فولاد سازه نقش اساسی در طراحی و ساخت سازه های مختلف ، از آسمان خراش ها و پل ها گرفته تا ساختمانهای صنعتی و خانه های مسکونی ایفا می کند. برای تأمین استحکام ، دوام و مقاومت لازم برای پشتیبانی از بارهای سنگین و مقاومت در برابر شرایط سخت محیطی ضروری است. یکی از عوامل اصلی تعیین اثربخشی و مناسب بودن فولاد سازه ، درجه آن است که نشان دهنده خواص خاص آن مانند استحکام ، ترکیب شیمیایی و سایر خصوصیات مکانیکی است.
در این مقاله به بررسی نمرات مختلف فولاد ساختاری ، اهمیت آنها و اینکه چرا استانداردهای زیادی در صنعت وجود دارد ، می پردازد. علاوه بر این ، آن را به محبوب ترین نمرات فولاد سازه و عواملی که هنگام انتخاب درجه مناسب برای یک پروژه خاص در نظر گرفته می شود ، می پردازد.
درجه بندی فولاد فرآیند طبقه بندی فولاد با توجه به خواص آن مانند استحکام ، سختی و ترکیب شیمیایی است. نمرات فولاد ساختاری به طور معمول نشان دهنده حداقل قدرت عملکرد مواد و عناصر شیمیایی است که به عملکرد مکانیکی آن کمک می کند. سیستم درجه بندی به مهندسین و معماران کمک می کند تا تعیین کنند که کدام نوع فولاد برای یک برنامه خاص مناسب است.
چندین سیستم درجه بندی وجود دارد که در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد و هر یک متناسب با مناطق ، صنایع و استانداردهای مختلف است. این سیستم ها اغلب از کدهای الفبایی خاص برای تعیین نمرات مختلف فولادی استفاده می کنند و طبقه بندی و انتخاب فولاد مناسب برای پروژه های ساختمانی را آسان تر می کنند.
استحکام عملکرد فولاد یکی از مهمترین خصوصیات در درجه بندی است ، زیرا توانایی مواد در مقاومت در برابر تغییر شکل تحت استرس کاربردی را تعریف می کند. استحکام عملکرد در مگاپاسکال (MPA) یا پوند در هر اینچ مربع (PSI) اندازه گیری می شود و ظرفیت بارگذاری فولاد را تعیین می کند.
به عنوان مثال ، یک درجه از فولاد سازه ممکن است به عنوان قدرت عملکرد 36 KSI (کیلوپند در هر اینچ مربع) یا 250 مگاپاسکال طبقه بندی شود ، به این معنی که می تواند بدون تجربه تغییر شکل دائمی در برابر آن مقدار نیرو مقاومت کند.
ترکیب شیمیایی فولاد بر قدرت ، جوشکاری ، مقاومت در برابر خوردگی و سایر خصوصیات مکانیکی تأثیر می گذارد. عناصری مانند کربن ، منگنز ، سیلیکون ، گوگرد و فسفر معمولاً در فولاد یافت می شوند. این عناصر با دقت متعادل هستند تا خواص مورد نظر را برای برنامه های خاص تولید کنند. به عنوان مثال ، فولاد کربن بالا به دلیل سختی و مقاومت در برابر سایش شناخته شده است ، در حالی که فولاد کربن کم جوش و شکل گیری آسان تر است.
استحکام کششی به حداکثر استرس اشاره دارد که یک ماده می تواند در هنگام کشش یا کشیده شدن قبل از شکستن مقاومت کند. این خاصیت در فولاد ساختاری ضروری است ، زیرا به اطمینان حاصل می شود که مواد بدون خرابی می توانند بارهای قابل توجهی را تحمل کنند.
استفاده از استانداردهای متعدد برای درجه بندی فولاد ساختاری در درجه اول به دلیل نیازهای متنوع صنایع ، مناطق و برنامه های مختلف است. هر استاندارد برای پرداختن به ویژگی های عملکرد خاص و الزامات مواد طراحی شده است ، که بسته به محیطی که از آن از فولاد استفاده می شود ، می تواند متفاوت باشد.
در ایالات متحده ، انجمن آزمایش و مواد آمریکا (ASTM) بیشترین استاندارد را برای فولاد سازه تعیین می کند. این استانداردها به طور مرتب به روز می شوند تا آخرین پیشرفت در علوم مواد و شیوه های ساخت و ساز را منعکس کنند. استانداردهای ASTM بر ویژگی های کلیدی عملکرد مانند استحکام کششی ، استحکام عملکرد و ترکیب شیمیایی تمرکز می کنند و دستورالعمل های مفصلی را برای آزمایش و ارزیابی ارائه می دهند.
برخی از متداول ترین استانداردهای ASTM برای فولاد سازه شامل ASTM A36 ، A572 ، A992 ، A500 و A514 است. این نمرات در طیف گسترده ای از پروژه های ساختمانی ، از پل ها گرفته تا ساختمانها گرفته تا ماشین آلات صنعتی استفاده می شود.
در اروپا ، کمیته استاندارد سازی اروپا (CEN) استانداردهای فولاد مورد استفاده در ساخت و ساز را تعیین می کند. این استانداردها با آیین نامه اتحادیه اروپا هماهنگ است و در نظر گرفته شده است تا محصولات فولادی نیازهای عملکردی را برای برنامه های مختلف برآورده کنند.
استاندارد اروپایی برای فولاد ساختاری EN 10025 است که فولاد را با توجه به استحکام عملکرد و سایر خصوصیات مکانیکی طبقه بندی می کند. نمرات فولادی EN 10025 در سراسر اروپا استفاده می شود و به دلیل کیفیت و قوام آنها در سطح بین المللی شناخته می شود.
تعداد زیادی از فولاد سازه وجود دارد که هر یک برای برنامه های خاص طراحی شده اند. در زیر برخی از محبوب ترین نمرات مورد استفاده در صنعت ساخت و ساز آورده شده است.
فولاد A36 یکی از رایج ترین درجه های فولاد سازه به ویژه در ساخت و ساز است. این یک فولاد کربن کم با قابلیت جوشکاری ، ماشینکاری و شکل پذیری عالی است. از فولاد A36 در انواع برنامه های کاربردی از جمله پل ها ، ساختمان ها و سایر سازه های سنگین استفاده می شود. استحکام عملکرد آن به طور معمول در حدود 36 KSI (250 مگاپاسکال) است و از مقاومت کششی و مقاومت در برابر خوردگی خوبی برخوردار است.
فولاد A572 یک فولاد کم آلیاژ با استحکام بالا است که معمولاً در کاربردهای سازه استفاده می شود. این در کلاس های 42 ، 50 ، 55 ، 60 و 65 در دسترس است که هر یک از آنها سطوح مختلف قدرت را ارائه می دهد. A572 اغلب برای اجزای ساختاری مانند تیرها ، ستون ها و پل ها استفاده می شود و قدرت عملکرد بالاتری را نسبت به فولاد A36 فراهم می کند و آن را برای پروژه های خواستار تر ایده آل می کند.
فولاد A992 یک فولاد سازه با استحکام بالا است که به طور خاص برای استفاده در قاب های ساختمان ، به ویژه برای ستون ها و تیرها طراحی شده است. این قدرت دارای قدرت عملکرد 50 ksi (345 مگاپاسکال) است و معمولاً در ساخت آسمان خراش ها ، پل ها و سایر سازه های بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد. فولاد A992 همچنین از جوشکاری بسیار خوبی برخوردار است و به دلیل توانایی مقاومت در برابر بارگذاری چرخه ای می تواند در کاربردهای لرزه ای مورد استفاده قرار گیرد.
فولاد A500 یک لوله فولادی جوش داده شده و جوش داده شده است که معمولاً در کاربردهای ساختاری استفاده می شود. این ماده اغلب در ساخت ساختمانها ، پل ها و سازه های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. A500 به دلیل مقاومت بالا و مقاومت عالی در برابر سایش و خستگی شناخته شده است و باعث می شود آن را برای کاربردهای ساختاری و فشار مناسب کند. در نمرات B و C موجود است ، با درجه B حداقل قدرت عملکرد 46 KSI (315 MPa) را ارائه می دهد.
فولاد A514 یک فولاد آلیاژ با مقاومت بالا است که در ماشین آلات سنگین ، اجزای سازه و کاربردهای پر استرس استفاده می شود. این قدرت دارای قدرت عملکرد 100 KSI (690 MPa) است و به دلیل سختی و مقاومت در برابر سایش بسیار شناخته شده است. فولاد A514 اغلب در ساخت جرثقیل ها ، بولدوزرها و سایر تجهیزات سنگین که نیاز به مقاومت و دوام برتر دارند ، استفاده می شود.
فولاد A516 یک فولاد کربن است که معمولاً در ساخت عروق فشار ، مبدل های حرارتی و دیگهای بخار استفاده می شود. به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی و توانایی مقاومت در برابر دمای بالا شناخته شده است. فولاد A516 به طور معمول در کلاس های 60 ، 65 و 70 موجود است که هرکدام دارای ویژگی های قدرت و سختی های مختلف هستند. این ماده اغلب در صنعت پتروشیمی و سایر بخش هایی که به مواد مقاوم در برابر فشار نیاز دارند استفاده می شود.
فولاد A242 یک فولاد هوازدگی است که در هنگام قرار گرفتن در معرض شرایط آب و هوایی ، ظاهری پایدار و زنگ زدگی را تشکیل می دهد. این فرایند نیاز به نقاشی و نگهداری را به مرور زمان کاهش می دهد و آن را برای سازه های در فضای باز مانند پل ها ، راه آهن و ساختمانها ایده آل می کند. فولاد A242 در برابر خوردگی جوی بسیار مقاوم است و در مناطقی که شرایط آب و هوایی شدید را تجربه می کنند استفاده می شود.
فولاد A588 نوع دیگری از فولاد هوازدگی ، مشابه A242 است که مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی در محیط های فضای باز دارد. این ماده اغلب در ساخت و ساز پل و سایر سازه هایی که در معرض شرایط آب و هوایی سخت قرار دارند استفاده می شود. فولاد A588 به دلیل توانایی در تشکیل یک لایه اکسید محافظ در هنگام قرار گرفتن در معرض جو شناخته شده است ، که خوردگی را به حداقل می رساند و عمر ساختار را گسترش می دهد.
فولاد A709 یک فولاد با استحکام بالا است که در ساخت پل ها و سایر سازه های تحمل بار سنگین استفاده می شود. این در چندین درجه از جمله درجه 36 ، درجه 50 و درجه 50W موجود است که بسته به نیاز و نیازهای دوام برای انواع مختلف برنامه ها استفاده می شود. فولاد A709 برای ایجاد مقاومت عالی در برابر خوردگی و خستگی طراحی شده است و آن را برای استفاده در محیط هایی که فولاد در معرض عناصر قرار دارد ، ایده آل می کند.
فولاد A913 یک فولاد با استحکام بالا و کم آلیاژ است که در ساخت پرتوهای ساختاری ، ستون ها و سایر اجزای مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده معمولاً در قاب های ساختمان ، پل ها و کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. فولاد A913 در کلاسهای 50 ، 60 و 65 موجود است که هر کدام نقاط قوت عملکرد مختلف را برای برنامه های مختلف ارائه می دهند.
هنگام انتخاب درجه فولاد ساختاری برای یک پروژه خاص ، باید چندین عامل مورد توجه قرار گیرد:
الزامات استحکام : قدرت عملکرد فولاد باید با نیازهای بارگذاری سازه مطابقت داشته باشد. نمرات با قدرت بالاتر برای ساختارهای بزرگتر یا به شدت بارگذاری شده مورد نیاز است.
قابلیت جوشکاری و شکل گیری : برخی از نمرات فولادی نسبت به سایرین ، جوش و شکل دادن آسان تر است که می تواند بر روند ساخت و ساز تأثیر بگذارد.
مقاومت در برابر خوردگی : اگر ساختار در معرض شرایط سخت محیطی قرار بگیرد ، انتخاب درجه فولادی با مقاومت در برابر خوردگی خوب مهم است.
هزینه : فولادهای با استحکام بالاتر و نمرات تخصصی ، مانند فولاد هوازدگی ، ممکن است با هزینه بالاتری همراه باشد ، بنابراین باید محدودیت های بودجه در نظر گرفته شود.
شرایط محیطی : نمرات فولادی که برای استفاده در آب و هوای خاص یا شرایط محیطی مانند گرمای شدید ، سرماخوردگی یا رطوبت طراحی شده است ، باید بر اساس آب و هوای محلی انتخاب شوند.
نمرات ساختاری فولاد برای اطمینان از استحکام ، دوام و ایمنی ساختمانها ، پل ها و سایر پروژه های زیرساختی بسیار مهم است. سیستم درجه بندی به مهندسان کمک می کند تا فولاد مناسب را بر اساس عواملی مانند قدرت عملکرد ، ترکیب شیمیایی و ملاحظات محیطی انتخاب کنند. در حالی که تعداد زیادی از فولاد مختلف در دسترس است ، گزینه های محبوب شامل A36 ، A572 ، A992 ، A500 و A514 است که هر یک از آنها برای برنامه های خاص مناسب است.
انتخاب درجه مناسب از فولاد ساختاری نیاز به بررسی دقیق چندین عامل از جمله الزامات خاص پروژه ، شرایط محیطی و محدودیت هزینه دارد. مهندسان با درک نمرات مختلف فولادی و خواص آنها می توانند تصمیمات آگاهانه ای بگیرند که منجر به ساخت سازه های ایمن ، با دوام و مقرون به صرفه شود.
تفاوت بین فولاد A36 و A572 چیست؟
فولاد A36 از قدرت عملکرد کمتری (36 KSI) برخوردار است و آن را برای سازه های سبک تر و کمتر خواستار مناسب می کند. از طرف دیگر ، فولاد A572 استحکام بالاتری (حداکثر 65 KSI) ارائه می دهد و آن را برای کاربردهای سنگین تر ایده آل می کند.
آیا می توان نمرات فولاد سازه ای را با هم جوش داد؟
بله ، بیشتر نمرات ساختاری فولاد می توانند جوش داده شوند ، اگرچه برخی از نمرات به دلیل تفاوت در ترکیب و قدرت ممکن است به تکنیک های خاص جوشکاری نیاز داشته باشند.
فولاد هوازدگی چیست؟
فولاد هوازدگی ، مانند A242 و A588 ، به گونه ای طراحی شده است که در هنگام قرار گرفتن در معرض آب و هوا ، ظاهری مانند زنگ زدگی ایجاد کند ، که محافظت بیشتری در برابر خوردگی فراهم می کند. این ماده اغلب در برنامه های در فضای باز استفاده می شود که در معرض دید طولانی مدت در معرض عناصر قرار می گیرد.
آیا فولاد A992 از فولاد A36 بهتر است؟
بله ، فولاد A992 از فولاد A36 قوی تر است و به طور معمول برای کاربردهای ساختاری خواستار تر ، مانند تیرها و ستون ها در ساختمانها و پل های مرتفع استفاده می شود.
مزایای استفاده از فولاد A500 چیست؟
فولاد A500 به دلیل مقاومت بالا ، مقاومت عالی در برابر سایش و مقاومت در برابر خستگی شناخته شده است و آن را برای استفاده در لوله های ساختاری ، فریم ها و ماشین آلات صنعتی ایده آل می کند.
