Сталь вст3сп4 гост 5521 76
Стали нормальной и повышенной прочности. Стали наиболее полно отвечают требованиям, предъявляемым к судокорпусным материалам. Они обеспечивают требуемый уровень характеристик прочности, пластичности и вязкости в течение длительного периода эксплуатации конструкций корпуса судна при различных температурах. Стали обладают удовлетворительной коррозионной стойкостью; технологичны при холодном и горячем деформировании; хорошо свариваются; допускают газовую и плазменную резку; их стоимость в сравнении с другими конструкционными материалами сравнительно низка, а входящие в их состав элементы не относятся к числу остродефицитных.
Современные отечественные судостроительные стали отвечают требованиям Международной ассоциации классификационных обществ (МАКО). В международной практике приняты унифицированные категории корпусных сталей (А, В, Д и Е), определяемые пределом текучести и работой удара при различных температурах. Как отмечалось в п. 5.2, характеристики прочности и надежности достаточно полно отражают работоспособность (конструкционную прочность) сталей.
По прочностным свойствам стали для корпусных конструкций подразделяются на стали нормальной прочности с пределом текучести не менее 235 МПа (24 кгс/мм 2 ) и стали повышенной прочности трех категорий: с гарантированными пределами текучести 315 (32), 355 (36) и 390 (40) МПа (кгс/мм 2 ).
Стойкость к хрупкому разрушению сталей нормальной прочности оценивают по величине работы удара на образцах с острым надрезом при соответствующей температуре испытания. Прокат из стали марки (категории) А не подвергается испытаниям на ударный изгиб. Стали марок (категорий) В, Д и Е должны обеспечивать требуемую работу удара при температурах испытания соответственно 0, —20 и —40 °С. Чем выше требования к сопротивлению стали хрупкому разрушению, тем для более низких температур эксплуатации она предназначена (однако в любом случае температура испытания должна быть ниже рабочей температуры).
Механические свойства судокорпусных сталей нормальной и повышенной прочности устанавливает ГОСТ 5521—86 «Прокат стальной для судостроения», разработанный с учетом требований Регистра СССР и международных. В соответствии с указанным стандартом прокат из сталей нормальной прочности марок (категорий) А, В (любой толщины) и Д (толщиной до 12 мм) поставляется в горячекатаном состоянии; прокат из стали марки Д толщиной свыше 12 мм и из стали марки Е любой толщины поставляется в нормализованном состоянии.
Механические свойства должны удовлетворять требованиям: σв = 400—490МПа (41—50 кгс/мм 2 ); σТ≥235МПа (24кгс/мм 2 ); δ>22 %; KV не менее 15 Дж (1,5 кгс·м) при толщине проката 5—7,0 мм, не менее 24 Дж (2,4 кгс·м) при толщине проката 7,5—9,5 мм и не менее 27 Дж (2,7 кгс·м) при толщине проката 10 мм и более. Химический состав судостроительных сталей, удовлетворяющих данным требованиям, приведен в табл. 5.1. Отечественными аналогами сталей марок (категорий) А, В, Д и Е по химическому составу являются низкоуглеродистые стали общего назначения, поставляемые по ГОСТ 380—87 в виде листового, сортового и фасонного проката:
| Mn | Si | |
| ВСт3кп | 0,30—0,60 | Не более 0,07 |
| ВСт3пс | 0,40—0,65 | 0,05—0,17 |
| ВСт3сп | 0,40—0,65 | 0,12—0,30 |
| ВСт3Гпс | 0,80—1,10 | Не более 0,15 |
В сталях этих марок содержится С — 0,14—0,22 %, Р — не более 0,04 %, S — не более 0,05 % (по требованию потребителя массовая доля серы должна быть не более 0,04 %), Cr, Ni и Cu— по 0,30 %, As — 0,08 %.
ВСт3сп
ВСт3сп - Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, хорошо сваривается, сварка осуществляется без подогрева и без последующей термообработки, способы сварки: ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая сварка под флюсом и газовой защитой, КТС, ЭШС. Для толщины более 36 миллиметров рекомендуется подогрев и последующая термообработка, склонна к флокеночувствительности, склонность к отпускной хрупкости отсутствует. Обрабатываемость резанием в горячекатаном состоянии при НВ 124 σB = 400МПа Kυ тв.спл. = 1,8 и Kυ б.ст. = 1,6, нашла свое применение в несущих элементах сварных и несварных конструкций и деталях, работающих при положительных температурах. Фасонный и листовой прокат (5-й категории) — для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках: при толщине проката до 25 мм в интервале температур от —40 до +425 ° С; при толщине проката свыше 25 мм — от —20 до +425 °С при условии поставки с гарантируемой свариваемостью. Ковка при температурном режиме от 1300 до 750 0 С, охлаждение производят на воздухе. Спокойная сталь отличается плотной структурой, у нее хорошие механические свойства. Она менее склонна к отрицательным реакциям на нагревание при сварке и к старению. Особенности однородной гомогенной микроструктуры придают сплаву максимальную устойчивость к коррозии и пластичность.
Расшифровка стали марки ВСт3сп
Расшифровка стали: Буква В стоящая в начале обозначает группу стали котороя опреедляет кретерии предела прочности для химсостава. Сталь, в наименовании начинющиеся с буквы В, прочность на 20-30 МПа ниже, чем сталь группы А. Идущие далее буквы Ст. обозначают, что сталь обыкновенного качества, хотя большинство сталей - высококачественные. Цифры от 0 до 6 это условный номер марки в зависимости от химсостава и механических свойств. Обычно, чем больше цифра, тем больше углерода и больше прочность. В нашем случае 3 обозначает содержание углерода в сплаве 0,14–0,22%. Буквы после номера марки обозначают степень раскиcления: сп — спокойная.
Поставка ВСт3сп
Химический состав стали ВСт3сп
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu | As |
| 0.14 - 0.22 | 0.12 - 0.3 | 0.4 - 0.65 | до 0.3 | до 0.05 | до 0.04 | до 0.3 | до 0.3 | до 0.08 |
Температура критических точек ВСт3сп
| Критическая точка | Температура |
| Ac1 | 735 |
| Ac3(Acm) | 850 |
| Ar3(Arcm) | 835 |
| Ar1 | 682 |
Ударная вязкость стали ВСт3сп
| Состояние поставки, термообработка | +20 | после мехстарения | -20 |
| Лист поперечным сечением 5-9 мм | 78 | 39 | 39 |
| Лист поперечным сечением 10-25 мм | 68 | 29 | 29 |
| Лист поперечным сечением 26-40 мм | 49 | ||
| Широкая полоса продольным сечением 5-9 мм | 98 | 49 | 49 |
| Широкая полоса продольным сечением 10-25 мм | 78 | 29 | 29 |
| Широкая полоса продольным сечением 26-40 мм | 68 | ||
| Сортовой и фасонный прокат продольным сечением 5-9 мм | 108 | 49 | 49 |
| Сортовой и фасонный прокат продольным сечением 10-25 мм | 98 | 29 | 29 |
| Сортовой и фасонный прокат продольным сечением 26-40 мм | 88 |
Механические свойства стали ВСт3сп
Механические свойства стали ВСт3сп по регламенту ГОСТ 380-94 отпускается в виде горячекатаного проката сечением до 20мм, от 20мм до 40мм, свыше 40мм до 100мм, а также более 100 мм. Предел текучести – 175, 205, 225, 235 и 245 МПа. Предел прочности при растяжении 370-480 МПа. Относительное удлинение после разрыва 24, 26, 28%.
Механические свойства стали ВСт3сп по регламенту ГОСТ 16523-89 в виде горячекатаного и холоднокатаного листового проката. Сечение выполнено до 2мм включительно, и более 2мм и до 4мм включительно. Показатели относительного удлинения после разрыва составляют 26%. Ниже приведены данные в табличном варианте:
Стали нормальной и повышенной прочности
Таким образом, анализ механических свойств сталей общего назначения показывает, что они не уступают по прочности (гарантируемый предел текучести 235 МПа) судостроительным сталям марок В, Д и Е, но хуже их по хладостойкости. Поэтому стали марок ВСт3кп, ВСт3пс, ВСт3сп и ВСт3Гпс рекомендуется использовать лишь для сварных конструкций, которые работают при умеренных температурах и нагрузках. Прокат из этих сталей квалифицируется стандартом как продукция первой категории качества, в то время как прокат из сталей А, В, Д и Е относят к высшей категории качества. Повышенное сопротивление хрупкому разрушению сталей В, Д и Е достигнуто изменением их химического состава увеличением содержания марганца до 1,5 % и существенным совершенствованием технологии металлургического производства. По согласованию с Регистром СССР применяющийся для раскисления стали алюминий может быть частично заменен титаном или ниобием, измельчающими зерно.
Судостроительные стали повышенной прочности также делятся на категории — А, Д и Е. Стали с гарантированным пределом текучести 315 МПа (32 кгс/мм 2 ) А32, Д32 и Е32 должны обеспечивать работу удара не ниже 31 Дж; стали А36, Д36 и Е36 (с гарантированным σТ≥355 МПа) —не ниже 34 Дж и стали третьего уровня прочности (σТ≥390 МПа) — не ниже 36 Дж. Значения работы удара для стали категории А определяют при температуре испытания 0 °С, для стали категории Д при —20 °С и для стали категории Е при —40 °С. Столь высоких значений механических свойств достигают благодаря рациональному выбору состава сталей (табл. 5.5), совершенствованию технологии их выплавки, раскисления, модифицирования, разливки и прокатки. Особенно заметное повышение комплекса механических свойств сталей достигнуто при микролегировании ниобием. Такие стали после термической обработки— нормализации или закалки с высоким отпуском — имеют однородную мелкозернистую структуру и, следовательно, высокое сопротивление хрупкому разрушению. В ряде случаев по согласованию с Регистром СССР термическая обработка может быть заменена контролируемой прокаткой.
Примечание. В сталях этих марок содержится Р не более 0.0355% по массе, S — не более 0.035% по массе. Прочерк в таблице означает отсутствие требований стандарта.
Механические свойства проката высшей категории качества из сталей повышенной прочности приведены в табл. 5.6 и 5.7. С увеличением толщины листа гарантируемый уровень работы разрушения несколько понижается. Регистр СССР регламентирует районы целесообразного применения сталей повышенной прочности по длине и высоте корпуса судна в зависимости от действующих в корпусе напряжений.
| Марка стали | Предел прочности σВ МПа (кгс/мм 2 ) | Предел текучести σт МПа (кгс/мм 2 ), (не менее) | Относительное удлинение, δ, %, не менее |
| А32, Д32, Е32 | 470—590 (48—60) | 315 (32) | 22 |
| А36, Д36, Е36 | 490—620 (50—63) | 355 (36) | 21 |
| А40, Д40, Е40 | 530—690 (54—70) | 390 (40) | 19 |
| Марка стали | Температура испытания, °С | Толщина проката, мм | ||
| 5—7,5 | 7,5—9,5 | 10 и более | ||
| А32 | 0 | 31 (3,2) | 26 (2,7) | 22 (2,2) |
| Д32 | —20 | |||
| Е32 | —40 | |||
| А36 | 0 | 34 (3,5) | 28 (2,9) | 24 (2,4) |
| Д36 | —20 | |||
| Е36 | —40 | |||
| А40 | 0 | 36 (3,7) | 30 (3,1) | 25 (2,5) |
| Д40 | —20 | |||
| Е40 | —40 | |||
Расчетная температура конструкций, расположенных выше балластной ватерлинии, принимается равной минимальной температуре окружающей среды. Температура конструкций, постоянно соприкасающихся с забортной водой, приравнивается к 0 °С.
В отечественной судостроительной практике в течение многих лет успешно используются низколегированные стали марок 09Г2, 09Г2С и 10ХСНД (табл. 5.8). Эти стали во многом являются аналогами рассмотренных выше судостроительных сталей повышенной прочности. Так, стали 09Г2 и 09Г2С имеют гарантированный предел текучести 290—300 МПа, а сталь 10ХСНД — 390 МПа (табл. 5.9). Судокорпусные стали с пределом текучести 355 МПа ранее промышленностью не выпускались. Это создавало определенные трудности при выборе стали конкретного назначения.
Читайте также: