راهنمای جامع ASTM A500: انتخاب گرید فولادی مناسب برای مقاطع ساختاری توخالی (HSS)

برای مدیران تدارکات، مهندسان سازه و متخصصان ساخت، انتخاب بخش ساختاری توخالی (HSS) صحیح می‌تواند تفاوت بین یک سازه مقرون‌به‌صرفه و بادوام و ساختاری که زودتر از موعد خراب می‌شود یا ساخت را پیچیده می‌کند، ایجاد کند. استاندارد ASTM A500 – «مشخصات استاندارد برای لوله‌های سازه‌ای فولادی کربنی بدون درز و جوش داده شده با شکل سرد در شکل‌های گرد و شکل‌ها» – استانداردی است که برای HSS مربع، مستطیل و گرد مورد استفاده در ساختمان‌ها، پل‌ها و کاربردهای صنعتی است.

در این راهنما، ما چهار گرید ASTM A500 (A، B، C، و D) را تجزیه می‌کنیم، خواص مکانیکی، کاربردهای معمولی آن‌ها را با هم مقایسه می‌کنیم و یک چارچوب تصمیم‌گیری روشن ارائه می‌کنیم.

آنچه را پوشش می دهد
A500 برای مصارف سازه ای ساخته شده است - ستون ها، تیرها، مهاربندی ها، قاب ها. برخلاف استانداردهای لوله (مانند A53 یا A106)، به فشار هیدرواستاتیک اهمیتی نمی دهد. به استحکام مکانیکی اهمیت می دهد: تسلیم و کشش.

چگونه ساخته شده است
شکل سرد از نوار یا صفحه فولادی، سپس جوشکاری شده با مقاومت الکتریکی (ERW) یا بدون درز. کار سرد استحکام را افزایش می‌دهد، اما مقداری تنش باقی‌مانده را نیز بر جای می‌گذارد - که استاندارد قبلاً به آن اشاره کرده است.

جایی که در مقایسه با سایر مشخصات مناسب است

A36- این برای تیرها و زوایای فلنج پهن است، نه HSS. A500 درجه B استحکام مشابهی دارد اما قوانین متفاوتی برای شکل دهی دارد.

A53 درجه B- بازدهی فقط 35 ksi است، کمتر از 42 ksi A500 Grade B. جایگزینی برای قاب بندی ساختاری نیست.

A1085- تحمل‌های جدیدتر، سخت‌تر، چقرمگی بهتر، اما همچنین گران‌تر.

برای اکثر مشاغل، A500 بهترین تعادل قیمت و عملکرد را به شما ارائه می دهد.

در اینجا حداقل الزامات مکانیکی برای لوله نهایی آورده شده است.

* ازدیاد طول با ضخامت دیواره کمی متفاوت است. اینها برای محدوده 0.120-0.500 اینچ معمولی هستند.

شیمی - حداکثر درصد

یک اضافی بزرگ برای درجه D
تست ضربه شارپی V-notch: 25 ft·lbf متوسط ​​در 40 درجه فارنهایت (4 درجه). به همین دلیل است که درجه D برای کارهای با دمای پایین مناسب است.

صبر کنید - چرا درجه D بازدهی کمتری (36 ksi) نسبت به درجه C (46 ksi) دارد؟
زیرا سختی حرف اول را می زند. آنها کربن و منگنز را برای انعطاف پذیر نگه داشتن فولاد در سرما جمع کردند.

هر چهار درجه وارد می شوند:

گرد- ستون ها، شمع ها، غلطک ها، تیرک ها.

مربع- محبوب ترین برای ستون ها، خرپاها، قاب های فضایی. قدرت یکسان در هر دو طرف، آسان برای اتصال.

مستطیل شکل- تیرها، لنگه ها، فولاد اکسپوز معماری. سمت بلند سفتی خمشی بیشتری در یک جهت می دهد.

محدوده اندازه- از ½ اینچ تا 16 اینچ (بعد بیرونی برای دور، طول ضلع برای مربع / راست). ضخامت دیوار از 0.065 اینچ تا 0.625 اینچ. دیوارهای سنگین تر با سفارش ویژه امکان پذیر است.

بررسی واقعیت در دسترس بودن

درجه B و C در همه جا ذخیره می شود.

درجه A نادر است - معمولاً در آسیاب.

درجه D توسط کارخانه های اصلی (اطلس، Nucor، Bull Moose) ساخته می شود، اما به دلیل آزمایش ضربه، انتظار زمان تحویل را دارید.

درجه A – بازده ksi 33

مشاغل سبک تابلوها، نرده ها، چارچوب چادرها، گلخانه ها، وسایل معماری غیر باربر. همچنین هر قسمتی که پس از تشکیل لوله نیاز به خم شدن، شعله ور شدن یا صاف شدن شدید دارد. استحکام کم، شکل پذیری بالا. اگر نیازهای استرس شما حداقل است، این کار می کند - اما آن را در یک قفسه انبار محلی انتظار نداشته باشید.

درجه B – بازده ksi 42 (اسب کار)

این چیزی است که اکثر مردم می خرند.

ستون های ساختمانی، تیرها، مهاربندی ها – انبارها، نیم طبقه، ساختمان های فولادی.

اعضای ثانویه پل، سازه های علامت، پل های عابر پیاده.

قاب نقاله، باند جرثقیل، قاب ماشین آلات.

ادوات کشاورزی، قاب کامیون، تریلر.

بهترین تعادل بین استحکام، شکل پذیری، جوش پذیری و هزینه. اگر مطمئن نیستید با کدام درجه شروع کنید، از اینجا شروع کنید.

درجه C – بازده ksi 46

زمانی که به عضلات بیشتری نیاز دارید.

ستون های اصلی در ساختمان های بلند، پایگاه های تجهیزات سنگین، ماژول های دریایی.

قاب های لرزه ای - استحکام بالاتر به معنای بخش های کوچکتر، جرم لرزه ای کمتر است.

به جای رفتن به دیوار سنگین تر در درجه B، اغلب می توانید با همان ضخامت دیوار - وزن کمتر و استحکام یکسان - به درجه C بپرید.

تریلرهای سنگین، وسایل حمل کانتینر.

درجه D – بازده ksi 36 + تست ضربه

این یکی برای سرماخوردگی است

ساخت و ساز قطب شمال، انبارهای یخچالی، سازه های بالای 20- درجه فارنهایت.

پل ها و ساختمان ها در آب و هوای شمالی که درجه حرارت آنها مرتباً به زیر صفر می رسد.

سکوهای دریایی در دریای شمال یا سواحل شمالی ایالات متحده / کانادا.

بارهای دینامیکی در هوای سرد - ضربه گیر جرثقیل، تجهیزات راه آهن.

شما چهار عامل دارید:قدرت مورد نیاز, دشواری شکل گیری, دمای سرویس، وبودجه.

در اینجا یک جدول مقایسه سریع است.

فرآیند تصمیم گیری گام به گام

• سردترین دمایی که سازه می بیند چقدر است؟

اگر مرتباً زیر 32 درجه فارنهایت (0 درجه) است یا مهندس برای آزمایش ضربه تماس می‌گیرد، به درجه D. دوره نیاز دارید. درجه های B و C، مهم نیست که چقدر قوی هستند، آن سختی مستند را ندارند.

• این بخش به چه مقدار استحکام نیاز دارد؟

شما دو اهرم دارید: درجه (بازده) و ضخامت دیوار.

استرس زیر 33 ksi → درجه A خوب است، اما درجه B اغلب ارزان تر است و پیدا کردن آن آسان تر است.

اکثر ستون های ساختمان در محدوده ksi 33-42 قرار می گیرند ← درجه B نقطه شیرین است.

اگر تنش بالاتر از ksi 42 اما کمتر از ksi 46 است، قبل از افزایش ضخامت دیوار، درجه C را امتحان کنید.

بالای 46 ksi ← شما به بخش بزرگتر یا استاندارد دیگری (مانند A1085 Grade 50 یا 65) نیاز دارید.

• چه نوع ساختگی؟

خم شدن شدید، شعاع تنگ، صاف شدن، شعله ور شدن ← با درجه A یا B بچسبید. درجه C ممکن است ترک بخورد.

جوشکاری معمولی، حفاری، اره کردن - همه درجه ها خوب هستند. از ER70S‑6 یا E7018 استفاده کنید. نیازی به گرمایش نیست مگر اینکه دیوار بیش از ½ اینچ باشد.

• اعداد هزینه را اجرا کنید

گرید A روی کاغذ ارزان به نظر می رسد، اما یک کارخانه خاص پس انداز را از بین می برد.

درجه B برای حدود 80 درصد پروژه ها مقرون به صرفه ترین است.

درجه C به شما امکان می دهد ضخامت دیوار را کاهش دهید. به عنوان مثال: ستون 0.375 اینچ دیوار درجه B → 0.312 اینچ دیوار ستون درجه C، استحکام مشابه، 17٪ وزن کمتر. قیمت هر پوند را مقایسه کنید - اغلب درجه C برنده است.

فقط زمانی از درجه D استفاده کنید که مشخصات کاملاً به چقرمگی دمای پایین نیاز دارد. در غیر این صورت، درجه B یا C با کمی پوشش اضافی ممکن است کار را با هزینه کمتر انجام دهد.

Q1: آیا می توانم درجه C را با درجه B عوض کنم اگر نقاشی نشان می دهد درجه B؟
A: بله، برای قطعات تحت کنترل استحکام (کشش، فشار، خمش). درجه C قوی تر است، بنابراین با خیال راحت از الزامات درجه B فراتر می رود. هر چند دو چک:

اتصالات - مواد با استحکام بالاتر پیچ و مهره یا جوش شما را قوی تر نمی کند. بررسی ظرفیت اتصال

انحراف - هر دو گرید مدول یکسانی دارند (29000 ksi). اگر انحراف عامل محدود کننده بود، درجه C کمکی نخواهد کرد.

Q2: آیا A500 Grade B همان A36 است؟
A:شماره A36 برای اشکال ساختاری مانند تیرها و صفحات - بازده 36 ksi است. A500 درجه B بازدهی 42 ksi است. بعلاوه، A36 در اکثر کدها برای HSS تایید نشده است زیرا شیمی و شکل گیری آن درست نیست. سفارش A500 برای لوله.

Q3: آیا قوانین جوشکاری خاصی برای درجه C یا D وجود دارد؟
A:روش های استاندارد فولاد کربن کار می کند. الکترودهای کم هیدروژن (E7018) یا سیم ER70S-6 با CO2 یا Ar/CO2. بدون نیاز به پیش گرم برای دیوار تا 0.5 اینچ در دمای اتاق. برای درجه D، جوش را با آب خاموش نکنید - این باعث از بین رفتن چقرمگی ضربه می شود.

انتخاب گرید مناسب A500 نباید پیچیده باشد. فقط به یاد داشته باشید:

درجه A- فقط زمانی که به شکل پذیری شدید یا استرس بسیار کم نیاز دارید. درجه استفاده عمومی نیست.

درجه B- پیش فرض برای اکثر مشاغل ساختاری. قوی، قابل جوش، مقرون به صرفه، و در همه جا.

درجه C– زمانی که می خواهید استحکام بالاتری را بدون بزرگ کردن بخش داشته باشید یا با کاهش ضخامت دیواره وزن خود را کاهش دهید.

درجه D- زمانی که چقرمگی ضربه در دمای پایین در قرارداد یا کد نوشته شده باشد، الزامی است.

ما موجودی عمیقی از A500 Grade B و Grade C در تمام اشکال محبوب HSS نگهداری می کنیم. برای مواد درجه D یا مواد آزمایش شده با ضربه سفارشی، تیم ما می‌تواند به هماهنگ کردن تولید آسیاب با گواهی‌های کامل کمک کند.

توجه: تمام مقادیر خواص مکانیکی و حدود شیمیایی بر اساس استاندارد ASTM A500 – 21a است. همیشه با آخرین ویرایش مشخصات و کدهای ساختمان محلی مشورت کنید.

مطمئن نیستید کدام درجه با پروژه بعدی شما مطابقت دارد؟نقشه های طراحی یا جداول بارگذاری خود را برای ما ارسال کنید. مافولاد LEFINبه شما یک چک بهینه‌سازی نمره رایگان می‌دهد - بدون تعهد، بدون فروش بیش از حد.