1.2.1. Algemene kenmerken staal Staal is een legering van ijzer en koolstof die legeringsadditieven bevat die de kwaliteit van het metaal verbeteren, en schadelijke onzuiverheden die vanuit het erts in het metaal terechtkomen of tijdens het smeltproces worden gevormd.
Stalen structuur. In vaste toestand is staal een polykristallijn lichaam dat bestaat uit veel verschillend georiënteerde kristallen (korrels). In elk kristal zijn atomen (meer precies: positief geladen ionen) op een ordelijke manier gerangschikt op de knooppunten van het ruimtelijke rooster. Staal wordt gekenmerkt door een op het lichaam gecentreerd (bcc) en vlakgecentreerd (fcc) kubisch kristalrooster (Fig. 1.4). Elke korrel is als kristallijne formatie scherp anisotroop en heeft verschillende eigenschappen in verschillende richtingen. Met een groot aantal verschillend georiënteerde korrels worden deze verschillen gladgestreken, statistisch gezien worden de eigenschappen gemiddeld in alle richtingen hetzelfde en gedraagt het staal zich als een quasi-isotroop lichaam.
De structuur van staal hangt af van de kristallisatieomstandigheden, chemische samenstelling, warmtebehandeling en walsmodi.
Het smeltpunt van puur ijzer is 1535°C; bij uitharding worden kristallen van puur ijzer gevormd - ferriet, het zogenaamde 8-ijzer met een op het lichaam gecentreerd rooster (Fig. 1.4, A); bij een temperatuur van 1490 °C vindt herkristallisatie plaats en wordt 5-ijzer omgezet in y-ijzer met een rooster in het midden van het vlak (Fig. 1.4, B). Bij een temperatuur van 910°C en lager transformeren y-ijzerkristallen opnieuw in lichaamsgerichte kristallen en deze toestand wordt gehandhaafd tot de normale temperatuur. De laatste wijziging wordt a-ijzer genoemd.
Door de introductie van koolstof daalt het smeltpunt en voor staal met een koolstofgehalte van 0,2% bedraagt dit ongeveer 1520°C. Bij afkoeling wordt een vaste oplossing van koolstof in y-ijzer gevormd, austeniet genaamd, waarin de koolstofatomen zich in het midden van het fcc-rooster bevinden. Bij temperaturen onder 910 °C begint austeniet te ontleden. Het resulterende ijzer met een bcc-rooster (ferriet) lost koolstof niet goed op. Terwijl ferriet vrijkomt, wordt austeniet verrijkt met koolstof en verandert het bij een temperatuur van 723 ° C in perliet - een mengsel van ferriet en ijzercarbide Fe 3 C, cementiet genoemd.
Rijst. 1.4. Kubisch kristalrooster:
A- lichaamsgericht;
B- gezicht-gecentreerd
Bij normale temperaturen bestaat staal dus uit twee hoofdfasen: ferriet en cementiet, die onafhankelijke korrels vormen en ook in de vorm van platen zijn opgenomen in de samenstelling van perliet (Fig. 1.5). Lichte korrels zijn ferriet, donkere korrels zijn perliet).
Ferriet is zeer taai en heeft een lage sterkte, terwijl cementiet hard en bros is. Perliet heeft eigenschappen die tussen die van ferriet en cementiet liggen. Afhankelijk van het koolstofgehalte overheerst een of andere structurele component. De grootte van ferriet- en perlietkorrels hangt af van het aantal kristallisatiecentra en koelomstandigheden en heeft een aanzienlijke invloed op de mechanische eigenschappen van staal (hoe fijner de korrel, hoe hoger de kwaliteit van het metaal).
Legeringsadditieven, een vaste oplossing aangaan met ferriet, versterken het. Bovendien vergroten sommige ervan, die carbiden en nitriden vormen, het aantal kristallisatieplaatsen en dragen ze bij aan de vorming van een fijnkorrelige structuur.
Onder invloed van warmtebehandeling veranderen de structuur, korrelgrootte en oplosbaarheid van legeringselementen, wat leidt tot een verandering in de eigenschappen van staal.
Het eenvoudigste type warmtebehandeling is normalisatie. Het bestaat uit het opnieuw verwarmen van het opgerolde product tot de temperatuur van austenietvorming en het vervolgens afkoelen aan de lucht. Na normalisatie wordt de staalconstructie meer geordend, wat leidt tot een verbetering van de sterkte en plastische eigenschappen van gewalst staal en zijn slagsterkte en het vergroten van de uniformiteit.
Door de snelle afkoeling van staal dat wordt verwarmd tot een temperatuur die hoger is dan de fasetransformatietemperatuur, wordt het staal gehard.
De na het harden gevormde structuren geven het staal een hoge sterkte. De ductiliteit ervan neemt echter af en de neiging tot brosse breuk neemt toe. Om de mechanische eigenschappen van gehard staal en de vorming van de gewenste structuur te reguleren, wordt het getemperd, d.w.z. verwarmen tot een temperatuur waarbij de gewenste structurele transformatie plaatsvindt, deze temperatuur gedurende de vereiste tijd vasthouden en vervolgens langzaam afkoelen 1.
Bij het walsen verandert de structuur van het staal als gevolg van compressie. De korrels worden gebroken en verschillend georiënteerd langs en over het gewalste product, wat leidt tot een zekere anisotropie van eigenschappen. Ook de walstemperatuur en de koelsnelheid hebben een aanzienlijke invloed. Bij een hoge afkoelsnelheid is de vorming van verhardingsstructuren mogelijk, wat leidt tot een toename van de sterkte-eigenschappen van staal. Hoe dikker het gewalste product, hoe lager de compressiegraad en de afkoelsnelheid. Daarom met toenemende dikte van gewalste producten sterkte kenmerken zijn aan het afnemen.
Door de chemische samenstelling, wals- en warmtebehandelingsmodi te variëren, is het dus mogelijk om de structuur te veranderen en staal te verkrijgen met gespecificeerde sterkte en andere eigenschappen.
Classificatie van staalsoorten. Volgens de sterkte-eigenschappen van staal worden ze conventioneel verdeeld in drie groepen: gewoon (<29 кН/см 2), повышенной ( = 29...40 кН/см 2) и высокой прочности ( >40 kN/cm2).
Het vergroten van de sterkte van staal wordt bereikt door legering en warmtebehandeling.
Op basis van hun chemische samenstelling worden staalsoorten onderverdeeld in koolstofstaal en gelegeerd staal. Koolstofstaal van gewone kwaliteit bestaat uit ijzer en koolstof met een deel ervan
de toevoeging van silicium (of aluminium) en mangaan. Andere additieven zijn niet specifiek geïntroduceerd en kunnen vanuit erts (koper, chroom, enz.) in het staal terechtkomen.
Koolstof (C) 1 verhoogt weliswaar de sterkte van staal, maar vermindert de ductiliteit ervan en schaadt de lasbaarheid. Daarom worden alleen koolstofarme staalsoorten met een koolstofgehalte van niet meer dan 0,22% gebruikt voor het bouwen van metalen constructies.
Naast ijzer en koolstof bevatten gelegeerde staalsoorten speciale additieven die de kwaliteit ervan verbeteren. Omdat de meeste additieven tot op zekere hoogte de lasbaarheid van staal aantasten en ook de kosten ervan verhogen, worden in de constructie voornamelijk laaggelegeerde staalsoorten met een totaalgehalte aan legeringsadditieven van niet meer dan 5% gebruikt.
De belangrijkste legeringsadditieven zijn silicium (S), mangaan (G), koper (D), chroom (X), nikkel (N), vanadium (F), molybdeen (M), aluminium (U), stikstof (A).
Silicium deoxideert staal, d.w.z. bindt overtollige zuurstof en verhoogt de sterkte, maar vermindert de ductiliteit, verslechtert de lasbaarheid en corrosieweerstand met een verhoogd gehalte. De schadelijke effecten van silicium kunnen worden gecompenseerd door een verhoogd gehalte aan mangaan.
Mangaan verhoogt de sterkte, is een goede deoxidatiemiddel en vermindert deze, in combinatie met zwavel schadelijke invloed. Bij een mangaangehalte van meer dan 1,5% wordt staal bros.
Koper verhoogt enigszins de sterkte van staal en verhoogt de weerstand tegen corrosie. Een overmatig kopergehalte (meer dan 0,7%) draagt bij aan de veroudering van staal en verhoogt de brosheid ervan.
Chroom en nikkel verhogen de sterkte van staal zonder de ductiliteit te verminderen, en verbeteren de corrosieweerstand.
Aluminium deoxideert staal goed, neutraliseert de schadelijke effecten van fosfor en verhoogt de slagsterkte.
Vanadium en molybdeen verhogen de sterkte zonder dat de taaiheid afneemt en voorkomen het zacht worden van warmtebehandeld staal tijdens het lassen.
Stikstof in ongebonden toestand draagt bij aan de veroudering van staal en maakt het bros, dus het mag niet meer dan 0,009% bedragen. In een chemisch gebonden toestand met aluminium, vanadium, titanium en andere elementen vormt het nitriden en wordt het een legeringselement, waardoor een fijnkorrelige structuur wordt verkregen en de mechanische eigenschappen worden verbeterd.
Fosfor is een schadelijke onzuiverheid omdat het, doordat het een vaste oplossing vormt met ferriet, de brosheid van staal verhoogt, vooral bij lage temperaturen (koude brosheid). In aanwezigheid van aluminium kan fosfor echter dienen als legeringselement dat de corrosieweerstand van staal verhoogt. Dit is de basis voor de productie van weerbestendige staalsoorten.
Zwavel maakt staal, als gevolg van de vorming van laagsmeltend ijzersulfide, roodbros (gevoelig voor barsten bij temperaturen van 800-1000 ° C). Dit is vooral belangrijk voor gelaste constructies. De schadelijke effecten van zwavel worden verminderd met een verhoogd mangaangehalte. Het gehalte aan zwavel en fosfor in staal is beperkt en mag niet meer bedragen dan 0,03 - 0,05%, afhankelijk van de staalsoort (kwaliteit).
De mechanische eigenschappen van staal worden nadelig beïnvloed door verzadiging met gassen die in gesmolten toestand vanuit de atmosfeer het metaal kunnen binnendringen. Zuurstof werkt als zwavel, maar in sterkere mate, en verhoogt de brosheid van staal. Niet-gefixeerde stikstof vermindert ook de kwaliteit van staal. Hoewel waterstof in een onbeduidende hoeveelheid wordt vastgehouden (0,0007%), veroorzaakt het, geconcentreerd in de buurt van insluitsels in interkristallijne gebieden en voornamelijk gelokaliseerd langs korrelgrenzen, hoge spanningen in microvolumes, wat leidt tot een afname van de weerstand van staal tegen brosse breuk, een afname van de treksterkte en verslechtering van de plastic eigenschappen. Daarom moet gesmolten staal (bijvoorbeeld tijdens het lassen) worden beschermd tegen blootstelling aan de atmosfeer.
Afhankelijk van het type levering worden staalsoorten onderverdeeld in warmgewalst en warmtebehandeld (genormaliseerd of thermisch verbeterd). In warmgewalste toestand heeft staal niet altijd de optimale eigenschappen. Tijdens normalisatie wordt de staalstructuur verfijnd, neemt de homogeniteit ervan toe en neemt de viscositeit toe, maar er treedt geen significante toename in sterkte op. Warmtebehandeling (afschrikken in water en temperen bij hoge temperatuur) maakt het mogelijk hogesterktestaalsoorten te verkrijgen die zeer goed bestand zijn tegen brosse breuk. De kosten van de warmtebehandeling van staal kunnen aanzienlijk worden verlaagd als het harden rechtstreeks door walsverwarming wordt uitgevoerd.
Staal dat wordt gebruikt in structurele metaalconstructies wordt voornamelijk op twee manieren geproduceerd: in open haardovens en in zuurstofgespoelde converters. De eigenschappen van open haardstaal en zuurstofconverterstaal zijn vrijwel hetzelfde, maar de productiemethode met zuurstofconverter is veel goedkoper en vervangt geleidelijk de openhaardmethode. Voor de meest kritische onderdelen, waar speciaal hoge kwaliteit metaal, staalsoorten geproduceerd door elektroslakhersmelten (ESR) worden ook gebruikt. Met de ontwikkeling van de elektrometallurgie is een breder gebruik in de constructie van staal geproduceerd in elektrische ovens mogelijk. Elektrostal kenmerkt zich door een laag gehalte aan schadelijke onzuiverheden en hoge kwaliteit.
Afhankelijk van de mate van deoxidatie kunnen staalsoorten kokend, halfkalm of kalm zijn.
Niet-gedeoxideerde staalsoorten koken wanneer ze in mallen worden gegoten vanwege het vrijkomen van gassen. Dergelijk staal wordt kokend staal genoemd en blijkt meer vervuild met gassen en minder homogeen.
Mechanische eigenschappen variëren enigszins over de lengte van de staaf als gevolg van ongelijkmatige verdeling chemische elementen. Dit geldt vooral voor het kopgedeelte, dat het meest los blijkt te zijn (door krimp en de grootste verzadiging met gassen), en daarin vindt de grootste segregatie van schadelijke onzuiverheden en koolstof plaats. Daarom wordt het defecte onderdeel, dat ongeveer 5% van de massa van de staaf uitmaakt, van de staaf afgesneden. Staal koken, genoeg hebben goede prestatie in termen van vloeigrens en treksterkte zijn ze minder bestand tegen brosse breuk en veroudering.
Om de kwaliteit van koolstofarm staal te verbeteren, wordt het gedeoxideerd door silicium toe te voegen van 0,12 tot 0,3% of aluminium tot 0,1%. Silicium (of aluminium), gecombineerd met opgeloste zuurstof, vermindert de schadelijke effecten ervan. In combinatie met zuurstof vormen deoxidatiemiddelen silicaten en aluminaten in een fijn gedispergeerde fase, die het aantal kristallisatieplaatsen vergroten en bijdragen aan de vorming van een fijnkorrelige staalstructuur, wat leidt tot een toename van de kwaliteit en mechanische eigenschappen. Gedeoxideerd staal kookt niet wanneer het in mallen wordt gegoten, daarom worden ze kalm staal genoemd. Een gedeelte van ongeveer 15% wordt afgesneden van het kopgedeelte van de zachtstalen staaf. Kalm staal is homogener, las beter en is beter bestand tegen dynamische invloeden en brosse breuken. Stille staalsoorten worden gebruikt bij de vervaardiging van kritische constructies die onderhevig zijn aan dynamische invloeden.
Zachte staalsoorten zijn echter ongeveer 12% duurder dan kokende staalsoorten, wat ons dwingt het gebruik ervan te beperken en, wanneer dit om technische en economische redenen voordelig is, over te stappen op de vervaardiging van constructies uit halfzacht staal.
Halfstil staal heeft een kwaliteit die tussen kokend en kalm in ligt. Het wordt gedeoxideerd met een kleinere hoeveelheid silicium - 0,05 - 0,15% (zelden met aluminium). Van de kop van de staaf wordt een kleiner deel afgesneden, gelijk aan ongeveer 8% van de massa van de staaf. Qua kosten nemen semi-stille staalsoorten ook een tussenpositie in. Laaggelegeerde staalsoorten worden voornamelijk in een rustige (zelden semi-stille) uitvoering geleverd.
1.2.2. Beoordeling van staalsoorten. De belangrijkste norm die de eigenschappen van staal voor het bouwen van metalen constructies reguleert, is GOST 27772 - 88. Volgens GOST worden gevormde gewalste producten gemaakt van staal 1 S235, S245, S255, S275, S285, S345, S345K, S375 en universele gewalste producten en gebogen profielen, staal S390, S390K, S440, S590; , S590K worden ook gebruikt. De staalsoorten C345, C375, C390 en C440 kunnen worden geleverd met een hoger kopergehalte (om de corrosieweerstand te vergroten) en de letter “D” wordt toegevoegd aan de staalaanduiding.
De chemische samenstelling van staalsoorten en mechanische eigenschappen worden weergegeven in de tabel. 1.2 en 1.3.
Gewalste producten kunnen zowel in warmgewalste als warmtebehandelde toestand worden geleverd. De keuze van de chemische samenstelling en het type warmtebehandeling wordt bepaald door de plant. Het belangrijkste is om de vereiste eigenschappen te garanderen. Zo kunnen gewalste staalplaten C345 worden gemaakt van staal met de chemische samenstelling C245 met thermische verbetering. In dit geval wordt de letter T toegevoegd aan de staalaanduiding, bijvoorbeeld C345T.
Afhankelijk van de bedrijfstemperatuur van de constructies en de mate van gevaar voor brosse breuk worden slagsterktetesten voor de staalsoorten C345 en C375 bij verschillende temperaturen uitgevoerd. Daarom worden ze in vier categorieën geleverd en wordt er een categorienummer toegevoegd aan de staalaanduiding bijvoorbeeld C345-1; S345-2.
Gestandaardiseerde kenmerken voor elke categorie worden weergegeven in de tabel. 1.4.
Verhuur wordt in batches geleverd. De batch bestaat uit gewalste producten van één formaat, één smeltpan en één warmtebehandelingsmodus. Bij het controleren van de kwaliteit van metaal worden uit een partij willekeurig twee monsters gekozen.
Van elk monster wordt één monster voorbereid voor trek- en buigproeven en twee monsters voor het bepalen van de slagsterkte bij elke temperatuur. Als de testresultaten niet voldoen aan de vereisten van GOST, voer dan uit
tweede tests met het dubbele aantal monsters. Als herhaalde tests onbevredigende resultaten opleveren, wordt de batch afgekeurd.
De lasbaarheid van staal wordt beoordeeld aan de hand van het koolstofequivalent, %:
waarbij C, Mn, Si, Cr, Ni, Cu, V, P - massafractie van koolstof, mangaan, silicium, chroom, nikkel, koper, vanadium en fosfor, %.
Als C,<0,4%, то сварка стали не вызывает затруднений, при 0,4 %< С,< 0,55 % сварка возможна, но требует принятия специальных мер по предотвращению возникновения трещины. При С э >Bij 0,55% neemt het risico op scheuren dramatisch toe.
Om de continuïteit van het metaal te controleren en delaminatie te voorkomen, wordt in noodzakelijke gevallen op verzoek van de klant ultrasoon onderzoek uitgevoerd.
Onderscheidend kenmerk GOST 27772 - 88 wordt gebruikt voor sommige staalsoorten (S275, S285, S375) statistische methoden controle, die de voorziening garandeert standaard waarden vloeigrens en treksterkte.
Bouw metalen structuren zijn ook gemaakt van staalsoorten geleverd in overeenstemming met GOST 380 - 88 "Koolstofstaal van gewone kwaliteit", GOST 19281 -73 "Laaggelegeerd profiel- en vormstaal", GOST 19282 - 73 "Laaggelegeerd dik plaat- en breedband universeel staal" en andere normen.
Er zijn geen fundamentele verschillen tussen de eigenschappen van staalsoorten die dezelfde chemische samenstelling hebben, maar volgens verschillende normen worden geleverd. Het verschil zit in de controlemethoden en benamingen. Dus volgens GOST 380 - 88 worden bij wijzigingen in de aanduiding van de staalsoort de leveringsgroep, deoxidatiemethode en categorie aangegeven.
Bij levering onder groep A garandeert de plant mechanische eigenschappen, onder groep B - chemische samenstelling, onder groep C - mechanische eigenschappen en chemische samenstelling.
De mate van deoxidatie wordt aangegeven met de letters KP (kokend), SP (kalm) en PS (halfstil).
De staalcategorie geeft het type slagsterkteproeven aan: categorie 2 - slagsterkteproeven worden niet uitgevoerd, 3 - uitgevoerd bij een temperatuur van +20 °C, 4 - bij een temperatuur van -20 °C, 5 - bij een temperatuur van -20 °C en na mechanische veroudering, 6 - na mechanische veroudering.
In de bouw worden voornamelijk de staalsoorten VstZkp2, VstZpsb en VstZsp5 gebruikt, evenals staal met een hoog mangaangehalte VstZGps5.
Volgens GOST 19281-73 en GOST 19282 - 73 geeft de aanduiding van de staalkwaliteit de inhoud van de belangrijkste elementen aan. De chemische samenstelling van staal 09G2S wordt bijvoorbeeld als volgt ontcijferd: 09 - koolstofgehalte in honderdsten van een procent, G2 - mangaan in een hoeveelheid van 1 tot 2%, C - silicium tot 1 %.
Aan het einde van de staalsoort wordt de categorie aangegeven, d.w.z. soort impacttest. Voor laaggelegeerde staalsoorten zijn 15 categorieën vastgesteld, tests worden uitgevoerd bij temperaturen tot -70 ° C. Staalsoorten die volgens verschillende normen worden geleverd, zijn uitwisselbaar (zie tabel 1.3).
De eigenschappen van staal zijn afhankelijk van de chemische samenstelling van de grondstof, de smeltmethode en het volume van de smelteenheden, de compressiekracht en temperatuur tijdens het walsen, de koelomstandigheden van het eindproduct, enz.
Met zulke uiteenlopende factoren die de kwaliteit van staal beïnvloeden, is het heel natuurlijk dat indicatoren van sterkte en andere eigenschappen een zekere spreiding hebben en als willekeurige variabelen kunnen worden beschouwd. Een idee van de variabiliteit van kenmerken wordt gegeven door statistische distributiehistogrammen, die het relatieve aandeel (frequentie) van een bepaalde karakteristieke waarde tonen.
1.2.4.Staal met hoge sterkte(29 kN/cm2< <40 кН/см 2). Стали повышенной прочности (С345 - С390) получают либо введением при выплавке стали легирующих
additieven, voornamelijk mangaan en silicium, minder vaak nikkel en chroom, of hitteversterking
staal met laag koolstofgehalte (S345T).
In dit geval neemt de ductiliteit van staal enigszins af en neemt de lengte van het opbrengstplateau af tot 1-1,5%.
Hogesterktestalen zijn iets minder lasbaar (vooral staalsoorten met een hoog siliciumgehalte) en vereisen soms het gebruik van speciale technologische maatregelen om de vorming van hete scheuren te voorkomen.
Wat betreft corrosieweerstand liggen de meeste staalsoorten in deze groep dicht bij koolstofarme staalsoorten.
Staalsoorten met een hoger kopergehalte (S345D, S375D, S390D) hebben een hogere corrosieweerstand.
De fijnkorrelige structuur van laaggelegeerd staal zorgt voor een aanzienlijk hogere weerstand tegen brosse breuk.
De hoge waarde van de slagsterkte blijft behouden bij temperaturen van -40 °C en lager, wat het gebruik van deze staalsoorten mogelijk maakt voor constructies die in noordelijke regio's worden gebruikt. Vanwege de hogere sterkte-eigenschappen leidt het gebruik van hogesterktestalen tot metaalbesparingen tot 20-25%.
1.2.5.Staal met hoge sterkte(>40 kN/cm2). Gewalst staal met hoge sterkte
(C440-C590) worden gewoonlijk verkregen door legeren en warmtebehandeling.
Bij het legeren worden nitridevormende elementen gebruikt om de vorming van een fijnkorrelige structuur te bevorderen.
Hoogsterkte staalsoorten hebben mogelijk geen vloeiplateau (bij < 50 kN/cm2) en hun ductiliteit (relatieve rek) is teruggebracht tot 14% en lager.
De verhouding neemt toe tot 0,8 - 0,9, waardoor er geen rekening kan worden gehouden met plastische vervormingen bij het berekenen van constructies gemaakt van deze staalsoorten.
De keuze van de chemische samenstelling en de wijze van warmtebehandeling kan de weerstand tegen brosse breuk aanzienlijk verhogen en een hoge slagsterkte bieden bij temperaturen tot -70 ° C. Bij de vervaardiging van constructies doen zich bepaalde moeilijkheden voor. Hoge sterkte en lage ductiliteit vereisen krachtigere apparatuur voor snijden, rechttrekken, boren en andere bewerkingen.
Bij het lassen van warmtebehandeld staal treden, als gevolg van ongelijkmatige verwarming en snelle afkoeling, verschillende structurele transformaties op in verschillende zones van de lasverbinding. In sommige gebieden worden verhardende structuren gevormd die een verhoogde sterkte en kwetsbaarheid hebben (harde lagen); in andere gebieden wordt het metaal onderworpen aan hoge tempering en heeft het een verminderde sterkte en hoge taaiheid (zachte lagen).
De verzachting van staal in de door hitte beïnvloede zone kan 5-30% bereiken, waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerpen van gelaste constructies gemaakt van warmtebehandeld staal.
De introductie van enkele carbidevormende elementen (molybdeen, vanadium) in de staalsamenstelling vermindert het verzachtende effect.
Het gebruik van hoogsterkte staalsoorten leidt tot metaalbesparingen tot 25-30% vergeleken met constructies gemaakt van koolstofarme staalsoorten en is vooral aan te raden bij constructies met grote overspanningen en zwaar belaste constructies.
1.2.6. Weerbestendige staalsoorten. Om de corrosieweerstand van metalen te vergroten
ische structuren, laaggelegeerd staal dat een kleine hoeveelheid bevat
hoeveelheid (fracties van een procent) van elementen zoals chroom, nikkel en koper.
In constructies die zijn blootgesteld aan verwering zijn staalsoorten met toevoeging van fosfor (bijvoorbeeld S345K-staal) zeer effectief. Op het oppervlak van dergelijke staalsoorten wordt een dunne oxidefilm gevormd, die voldoende sterkte heeft en het metaal beschermt tegen de ontwikkeling van corrosie. De lasbaarheid van staal in aanwezigheid van fosfor gaat echter achteruit. Bovendien heeft het metaal in gewalst metaal met grote dikte een verminderde koudebestendigheid, dus het gebruik van S345K-staal wordt aanbevolen voor diktes van niet meer dan 10 mm.
In constructies die dragende en omsluitende functies combineren (bijvoorbeeld membraanbekledingen) worden gerolde dunne platen veel gebruikt. Om de duurzaamheid van dergelijke constructies te vergroten, is het raadzaam roestvrij chroomstaal OX18T1F2 te gebruiken, dat geen nikkel bevat. Mechanische eigenschappen van staal ОХ18Т1Ф2:
50 kN/cm2, = 36 kN/cm2, >33 %. Bij grote diktes hebben gewalste producten gemaakt van chroomstaal een verhoogde brosheid, maar dankzij de eigenschappen van gewalste dunne platen (vooral tot 2 mm dik) kunnen ze worden gebruikt in constructies bij ontwerptemperaturen tot -40 ° C.
1.2.7. Selectie van staalsoorten voor het bouwen van metalen constructies. De staalkeuze wordt gemaakt op basis van variantontwerp en technische en economische analyse, rekening houdend met de aanbevelingen van de normen. Om het bestellen van metaal te vereenvoudigen, moet men bij het kiezen van staal streven naar een grotere uniformiteit van ontwerpen, waardoor het aantal staalsoorten en profielen wordt verminderd. De staalkeuze hangt af van de volgende parameters die de prestaties van het materiaal beïnvloeden:
temperatuur van de omgeving waarin de constructie wordt geïnstalleerd en gebruikt. Deze factor houdt rekening met het verhoogde risico op brosse breuk bij lage temperaturen;
de aard van de belasting, die de kenmerken van het materiaal en de constructies onder dynamische, trillings- en variabele belastingen bepaalt;
type spanningstoestand (uniaxiale compressie of spanning, vlakke of volumetrische spanningstoestand) en het niveau van de optredende spanningen (zwaar of licht belaste elementen);
de methode voor het verbinden van elementen, die het niveau van intrinsieke spanningen, de mate van spanningsconcentratie en de eigenschappen van het materiaal in de verbindingszone bepaalt;
dikte van gewalste producten gebruikt in elementen. Deze factor houdt rekening met de verandering in staaleigenschappen bij toenemende dikte.
Afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden van het materiaal zijn alle soorten constructies verdeeld in vier groepen.
NAAR eerste groep Hiertoe behoren gelaste constructies die onder bijzonder moeilijke omstandigheden werken of die rechtstreeks worden blootgesteld aan dynamische, trillende of bewegende belastingen (bijvoorbeeld kraanbalken, werkplatformbalken of elementen van viaducten die rechtstreeks de belasting dragen van rollend materieel, spanten, enz.). De spanningstoestand van dergelijke structuren wordt gekarakteriseerd hoog niveau en hoge laadfrequentie.
Constructies van de eerste groep werken onder de moeilijkste omstandigheden, die bijdragen aan de mogelijkheid van brosheid of vermoeiing. Daarom worden voor deze constructies de hoogste eisen gesteld aan de eigenschappen van staal.
Co. tweede groep Deze omvatten gelaste constructies die werken onder een statische belasting onder invloed van een uniaxiaal en ondubbelzinnig biaxiaal veld van trekspanningen (bijvoorbeeld spanten, framedwarsbalken, vloer- en dakbalken en andere trek-, trek-buig- en buigelementen), evenals structuren van de eerste groep bij afwezigheid gelaste verbindingen.
Wat gemeenschappelijk is voor constructies in deze groep is het verhoogde risico op brosse breuken, geassocieerd met de aanwezigheid van een trekspanningsveld. De kans op vermoeiingsfalen is hier kleiner dan bij constructies uit de eerste groep.
NAAR derde groep Deze omvatten gelaste constructies die werken onder de overheersende invloed van drukspanningen (bijvoorbeeld kolommen, rekken, steunen voor apparatuur en andere gecomprimeerde en samengedrukte buigelementen), evenals constructies van de tweede groep bij afwezigheid van lasverbindingen.
NAAR vierde groep omvatten hulpconstructies en elementen (beugels, vakwerkelementen, trappen, hekken, enz.), evenals constructies van de derde groep bij afwezigheid van lasverbindingen.
Als het voor constructies van de derde en vierde groep voldoende is om zich te beperken tot de vereisten voor sterkte onder statische belastingen, dan is het voor constructies van de eerste en tweede groep belangrijk om de weerstand van staal tegen dynamische invloeden en brosse breuken te beoordelen.
Bij materialen voor gelaste constructies moet de lasbaarheid worden beoordeeld. De vereisten voor structurele elementen die geen lasverbindingen hebben, kunnen worden verminderd, omdat de afwezigheid van lasspanningsvelden, een lagere spanningsconcentratie en andere factoren hun prestaties verbeteren.
Binnen elke groep constructies zijn staalsoorten, afhankelijk van de bedrijfstemperatuur, onderworpen aan eisen voor slagsterkte bij verschillende temperaturen.
De normen bevatten een lijst met staalsoorten, afhankelijk van de groep constructies en het klimatologische constructiegebied.
De uiteindelijke staalkeuze binnen elke groep moet worden gemaakt op basis van een vergelijking van technische en economische indicatoren (staalverbruik en kosten van constructies), en rekening houdend met de volgorde van metaal en de technologische mogelijkheden van de fabrikant. In composietconstructies (bijvoorbeeld composietbalken, spanten, enz.) is het economisch haalbaar om twee staalsoorten te gebruiken: hogere sterkte voor zwaar belaste elementen (spantkoorden, balken) en lagere sterkte voor licht belaste elementen (spantrooster, balkenwanden ).
1.2.8. Aluminium legeringen. Aluminium heeft aanzienlijk andere eigenschappen dan staal. De dichtheid = 2,7 t/m 3, d.w.z. bijna 3 keer minder dan de dichtheid van staal. Modulus van longitudinale elasticiteit van aluminium E=71 000 MPa, afschuifmodulus G= 27.000 MPa, wat ongeveer 3 keer minder is dan de longitudinale elasticiteitsmodulus en afschuifmodulus van staal.
Aluminium kent geen opbrengstplateau. De rechte lijn van de elastische vervorming verandert direct in de elastoplastische vervormingscurve (Fig. 1.7). Aluminium is zeer taai: de rek bij breuk bedraagt 40 - 50%, maar de sterkte is zeer laag: = 6...7 kN/cm 2, en de reksterkte = 2...3 kN/cm 2. Zuiver aluminium wordt snel bedekt met een sterke oxidefilm die vervorming voorkomt verdere ontwikkeling corrosie.
Vanwege de zeer lage sterkte, commercieel zuiver aluminium constructies bouwen vrij zelden gebruikt. Een aanzienlijke toename van de sterkte van aluminium wordt bereikt door het te legeren met magnesium, mangaan, koper en silicium. zink en enkele andere elementen.
De treksterkte van gelegeerd aluminium (aluminiumlegeringen) is, afhankelijk van de samenstelling van de legeringsadditieven, 2-5 keer hoger dan die van commercieel zuiver aluminium; de relatieve rek is echter dienovereenkomstig 2 - 3 maal lager. Bij toenemende temperatuur neemt de sterkte van aluminium af en bij temperaturen boven 300 °C is deze bijna nul (zie figuur 1.7).
Een kenmerk van een aantal uit meerdere componenten bestaande legeringen A1 - Mg - Si, Al - Cu - Mg, Al - Mg - Zn is hun vermogen om de sterkte tijdens het verouderingsproces na warmtebehandeling verder te vergroten; dergelijke legeringen worden thermisch hardbaar genoemd.
Treksterkte van sommige zeer sterke legeringen (Al - Mg - Zn-systeem) na warmtebehandeling en kunstmatige veroudering groter is dan 40 kN/cm2, bedraagt de relatieve rek slechts 5-10%. Warmtebehandeling van legeringen met dubbele samenstelling (Al-Mg, Al-Mn) leidt niet tot verharding; dergelijke legeringen worden thermisch niet-hardend genoemd.
Door koude vervorming (koudharden) kan een verhoging van de nominale vloeigrens van producten gemaakt uit deze legeringen met 1,5 - 2 maal worden bereikt, terwijl ook de relatieve rek aanzienlijk wordt verminderd. Opgemerkt moet worden dat de indicatoren van alle fysische basiseigenschappen van legeringen, ongeacht de samenstelling van de legeringselementen en de toestand, praktisch niet verschillen van de indicatoren voor puur aluminium.
De corrosieweerstand van legeringen hangt af van de samenstelling van de legeringsadditieven, de leveringstoestand en de mate van agressiviteit van de externe omgeving.
Halffabrikaten uit aluminiumlegeringen worden geproduceerd in gespecialiseerde fabrieken: platen en strips - door walsen op multiwalsmolens; buizen en profielen - door extrusie op horizontale hydraulische persen, waardoor profielen met een grote verscheidenheid aan dwarsdoorsnedevormen kunnen worden verkregen, inclusief die met gesloten holtes.
Op halffabrikaten die vanuit de fabriek worden verzonden, worden de legeringskwaliteit en de leveringsconditie aangegeven: M - zacht (gegloeid); N - hard gewerkt; H2 - halfgehard; T - gehard en natuurlijk verouderd gedurende 3 - 6 dagen bij kamertemperatuur; T1 - gehard en enkele uren kunstmatig verouderd verhoogde temperatuur; T4 - niet volledig uitgehard en natuurlijk verouderd; T5 - niet volledig uitgehard en kunstmatig verouderd. Halffabrikaten die zonder bewerking worden geleverd, hebben geen aanvullende aanduiding.
Van groot aantal De volgende aluminiumkwaliteiten worden aanbevolen voor gebruik in de bouw:
Thermisch niet-hardende legeringen: AD1 en AMtsM; AMg2M en AMg2MN2 (vellen); AMg2M (buizen);
Thermisch hardbare legeringen: AD31T1; AD31T4 en AD31T5 (profielen);
1915 en 1915T; 1925 en 1925T; 1935, 1935T, AD31T (profielen en buizen).
Alle bovengenoemde legeringen, met uitzondering van legering 1925T, die alleen wordt gebruikt voor geklonken constructies, lassen goed. Voor gegoten onderdelen wordt een gietlegering van AL8-kwaliteit gebruikt.
Aluminiumconstructies vanwege hun lage gewicht, corrosiebestendigheid, koudebestendigheid, antimagnetische eigenschappen, vonkvrij, duurzaamheid en goed zicht hebben brede toepassingsmogelijkheden op veel gebieden van de bouw. Vanwege de hoge kosten is het gebruik van aluminiumlegeringen in bouwconstructies echter beperkt.
Tegenwoordig wordt aluminium in bijna alle industrieën gebruikt, van de productie van voedselgerei tot de vervaardiging van rompen van ruimtevaartuigen. Voor het een of het ander productieprocessen alleen geschikt bepaalde merken aluminium, die bepaalde fysische en chemische eigenschappen hebben.
De belangrijkste eigenschappen van het metaal zijn hoge thermische geleidbaarheid, kneedbaarheid en ductiliteit, weerstand tegen corrosie, laag gewicht en lage ohmse weerstand. Ze zijn rechtstreeks afhankelijk van het percentage onzuiverheden in de samenstelling, evenals van de productie- of verrijkingstechnologie. In overeenstemming hiermee worden de belangrijkste soorten aluminium onderscheiden.
Soorten aluminium
Alle metaalkwaliteiten worden beschreven en opgenomen in een uniform systeem van erkende nationale en internationale normen: Europese EN, Amerikaanse ASTM en internationale ISO. In ons land worden aluminiumkwaliteiten gedefinieerd door GOST 11069 en 4784. Alle documenten worden afzonderlijk beschouwd. Tegelijkertijd is het metaal zelf verdeeld in kwaliteiten en hebben legeringen geen specifiek gedefinieerde tekens.
In overeenstemming met nationale en internationale normen moeten twee soorten microstructuren van ongelegeerd aluminium worden onderscheiden:
- hoge zuiverheid met een percentage van meer dan 99,95%;
- technische zuiverheid, met ongeveer 1% onzuiverheden en additieven.
Verbindingen van ijzer en silicium worden meestal als onzuiverheden beschouwd. IN internationale standaard ISO heeft een aparte serie voor aluminium en zijn legeringen.
Aluminium kwaliteiten
Het technische type materiaal is onderverdeeld in bepaalde kwaliteiten, die zijn toegewezen aan de relevante normen, bijvoorbeeld AD0 volgens GOST 4784-97. Tegelijkertijd omvat de classificatie ook hoogfrequente metalen, om geen verwarring te creëren. Deze specificatie bevat de volgende merken:
- Primair (A5, A95, A7E).
- Technisch (AD1, AD000, ADS).
- Vervormbaar (AMg2, D1).
- Gieterij (VAL10M, AK12pch).
- Voor deoxidatie van staal (AV86, AV97F).
Daarnaast zijn er ook categorieën legeringen: aluminiumverbindingen die worden gebruikt om legeringen te maken van goud, zilver, platina en andere edele metalen.
Primair aluminium
Primair aluminium (kwaliteit A5) is een typisch voorbeeld van deze groep. Het wordt verkregen door aluminiumoxide te verrijken. In de natuur is metaal dat wel pure vorm niet gevonden vanwege de hoge chemische activiteit. In combinatie met andere elementen vormt het bauxiet, nefelien en aluniet. Vervolgens wordt uit deze ertsen aluminiumoxide gewonnen en daaruit wordt met behulp van complexe chemische en fysische processen zuiver aluminium verkregen.
GOST 11069 stelt eisen vast voor soorten primair aluminium, die moeten worden gemarkeerd door het aanbrengen van verticale en horizontale strepen met onuitwisbare verf verschillende kleuren. Dit materiaal heeft een brede toepassing gevonden in geavanceerde industrieën, voornamelijk waar hoge technische kenmerken van grondstoffen worden vereist.
Technisch aluminium
Technisch aluminium is een materiaal met een percentage vreemde onzuiverheden van minder dan 1%. Heel vaak wordt het ook ongedoteerd genoemd. Technische merken aluminium volgens GOST 4784-97 wordt gekenmerkt door een zeer lage sterkte, maar hoge corrosieweerstand. Door de afwezigheid van legeringsdeeltjes in de samenstelling vormt zich snel een beschermende oxidefilm op het metaaloppervlak, die stabiel is.
Kwaliteiten van technisch aluminium onderscheiden zich door een goede thermische en elektrische geleidbaarheid. Hun moleculaire rooster bevat vrijwel geen onzuiverheden die de stroom van elektronen verstrooien. Dankzij deze eigenschappen wordt het materiaal actief gebruikt bij het maken van instrumenten, bij de productie van verwarmings- en warmtewisselingsapparatuur en verlichtingsartikelen.
Gesmeed aluminium
Vervormbaar aluminium omvat een materiaal dat wordt onderworpen aan een behandeling met warme en koude druk: walsen, persen, trekken en andere typen. Als resultaat van plastische vervormingen worden er halffabrikaten van verschillende lengtedoorsneden uit verkregen: aluminium staaf, plaat, strip, plaat, profielen en andere.
De belangrijkste merken vervormbaar materiaal die bij de binnenlandse productie worden gebruikt, worden vermeld regelgevende documenten: GOST 4784, OCT1 92014-90, OCT1 90048 en OCT1 90026. Karakteristiek kenmerk De vervormbare grondstof is een vaste oplossingsstructuur met een hoog gehalte aan eutectisch materiaal: een vloeibare fase die in evenwicht is met twee of meer vaste toestanden van materie.
Het toepassingsgebied van vervormbaar aluminium, zoals dat waarbij aluminium staaf wordt gebruikt, is vrij uitgebreid. Het wordt zowel gebruikt in gebieden waar hoge eisen worden gesteld technische kenmerken uit materialen - in de scheeps- en vliegtuigbouw, en in bouwplaatsen als legering voor lassen.
Gegoten aluminium
Voor de productie worden aluminiumgietkwaliteiten gebruikt gevormde producten. Hun belangrijkste kenmerk is een combinatie van hoge specifieke sterkte en lage dichtheid, waardoor het mogelijk is om producten met complexe vormen te gieten zonder te barsten.
Volgens hun doel worden gieterijkwaliteiten conventioneel onderverdeeld in groepen:
- Zeer hermetische materialen (AL2, AL9, AL4M).
- Materialen met hoge sterkte en hittebestendigheid (AL 19, AL5, AL33).
- Stoffen met een hoge corrosieweerstand.
Heel vaak prestatiekenmerken producten gemaakt van gegoten aluminium nemen toe verschillende soorten warmte behandeling.
Aluminium voor deoxidatie
De kwaliteit van vervaardigde producten wordt ook beïnvloed door de fysieke eigenschappen van aluminium. En het gebruik van laagwaardige materialen beperkt zich niet tot het maken van halffabrikaten. Heel vaak wordt het gebruikt om staal te deoxideren - zuurstof te verwijderen uit gesmolten ijzer, dat erin is opgelost en daardoor de mechanische eigenschappen van het metaal verbetert. Om dit proces uit te voeren worden de merken AB86 en AB97F het meest gebruikt.
Momenteel kunnen de meest voorkomende NVF-systemen op de Russische markt in drie grote groepen worden verdeeld:
- systemen met onderbekledingsstructuren gemaakt van aluminiumlegeringen;
- systemen met een onderbekledingsstructuur van verzinkt staal met polymeer coating;
- systemen met onderbekledingsstructuur van roestvrij staal.
Ongetwijfeld hebben onderbekledingsconstructies van roestvrij staal de beste sterkte en thermische eigenschappen.
Vergelijkende analyse van fysische en mechanische eigenschappen van materialen
*De eigenschappen van roestvrij staal en gegalvaniseerd staal verschillen enigszins.
Thermische en sterkte-eigenschappen van roestvrij staal en aluminium
1. Gezien het 3 keer lagere draagvermogen en 5,5 keer de thermische geleidbaarheid van aluminium, is de beugel van aluminiumlegering een sterkere “koudebrug” dan de roestvrijstalen beugel. Een indicator hiervan is de thermische homogeniteitscoëfficiënt van de omhullende structuur. Volgens onderzoeksgegevens was de thermische uniformiteitscoëfficiënt van de omhullende structuur bij gebruik van een roestvrijstalen systeem 0,86-0,92, en voor aluminiumsystemen 0,6-0,7, wat het noodzakelijk maakt om een grotere isolatiedikte aan te brengen en dienovereenkomstig verhoog de kosten van de gevel.
Voor Moskou is de vereiste warmteoverdrachtsweerstand van muren, rekening houdend met de thermische uniformiteitscoëfficiënt, voor een roestvrijstalen beugel - 3,13/0,92=3,4 (m2.°C)/W, voor een aluminium beugel - 3,13/0,7= 4,47 (m2.°C)/W, d.w.z. 1,07 (m 2 .°C)/W hoger. Bij gebruik van aluminium beugels moet de dikte van de isolatie (met een thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van 0,045 W/(m°C) dus bijna 5 cm groter worden genomen (1,07 * 0,045 = 0,048 m).
2. Door de grotere dikte en thermische geleidbaarheid van aluminium beugels kan, volgens berekeningen uitgevoerd door het Onderzoeksinstituut voor Bouwfysica, bij een buitenluchttemperatuur van -27 °C de temperatuur op het anker dalen tot -3,5 °C en nog lager, omdat op rekengebied doorsnede Er werd uitgegaan van een aluminium beugel van 1,8 cm 2, terwijl dit in werkelijkheid 4-7 cm 2 is. Bij gebruik van een RVS beugel bedroeg de temperatuur op het anker +8 °C. Dat wil zeggen dat bij gebruik van aluminium beugels het anker in een zone met wisselende temperaturen werkt, waar vochtcondensatie op het anker met daaropvolgende bevriezing mogelijk is. Dit zal geleidelijk het materiaal van de structurele laag van de muur rond het anker vernietigen en dienovereenkomstig het draagvermogen ervan verminderen, wat vooral belangrijk is voor wanden gemaakt van materiaal met een laag draagvermogen. draagvermogen(schuimbeton, holle baksteen enz.). Tegelijkertijd verminderen thermische isolatiepads onder de beugel, vanwege hun kleine dikte (3-8 mm) en hoge (ten opzichte van isolatie) thermische geleidbaarheid, het warmteverlies met slechts 1-2%, d.w.z. breken de “koudebrug” praktisch niet en hebben weinig invloed op de temperatuur van het anker.
3. Lage thermische uitzetting van geleiders. De temperatuurvervorming van een aluminiumlegering is 2,5 keer groter dan die van roestvrij staal. Roestvast staal heeft een lagere thermische uitzettingscoëfficiënt (10 10 -6 °C -1) vergeleken met aluminium (25 10 -6 °C -1). Dienovereenkomstig zal de verlenging van geleiders van 3 meter met een temperatuurverschil van -15 °C tot +50 °C 2 mm bedragen voor staal en 5 mm voor aluminium. Om de thermische uitzetting van de aluminium geleider te compenseren zijn daarom een aantal maatregelen nodig:
namelijk een inleiding tot het subsysteem aanvullende elementen- beweegbare geleiders (voor U-vormige beugels) of ovale gaten met hulzen voor klinknagels - geen stijve bevestiging (voor L-vormige beugels).
Dit leidt onvermijdelijk tot een complexer en duurder subsysteem of een onjuiste installatie (aangezien het vaak voorkomt dat installateurs geen bussen gebruiken of de montage verkeerd bevestigen met extra elementen).
Als gevolg van deze maatregelen valt de gewichtsbelasting alleen op de draagbeugels (boven en onder) en dienen de overige alleen als ondersteuning, waardoor de ankers niet gelijkmatig worden belast en hier bij het ontwerpen rekening mee moet worden gehouden. projectdocumentatie, wat vaak simpelweg niet wordt gedaan. In staalsystemen wordt de gehele belasting gelijkmatig verdeeld - alle knooppunten zijn stevig bevestigd - kleine temperatuuruitbreidingen worden gecompenseerd door de werking van alle elementen in het stadium van elastische vervorming.
Door het ontwerp van de klem kan de opening tussen de platen bij roestvrijstalen systemen 4 mm bedragen, terwijl deze bij aluminium systemen minimaal 7 mm bedraagt, wat ook niet bij veel klanten past en het uiterlijk van het gebouw bederft. Bovendien moet de klem de vrije beweging van de bekledingsplaten garanderen door de mate waarin de geleiders zich uitstrekken, anders zullen de platen worden vernietigd (vooral op de kruising van de geleiders) of zal de klem loskomen (wat beide kan leiden tot uitvallende bekledingsplaten). Bij een stalen systeem bestaat er geen gevaar dat de klempoten losbuigen, wat bij aluminium systemen na verloop van tijd kan gebeuren als gevolg van grote temperatuurvervormingen.
Brandeigenschappen van roestvrij staal en aluminium
Het smeltpunt van roestvrij staal is 1800 °C en aluminium is 630/670 °C (afhankelijk van de legering). De temperatuur tijdens een brand op het binnenoppervlak van de tegel (volgens de testresultaten van het Regionale Certificatiecentrum “OPYTNOE”) bereikt 750 °C. Dus bij gebruik aluminium constructies het smelten van de onderbouw en het instorten van een deel van de gevel (in de buurt van de raamopening) kan optreden, en bij een temperatuur van 800-900°C ondersteunt aluminium zelf de verbranding. Roestvast staal smelt niet bij brand en verdient daarom, afhankelijk van de vereisten, de meeste voorkeur brandveiligheid. In Moskou mogen tijdens de bouw van hoogbouw bijvoorbeeld helemaal geen aluminium onderconstructies worden gebruikt.
Corrosieve eigenschappen
Tegenwoordig is de enige betrouwbare bron over de corrosieweerstand van een bepaalde onderbekledingsstructuur, en daarmee de duurzaamheid, het deskundige advies van ExpertKorr-MISiS.
De meest duurzame constructies zijn gemaakt van roestvrij staal. De levensduur van dergelijke systemen is minimaal 40 jaar in een stedelijke industriële atmosfeer met gemiddelde agressiviteit, en minimaal 50 jaar in een voorwaardelijk schone atmosfeer met lage agressiviteit.
Aluminiumlegeringen hebben dankzij de oxidefilm een hoge corrosieweerstand, maar onder omstandigheden met hoge niveaus van chloriden en zwavel in de atmosfeer kan zich snel ontwikkelende intergranulaire corrosie optreden, wat leidt tot een aanzienlijke afname van de sterkte van structurele elementen en hun vernietiging . De levensduur van een constructie gemaakt van aluminiumlegeringen in een stedelijke industriële atmosfeer met gemiddelde agressiviteit bedraagt dus niet meer dan 15 jaar. Volgens de eisen van Rosstroy moeten echter, in het geval van het gebruik van aluminiumlegeringen voor de vervaardiging van elementen van de onderbouw van een NVF, alle elementen noodzakelijkerwijs een anodische coating hebben. De aanwezigheid van een anodische coating verhoogt de levensduur van de onderconstructie van aluminiumlegering. Maar bij het installeren van een onderbouw worden de verschillende elementen ervan verbonden met klinknagels, waarvoor gaten worden geboord, wat een schending van de anodische coating in het bevestigingsgebied veroorzaakt, d.w.z. er worden onvermijdelijk gebieden zonder anodische coating gecreëerd. Bovendien vormt de stalen kern van een aluminium klinknagel samen met het aluminium medium van het element een galvanisch koppel, wat ook leidt tot de ontwikkeling van actieve processen van intergranulaire corrosie op de plaatsen waar onderbouwelementen zijn bevestigd. Het is vermeldenswaard dat de lage kosten van een bepaald NVF-systeem met een onderconstructie van een aluminiumlegering vaak juist te wijten zijn aan het ontbreken van een beschermende anodische coating op de systeemelementen. Gewetenloze fabrikanten van dergelijke onderconstructies besparen op dure elektrochemische anodiseerprocessen voor producten.
Gegalvaniseerd staal heeft onvoldoende corrosieweerstand vanuit het oogpunt van structurele duurzaamheid. Maar na het aanbrengen van de polymeercoating zal de levensduur van een onderbouw van gegalvaniseerd staal met een polymeercoating 30 jaar zijn in een stedelijke industriële atmosfeer met gemiddelde agressiviteit, en 40 jaar in een voorwaardelijk schone atmosfeer met lage agressiviteit.
Na vergelijking van de bovenstaande indicatoren van aluminium en stalen onderconstructies kunnen we concluderen dat stalen onderconstructies in alle opzichten aanzienlijk superieur zijn aan aluminium.
Bij het kiezen van metalen producten - verwarmde handdoekrekken en balustrades, borden en hekken, roosters of leuningen - kiezen we allereerst het materiaal. Traditioneel worden ze als concurrerend beschouwd roestvrij staal, aluminium en gewoon zwart staal (carbon). Hoewel ze een aantal vergelijkbare kenmerken hebben, verschillen ze toch aanzienlijk van elkaar. Het is logisch om ze te vergelijken en erachter te komen wat beter is: aluminium of roestvrij staal(zwart staal wordt vanwege de lage corrosieweerstand niet in aanmerking genomen).
Aluminium: kenmerken, voordelen, nadelen
Een van de lichtste metalen die doorgaans in de industrie worden gebruikt. Geleidt warmte zeer goed en is niet onderhevig aan zuurstofcorrosie. Aluminium wordt in tientallen soorten geproduceerd: elk met zijn eigen additieven die de sterkte, oxidatieweerstand en kneedbaarheid vergroten. Met uitzondering van het zeer dure vliegtuigaluminium hebben ze echter allemaal één nadeel: overmatige zachtheid. Onderdelen gemaakt van dit metaal zijn gemakkelijk vervormd. Daarom is het onmogelijk om aluminium te gebruiken waar het product tijdens bedrijf aan wordt blootgesteld hoge druk(bijvoorbeeld waterslag in watervoorzieningssystemen).
Corrosiebestendigheid van aluminium enigszins te duur. Ja, metaal “rot” niet. Maar alleen vanwege de beschermende oxidelaag, die zich binnen enkele uren in de lucht op het product vormt.
Roestvrij staal
De legering heeft vrijwel geen nadelen - behalve de hoge prijs. Het is niet bang voor corrosie, niet theoretisch, zoals aluminium, maar praktisch: er verschijnt geen oxidefilm op, wat betekent dat na verloop van tijd “ roestvrij staal"vervaagt niet.
Iets zwaarder dan aluminium, roestvrijstalen handgrepen hebben een goede impact, hoge druk en slijtage (vooral merken die mangaan bevatten). De warmteoverdracht is slechter dan die van aluminium: maar dankzij dit “zweet” het metaal niet en ontstaat er minder condensatie.
Op basis van de resultaten van de vergelijking wordt het duidelijk dat voor het uitvoeren van taken die een laag metaalgewicht, sterkte en betrouwbaarheid vereisen, roestvrij staal is beter dan aluminium.
Aluminium en roestvrij staal lijken misschien op elkaar, maar zijn eigenlijk heel verschillend. Onthoud deze 10 verschillen en gebruik ze als leidraad bij het kiezen van het type metaal voor uw project.
- Sterkte-gewichtsverhouding. Aluminium is over het algemeen niet zo sterk als staal, maar wel veel lichter. Dit is de belangrijkste reden waarom vliegtuigen van aluminium zijn gemaakt.
- Corrosie. Roestvrij staal is samengesteld uit ijzer, chroom, nikkel, mangaan en koper. Chroom wordt als element toegevoegd om corrosieweerstand te bieden. Aluminium heeft een hoge weerstand tegen oxidatie en corrosie, voornamelijk als gevolg van speciaal filmpje op het metalen oppervlak (passiveringslaag). Wanneer aluminium oxideert, wordt het oppervlak wit en verschijnen er soms putjes. In sommige extreem zure of alkalische omgevingen kan aluminium met catastrofale snelheden corroderen.
- Thermische geleidbaarheid. Aluminium heeft een veel betere thermische geleidbaarheid dan roestvrij staal. Dit is een van de belangrijkste redenen waarom het wordt gebruikt voor autoradiatoren en airconditioners.
- Prijs. Aluminium is meestal goedkoper dan roestvrij staal.
- Maakbaarheid. Aluminium is vrij zacht en gemakkelijker te snijden en te vervormen. Roestvast staal is een sterker materiaal, maar het is moeilijker om mee te werken, omdat het moeilijker te vervormen is.
- Lassen. Roestvast staal is relatief eenvoudig te lassen, terwijl aluminium problematisch kan zijn.
- Thermische eigenschappen. RVS kan voor nog veel meer worden gebruikt hoge temperaturen dan aluminium, dat al bij 200 graden heel zacht kan worden.
- Elektrische geleidbaarheid. Roestvrij staal is een zeer slechte geleider vergeleken met de meeste metalen. Aluminium daarentegen is een zeer goede geleider van elektriciteit. Vanwege hun hoge geleidbaarheid, lage gewicht en corrosieweerstand zijn bovengrondse hoogspanningslijnen doorgaans gemaakt van aluminium.
- Kracht. Roestvrij staal is sterker dan aluminium.
- Effect op voedsel. RVS reageert minder met voedsel. Aluminium kan reageren op voedingsmiddelen die de kleur en geur van het metaal kunnen beïnvloeden.
Weet u nog steeds niet zeker welk metaal geschikt is voor uw behoeften? Neem contact met ons op via telefoon, e-mail of kom naar ons kantoor. Onze klantenservicemanagers helpen u bij het maken van de juiste keuze!
Laden...
