Группы стальных конструкций
Группа 1.Сварные конструкции либо их элементы, работающие в особо тяжелых условиях (согласно ГОСТ 25546), в том числе максимально стесняющие развитие пластических деформаций или подвергающиеся непосредственному воздействию динамических**, вибрационных или подвижных нагрузок подкрановые балки; балки рабочих площадок; балки путей подвижного транспорта; элементы конструкций бункерных и разгрузочных эстакад, непосредственно воспринимающих нагрузки от подвижных составов; главные балки и ригели рам при динамической нагрузке; пролетные строения транспортерных галерей; фасонки ферм; стенки, окрайки днищ, кольца жесткости, плавающие крыши, покрытия резервуаров и газгольдеров; бункерные балки; оболочки параболических бункеров; стальные оболочки свободно стоящих дымовых труб; сварные специальные опоры больших переходов линий электропередачи (ВЛ) высотой более 60 м; элементы оттяжек мачт и оттяжечных узлов.
Группа 2.Сварные конструкции либо их элементы, работающие при статической нагрузке при наличии растягивающих напряжений фермы; ригели рам; балки перекрытий и покрытий; косоуры лестниц; оболочки силосов; опоры ВЛ, за исключением сварных опор больших переходов; опоры ошиновки открытых распределительных устройств подстанций (ОРУ); опоры транспортерных галерей; прожекторные мачты; элементы комбинированных опор антенных сооружений (АС) и другие растянутые, растянуто-изгибаемые и изгибаемые элементы], а также конструкции и их элементы группы 1 при отсутствии сварных соединений и балки подвесных путей из двутавров по ГОСТ 19425 и ТУ 14-2-427 при наличии сварных монтажных соединений.
Группа 3.Сварные конструкции либо их элементы, работающие при статической нагрузке, преимущественно на сжатие [колонны; стойки; опорные плиты; элементы настила перекрытий; конструкции, поддерживающие технологическое оборудование; вертикальные связи по колоннам с напряжениями в расчетных сечениях связей свыше 0,4Ry; анкерные, несущие и фиксирующие конструкции (опоры, ригели жестких поперечин, фиксаторы) контактной сети транспорта; опоры под оборудование ОРУ, кроме опор под выключатели; элементы стволов и башен АС; колонны бетоновозных эстакад; прогоны покрытий и другие сжатые и сжато-изгибаемые элементы], а также конструкции и их элементы группы 2 при отсутствии сварных соединений.
Группа 4.Вспомогательные конструкции зданий и сооружений (связи, кроме указанных в группе 3; элементы фахверка; лестницы; трапы; площадки; ограждения; металлоконструкции кабельных каналов; вспомогательные элементы сооружений и т.п.), а также конструкции и их элементы группы 3 при отсутствии сварных соединений.
П р и м е ч а н и я 1 При назначении стали для конструкций зданий и сооружений I уровня ответственности по ГОСТ 27751 номер группы конструкций следует уменьшать на единицу (для групп 2 – 4). 2 При толщине проката t > 40 мм номер группы конструкций следует уменьшать на единицу (для групп 2 – 4); при толщине проката t 6 мм – увеличивать на единицу (для групп 1 – 3).
Таблица 2 – Назначение стали в конструкциях и сооружениях
Таблица 3 – Требования по химическому составу
В таблицах 4 и 5 приведены рекомендуемые для изготовления резервуарных конструкций марки листового проката, а также указаны стандарты и ТУ, по которым поставляется сталь. В таблице 4 приведен химический состав, а в таблице 5 – механические свойства стали.
| Наименование (марка) стали | № стандарта или технических условий | С | Mn | Si | S | P | Cr | Ni | Cu | Ti | Al | V | Nb | N | Другие элементы |
| не более | |||||||||||||||
| Ст3сп5 | ГОСТ 27772 | £0,22 | £0,65 | 0,30 | 0,050 | 0,040 | 0,30 | 0,30 | 0,30 | - | 0,020 | - | - | £0,008 | As£0,08 |
| С315 | ТУ 14-104-133-92 | £0,22 | £0,65 | 0,15-0,30 | 0,030 | 0,035 | 0,30 | 0,30 | 0,30 | - | - | - | - | ||
| 09Г2С-12 (С345-3) 09Г2С-15 (С345-4) | ГОСТ 27772 | £0,15 | 1,30-1,70 | £0,80 | 0,040 | 0,035 | 0,30 | 0,30 | 0,30 | - | - | - | - | £0,008 £0,012 | As£0,08 |
| 09Г2С | ТУ 14-1-3832 | 0,12 | 1,3-1,7 | 0,5-0,8 | 0,01 | 0,02 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | As£0,08 | |||||
| 08Г2Б | ТУ 14-104-159-96 | £0,09 | 0,85-1,35 | 0,15-0,40 | 0,010 | 0,030 | 0,3 | 0,40-0,65 | 0,3 | - | - | - | 0,02-0,4 | - | Ca 0,002-0,01 |
| 10Г2ФБ | ТУ 14-1-5422-2001 | 0,09-0,12 | 1,55-1,75 | 0,15-0,35 | 0,006 | 0,020 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | £0,035 | £0,05 | 0,09-0,12 | 0,03-0,05 | £0,010 | - |
| 10Г2СБ | ТУ 14-1-5270-94 | £0,13 | 1,38-1,8 | 0,25-0,50 | 0,020 | 0,025 | 0,30 | 0,30 | 0,30 | 0,005-0,02 | 0,01-0,06 | £0,10* | 0,03-0,05 | £0,12 | - |
| 06ГФБАА | ТУ 05764417-062 -97 | 0,04-0,07 | 1,35-1,60 | 0,17-0,37 | 0,005 | 0,005 | 0,10 | 0,10 | 0,03 | £0,02 | 0,02-0,04 | 0,05-0,08 | 0,04-0,06 | £0,007 | As+Sb+Sn£0,010 |
| C440ПЛ | ТУ14-1-5429-2001 | 0,15 | 1,1 | 0,8 | 0,02 | 0,025 | 0,025- 0,6 | 0,15- 0,5 | 0,3 | 0,03 | 0,02 0,05 | 0,012 |
Таблица 5 – Механические свойства резервуарных сталей
| Класс (марка) стали, номер ГОСТа, ТУ | Толщина листа, мм | Предел текучести, Н/мм2 | Временное сопротивление, Н/мм2 | Относительное удлинение, % | Изгиб до параллельности сторон | Ударная вязкость KCV, Дж/см2 | |||||||||||
| +20 | +10 | -10 | -15 | -20 | -30 | -35 | -40 | -50 | -60 | после мех. старения при 20 °С | |||||||
| С255 (Ст3сп5) ГОСТ 27772 | От 4 до 10 | d = l,5a* | |||||||||||||||
| Свыше 10 до 20 | d = 1,5а | ||||||||||||||||
| Свыше 20 до 40 | d = 2,0а | ||||||||||||||||
| С315 ТУ 14-104-133-92 | До 10 | d = 2,0а | |||||||||||||||
| Свыше 10 до 20 | d = 2,0а | ||||||||||||||||
| Свыше 20 до 40 | d = 2,0а | ||||||||||||||||
| С345 (09Г2С-12) С345-4 (09Г2С-15) ГОСТ 27772 | От 4 до 10 | d = 2а | |||||||||||||||
| Свыше 10 до 20 | d = 2а | ||||||||||||||||
| Свыше 20 до 40 | d = 2а | ||||||||||||||||
| 09Г2С ТУ 14-1-3832 | 12-20 21-32 | d = 2a | KCU 59 | 39kcu -70°C | KCU | ||||||||||||
| * d – диаметр оправки, а – толщина образца. |
В этом проекте необходимо произвести подбор двух марок сталей (обычной и повышенной прочности). Рассмотрим сталь Ст3сп5 и сталь 09Г2С.
1) Ст3сп5 – сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества. По ГОСТ 27772-88 сталь Ст3сп5 соответствует стали для строительных конструкций С245.
Применяется при изготовлении несущих элементов сварных и несварных конструкций и деталей работающих при положительных температурах.
Сталь данной марки не флокеночувствительна, не склонна к отпускной хрупкости и хорошосвариваема.
Скорость коррозии в среде газа «Метан» при нормальных условиях составляет 0, 4 мм/год
Химический состав стали в процентном соотношении приведен в Таблице 4; механические свойства в Таблице 5.
2) Сталь 09Г2С – конструкционная низколегированная сталь для сварных конструкций. 09Г2С – кремнемарганцовистая сталь, по ГОСТ 27772-88 соответсвует стали для строительных конструкций С345.
Применяется при изготовлении различных деталей и элементов сварных металлоконструкций, работающих в интервале температур от -70 до +425°С под давлением.
Сталь не флокеночуствительна, не склонна к отпускной хрупкости и обладает хорошей свариваемостью.
Скорость коррозии в среде газа «Метан» при нормальных условиях составляет 0, 3 мм/год
Для изготовления оболочки резервуара выбирается сталь 09Г2С, так как у неё повышенные механические свойства (прочность, пластичность) в сравнении со сталью Ст3пс5. Скорость коррозии несколько меньше, так что использование её позволит уменьшить массу и расход основного материала. Сталь не дефицитна, не дорогая. Выпускается в широком ассортименте.