ОО O' O'
£2525
ОО |
589
589-785
736 |
14
14
12 |
1 1 о |
0,29
0,29 |
— |
ТУ 14-1-1308-75 ТУ 14-1-1772-76 ТУ 14-104-13-75 |
Продолжение табл. 2 |
Класс Марка стали ' Толщи-прочности , I на про- |
1 «г |
*•* |
KCU, МДж/м2,при при температуре, ос |
ГОСТ или ТУ |
МПа |
|
|
мм |
|
-40 |
-70 |
♦20,
после
меха
ничес
кого
старе
ния |
|
|
повышенной прочности и классов С60/45, С70/60 и С85/75 - высокой прочности.
В данном Руководстве рассматриваются стали только повышенной и высокой прочности.
1.2. Показателем гарантированного сопротивления хрупкому разрушению (хладостойкое™) принята ударная вязкость при отрицательной температуре, в соответствии с чем строительные стали повышенной и высокой прочности можно разделить на две группы качества по хладостойкое™:
I - для конструкций, эксплуатируемых при обычных температурах (расчетная температура не ниже минус 40°С);
II - для конструкций, эксплуатируемых при расчетных температурах ниже минус 40°С (в северном исполнении).
1.3. Сталь для строительных конструкций, подвергающихся непосредственному воздействию динамических и вибрационных нагрузок, должна иметь также гарантированную ударную вязкость при температуре плюс 20 С после механического старения. Эта характеристика является также показателем свариваемости, так как отражает свойства стали в сварном соединении вблизи шва.
1.4. В табл. 2 приводятся требования к механическим свойствам некоторых марок стали, применяемых для сварных металлических конструкций из проката разных классов прочности,
Технологические свойства стали
1.5. Для технологических расчетов и выполнения операций, связанных с пластическим деформированием стали (правки, гибки на угол, гибки по радиусу, механической резки), следует пользоваться нормативными, среднестатистическими и максимальными теоретически вероятными значениями пределов текучести,
временного сопротивления разрыву и относительного удлинения после разрыва ( бстР;б"ис\б"е1 б"; <$/“; 3“6$').
В расчетах технологических операций тепловой резки и сварки стали следует пользоваться среднестатистическими значениями эквивалента углерода по резке и сварке ( Ср и Ссв ).
1.6. Технологические характеристики свойств проката устанавливаются путем обработки результатов испытаний образцов на растяжение или сертификатных данных методами математической статистики.
1.7. Значения технологических характеристик пре
дела текучести, временного сопротивления разрыву и относительного удлинения после разрыва приведены в табл. 3 - среднеквадратичное отклоне
ние соответствующих величин).
1.8. Модули упрочнения Ej для рассматриваемых ста
лей при линейной аппроксимации участков упрочнения на диаграммах растяжения определены по результатам испытания образцов с последующим проведением усредненной прямой, начиная от предела текучести
(табл. 4).
Таблица 3 |
Класс прочности стали |
Марка стали |
Предел текучести, МПа |
<
(по
ГОСТ
или
ТУ) |
«Г |
Г
У |
. маис <*т |
С44/29 |
09Г2С |
284 378 |
38,1 |
492 |
С46/33 |
10Г2С1 |
324 378 |
20,3 |
436 |
С52/40 |
10ХСНД |
392 450 |
36,9 |
569 |
С52/40 |
14Г2АФ |
392 |
469 |
65,5 |
665 |
С60/45 |
16Г2АФ |
441 |
498 |
41,0 |
622 |
С70/60 |
12Г2СМФ |
589 |
737 |
73,7 |
946 |
С70/60 |
12ГН2МФАЮ |
589 664 |
71,2 |
878 |
С85/75 |
12ХГН2МФБАЮ 736 |
849 |
72,1 |
1065 |
|
8 |
Продолжение табл. 3 |
Класс
проч
ности
стали |
Марка стали |
Временное
сопротивление,
МПа |
Относительное удлинение, % |
|
*:
(по
ГОСТ |
*Г |
Ув |
6Г |
&
ГОСТ |
|
|
|
|
или
ТУ) |
|
|
! или
. 1 ТУ) _ |
|
|
|
С44/29 |
09Г2С |
432 |
538 |
32,4 |
636 |
21 |
27,6 3,14 |
С46/33 |
10Г2С1 |
551 |
538 |
32,4 |
628 |
21 |
28,5 3,42 |
С 5 2/40 |
10ХСНД |
510 |
587 |
33,9 |
696 |
19 |
- - |
С52/40 |
14Г2АФ |
540 |
608 |
53,6 |
769 |
20 |
24,1 3,9 |
С60/45 |
16Г2АФ |
589 |
042 |
38,6 |
757 |
20 |
23,7 3,24 |
С70/60 |
12Г2СМФ |
687 |
822 |
64,1 |
1014 |
14 |
15,5 2,34 |
С70/60 |
12ГН2МФАЮ |
687 |
767 |
73,6 |
988 |
14 |
17,1 2,65 |
С85/75 |
12ХГН2МФБАЮ |
834 |
959 |
60,7 |
1142 |
12 |
Н,3 2,1 |
Таблица 4 |
Класс
проч
ности |
Марка стали |
Средние |
значения Е1, сталь |
МПа |
горяче
катаная |
нормали
зованная |
после закалки и отпуска |
С44/29 |
09Г2С |
4500 |
- |
2500 |
С46/33 |
10Г2С1 |
4500 |
- |
2500 |
С52/40 |
10ХСНД |
- |
4500 |
2500 |
С60/45 |
16Г2АФ |
- |
4500 |
2500 |
С70/60 |
12Г2СМФ |
- |
- |
2500 |
С70/60 |
12ГН2МФАЮ |
- |
- |
2500 |
С85/75 |
12ХГН2МФБАЮ |
- |
- |
2500
9 |
|