Виды производства сталей. Марки сталей .выбор сталей для мк. Коррозия стали. Типы коррозии. Факторы, определяющие величину коррозии. Противокоррозионная защита.

Сталь применяемая в МК производится 2-мя способами: в мартеновских печах и в конверторах с поддувкой кислорода сверху. Стали мартеновского и кислородно-конвертерного производства по своему качеству механич. св-вами практически одинаковы. Однако производство конвертерной стали проще и дешевле. По степени раскисления стали могут быть кипящими, полуспокойными и спокойными. Нераскисленные стали кипят при разливке в изложницы вследствие выделения газов: такая сталь носит название кипящей и оказывается более засоренной газами и менее однородной. Механ-ские св-ства несколько изменяются по длине слитка ввиду неравномерного распределения химических элементов. Особенно это относится к головной части, которая получается более рыхлой (вследствие усадки и наибольшего насыщения газами), и в ней примесей углерода. Поэтому от слитка отрезают до 5% массы слитка. Кипящие стали имея достаточно хорошие показатели по пределу текучести и временному сопротивлению, хуже сопротивляются хрупкому разрушению и старению. Чтобы повысить качество малоуглеродистой стали, ее раскисляют добавками кремния 0,12-0,3% или алюминием до0,1%; кремний ( или алюминий) соединяясь с растворенным кислородом уменьшает его вредное влияние. При соединении с кислородом раскислители образуют в мелкодисперсной фазе силикаты и алюминаты, к-рые увеличивают число очагов кристаллизации и способствуют образованию мелкозернистой структуры стали, что ведет к повышению ее качества механических св-в. Раскисленные стали не кипят при разливке в изложни поэтому их называют спокойными. От головной части слитка спокойной стали отрезают часть состав-ляющую15. %Спокойная сталь более однородна, лучше сваривается, лучше сопротивляется динамическим воздействиям и хрупкому разрушению. Спокойные стали применяются при изготовлении ответственных к-ций, подвергающихся статическим и динамическим воздействиям. Однако спокойные стали примерно на 12% дороже кипящих, что заставляет ограничивать их применение и переходить, когда это выгодно по технико-экономическим соображениям, на изготовление конструкции из полуспокойной стали. Полуспокойная сталь по качеству является промежуточной между кипящей и спокойной. Она раскисляется меньшем кол-вом кремния в размере 0,05-0,15%(редко алюминием). От головной части слитка отрезается меньшая часть равная 8% массы слитка. По стоимости полуспокойные стали также занимают промежуточное положение. Малоуглеродистые стали обычной прочности. Из группы малоуглеродистых сталей обыкновенного качества, производимых металлургической промышленностью по ГОСТ 380-71, для строительных металлоконструкций применяется сталь марок Ст3 и Ст3Гпс. Сталь марки Ст3 производится кипящей, полуспокойной и спокойной. Малоуглерод. стали хорошо свариваются. В зависимости от назначения стали поставляется по следующим 3-м группам: А-по механич. св-вам; Б-по хим. составу; В-по механ. св-вам и хим. сост. Поскольку для несущих стр-ных к-ций необходимо обеспечить прочность и свариваемость, а также надлежащее сопротивление хрупкому разрушению и динамич. воздейств., сталь для этих к-ций заказывается по группе В. Сталь марки Ст3 содержит углерода 0,14-0,22%, марганца в кипящей стали-0,3-0,6%, в полуспокойной и спокойной 0,4-0,65%, кремния в кипящей стали от следов до0,07%, и полуспокойной 0,05-0,17%, в спокойной 0,12-0,3. %Стали марки Ст3Гпс с повышенным содержанием марганца имеет углерода 0,14-0,22%, марганца 0,8-1,1%, кремния до 0,15. %В зависимости от вида к-ции и условий их эксплуатации к стали, из которой они изготавливаются, предъявляются те или другие требования по ГОСТ-380-71. углеродистая сталь разделена на шесть категории. Для всех категории стали марок ВСт3 и ВСт3Гпс требуется, чтобы при поставке гарантировались хим. состав, временное сопротивление, предел текучести, относительное удлинение, изгиб в холодном состоянии. Требования ударной вязкости для каждой категории различны. Кипящая сталь изготавливается по 2-ой категории-ВСт3кп2, полуспокойная по 6-ой категории-ВСт3пс6, спокойная и полуспокойная с повышенным содержанием марганца- по 5-й категории-ВСт3сп5 и Вси3Гпс5. Маркировка стали согласно ГОСТ 380-71: вначале ставится соответствующее буквенное обозначение группы поставки, затем марки, далее степень раскисления и в конце категория. ГОСТ 23570-79 «Прокат из стали углеродистой свариваемой для стр-ных МК» ограничивает содержание азота, мышьяка, устанавливает более строгий контроль механических св-в. В обозначении марки стали по ГОСТ 23570-79 входит содержание углерода в сотых долях процента, степень раскисления и при повышенном содержании марганца-буква Г. Прокат изготавливают из сталей 18кп, 18пс, 18сп, 18Гпс, 18Гсп. Значительная часть проката имеет механ. св-ва σт, σв выше установленных ГОСТ380-7 1)Стали повышенной прочности. Сталь повышенной прочности можно получить как термической обработкой малоуглерод. стали, так и легированием. Малоуглерод. термически обработанная сталь марки ВСтТ поставляется по ГОСТ 146-37-79. Эта сталь получается термической обработкой стали Ст3 кипящих, полуспокойных и спокойных плавок. Для МК рекомендуются стали полуспокойных и спокойных плавок. Сталь марки ВСтТпс имеет предел текучести 295МПа, временное сопротивление 430МПа. Показатель ударной вязкости этой стали выше чем показатель стали Ст3(0,35 МДж/м2 при темпер -400С). Повышенная прочность низколегированных сталей получается введением марганца, кремния, хрома, никеля, меди, ванадия. При этом некоторые марки стали подвергаются термоупрочнению. Подбор легирующих э-тов обеспечивает хорошую свариваемость. В зависимости от нормируемых св-в (хим. состава, врем. сопротивления, предела текучести, ударной вязкости при разных темпер-рах и после механич. старения) согласно ГОСТ эти стали подразделяются на 15 категорий. За счет более высоких прочностных характеристик применение сталей повышенной прочности приводит к экономии до 20-25. %Сталь высокой прочности. Прокат из стали с пределом текучести 440МПа и врем. сопротивлением 590МПа и выше получают путем легирования и термической обработки. При сварке термообработанных сталей вследствие не-равномерного нагрева и быстрого охлаждения в разных зонах сварного соединения происходят различные структурные превращения. На одних участках образуются закалочные структуры, обладающие повышенной прочностью и хрупкостью(жесткие прослойки), на др. металл подвергается высокому отпуску и имеет пониженную прочность и высокую пластичность(мягкие прослойки). Разупрочненные стали в околошовной зоне могут достигать 5-30%, что необходимо учитывать при проектировании к-ций из термообработанных сталей. Введение в состав сталей некоторых карбидообразующих э-тов (молибден, ванадий) снижает эффект разупрочнения. Применения сталей высокой прочности приводит к экономии металла на 25-30% по сравнению с к-циями из малоуглер. Сталей и особенно целесообразно в больше-пролетных и тяжелонагруженных к-циях. Атмосферостойкие стали. Для повышения коррозионной стойкости МК применяют низколегированные стали, содержащие в небольшом кол-ве такие э-ты как хром, никель, медь. В к-циях подвергающихся атмосферным воздействиям, весьма эффективны стали с добавкой фосфора (10ХНДП и 10ХДП). На пов-ти таких сталей образуется тонкая окисная пленка, обладающая достаточной прочностью и защищая металл от раз-вития коррозии. Однако свариваемость стали при наличии фосфора ухудшается. Кроме того в прокате больших толщин металл обладает пониженной хладостойкостью, поэтому применение стали 10ХНДП и 10ХДП рекомендуется при толщинах не более 16мм. В больших (12-50мм) толщинах следует применять сталь 12ХГДАФ. В к-циях, совмещающие не-сущие и ограждающие ф-ции широко применяется тонколистовой прокат. Для повышения долговечности таких к-ций целесообразно применение не-ржавеющей хромистой стали ОХ18Т1Ф2, не содержащей никеля. Механические св-ва стали ОХ18Т1Ф2: σв=500МПа, σт=360МПа, δ5≥33. %В больших толщинах прокат из хромистых сталей обладает повышенной хрупкостью, однако св-ва тонколистового проката позволяет применять его в к-ции при расчетных темп-рах до -400С. Выбор марок сталей для стр-ных МК. Марку стали выбирают на основе вариантного проектирования и технико-экономического анализа с учетом СНиП-II-23-81. В целях упрощения заказа металла при выборе марки стали следует стремится к большей унификации к-ции, сокращению кол-ва марок и профилей. Выбор марки стали для стр-ных к-ций зависит от след. параметров влияющих на работу материала: температуры среды, в которой монтируется и эксплуатируется конструкция; этот фактор учитывает повышенную опасность хрупкого разрушения при пониженных температурах;характера нагружения, определяющего особенность работы материала и конструкций при динамической, вибрационной и переменной нагрузках; вида напряженного состояния (одноосное сжатие или растяжение, плоское или объемное напряженное состояние)" и уровня возникающих напряжений (сильно пли слабо нагруженные элементы);способа соединения элементов, определяющего уровень собственных напряжений, степень концентрации напряжений и свойства материала в зоне соединения; толщины проката, применяемого в элементах. Этот фактор учитывает изменение свойств стали с увеличением толщины. В зависимости от условий работы материала все виды конструкций разделены на четыре группы в соответствии со СНиП II-23-8 1)К первой группе отнесены сварные конструкции, работающие в особо тяжелых условиях или подвергающиеся непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок (например, подкрановые балки, балки рабочих площадок или элементы эстакад, непо-средственно воспринимающих нагрузку от подвижных составов, фасонки ферм и т. д.). Напряженное состояние таких конструкций характеризуется высоким уровнем и большой частотой загружения. Конструкции первой группы работают в наиболее сложных условиях, способствующих возможности их хрупкого или усталостного разрушения, поэтому к свойствам сталей для этих конструкций предъявляются наиболее высокие требования. Ко второй группе относятся сварные конструкции, работающие на статическую нагрузку при воздействии одноосного и однозначного двухосного поля растягивающих напряжений (например, фермы, ригели рам, балки перекрытий и покрытий и другие растянутые, растянуто-изгибаемые и изгибаемые элементы), а также конструкции первой группы при отсутствии сварных соединений. Общим для конструкций этой группы является повышенная опасность хрупкого разрушения, связанная с наличием поля растягивающих напряжений. Вероятность усталостного разрушения здесь меньше, чем для конструкций первой группы. К третьей группе отнесены сварные конструкции, работающие при преимущественном воздействии сжимающих напряжений (например, колонны, стойки, опоры под оборудование и другие сжатые и сжато-изгибаемые элементы), а также конструкции второй группы при отсутствии сварных соединений. В четвертую группу включены вспомогательные конструкции и эле-менты (связи, элементы фахверка, лестницы, ограждения и т. п.), а также конструкции третьей группы при отсутствии сварных соединений. Если для конструкций третьей и четвертой групп достаточно ограничиться требованиями к прочности при статических нагрузках, то для конструкций первой и второй групп важным является оценка сопротивления стали динамическим воздействиям и хрупкому разрушению. В материалах для сварных конструкций обязательно следует оценивать свариваемость. Требования к элементам конструкций, не имеющих сварных соединений, могут быть снижены, так как отсутствие полей сварочных напряжений, более низкая концентрация напряжений и другие факторы улучшают их работу. В пределах каждой группы конструкций в зависимости от температуры эксплуатации к сталям предъявляются требования по ударной вязкости при различных температурах. В СНиП II-23-81содержится перечень марок сталей в зависимости от группы конструкций и климатического района строительства. Окончательный выбор марки стали в пределах каждой группы должен выполняться на основании сравнения технико-экономических показателей (расхода стали и стоимости конструкций), а также с учетом заказа металла и технологических возможностей завода-изготовителя. В составных конструкциях (например, составных балках, фермах и т. п.) экономически целесообразно применение двух марок стали — более высокой прочности для сильно нагруженных элементов (пояса ферм, ба-лок) и меньшей прочности для слабо нагруженных элементов (решетка ферм, стенки балок). Коррозия – незащищённая поверхность металла под действием влаги и особенно под действием агрессивной среды подвергается коррозии. Под действием коррозии уменьшается площадь сечения и возникает концентрация напряжений, что приводит к снижению несущей способности. Скорость коррозии достигает 1,6мм в год и через 3-4 года конструкция выходит из строя. Степень агрессивности среды определяется скоростью коррозии. Сущ. 4 степени агрессивной среды: 1-неагресивная скорость 0,01мм в год. 2-слабая до 0,05мм в год. 3-средняя до 0,1 мм в год. 4-большая более 0,1мм в год. Затраты от коррозии ежегодно составляют до 3% от общего кол- ва металла. Методы защиты металла -покрытие пов-ти плёнками из металла (ZnAl), пластмасс, лака, краски. -введение в состав стали различных хим. эл-ов (Cr,V) - предание конструкции обтекаемой формы. Типы коррозии классифицируются :По критериям природных процессов -химическая -электрохим. -биометалич. -биологическая. По критериям локализации коррозии -атмосферная (делится на сухую, влажную(100%), мокрую) -подземная -подводная -в морской воде. Факторы определяющие величину коррозии 1-влажность и степень агрессивной среды2-хар-ки металлов (хим. cв-ва)3-температура эксплуатации4-вид и степень напряжённого состояния5-конструктивная форма элемента.