Тема 6. Виробництво металевих виробів та конструкцій

Металеві конструкції поділяють на будівельні і технологічні.

Будівельні конструкції – колони, ферми, балки використовують при будівництві цивільних і промислових будівель і споруд.

Технологічні металоконструкції застосовують при встановленні технологічного обладнання, або вони є складовою частиною нього обладнання. До технологічній металоконструкцій відносять: естакади трубопроводів, огородження, резервуари, ємності, бункери, нестандартне обладнання та інші. Будівельні конструкції головним чином виготовляють із маловуглецевої сталі. Марки сталі для виробництва металоконструкцій вибирають залежно від умов їх експлуатації, навантажень, призначення і інших факторів.

Сталь маловуглецеву будівельну і вуглецеву гарячекатану звичайної якості поділяють на три категорії:

• «А» сталь, яка відповідає визначеним механічним властивостям;
• «Б» сталь, яка відповідає визначеному хімічному складу;
• «В» сталь, яка відповідає визначеним механічним властивостям і додатковим вимогам по хімічному складу.

Характеристики деяких сталей групи «А» та «Б» наведені у таблиці 6.1 та 6.2.

Таблиця 6.1.

Характеристика сталей групи «А»

Таблиця 6.2.

Характеристика сталей групи «Б»

Низьколеговані сталі, які вміщують не більше 1% хрому і нікелю використовують у будівництві для виготовлення конструкцій, які вимагають підвищеної міцності. Для виробництва, технологічних металоконструкцій можуть застосовувати спеціальні леговані і високолеговані сталі.

Сталі, які застосовують у будівництві, мають велику міцність, електро- і теплопровідність. Вони, як правило, добре зварюються, працюють при низьких і високих температурах.

До недоліків сталі можна віднести велику щільність, здатність до корозії в умовах дії агресивних середовищ.

Для виготовлення сучасних зварних конструкцій використовують сталі таких видів: мартенівську (марок ВМСтЗпс (сп, кп), низьколеговану марок 15ГС, 14Г2, 10Г2С, 10Г2СД. Сталі марок Ст4 та Ст5 рекомендовано для конструкцій, які не мають зварних з’єднань і зазнають тільки статичні навантаження.

До сталі для мостових конструкцій ставлять спеціальні вимоги щодо однорідності та дрібнозернистості, відсутності зовнішніх дефектів, міцнісних та деформативних властивостей.

Конструкції виготовляють з прокатних металевих виробів.

Прокатуванням металу під тиском між валками стана виготовляють сортову сталь, прокатну сталь листову, кутики, швелери, двотаври, труби.

Основну масу прокатних сталевих виробів одержують прокатуванням у гарячому стані при температурі 1173...1523 Κ (гаряча прокатка) й невелику частину – у холодному стані (холодна прокатка). На сортаменти сталі є відповідні стандарти найбільш раціональних типів профілів та частоти їх градації.

Сортову сталь: круглу (діаметром 10...210 мм) застосовують для виготовлення арматури, скоб, болтів; квадратну (сторона квадрата 10...100 мм) і штабову (завтовшки 12...20 мм) - для виготовлення в’язей, хомутів та бугелів.

Сталь листову (завдовжки 4…160 мм) для технологічних конструкцій, кутики (рівнобокі та нерівнобокі) випускають площиною перерізу від 1 до 140 см².

Швелери характеризуються перерізом і визначаються їхнім номером, який відповідає висоті стінки швелера у сантиметрах.

Двотаври мають номер відповідно до висоти у сантиметрах. Труби мають діаметр 8...1620 мм. Вони можуть бути круглого, квадратного та прямокутного перерізу.

Важливим напрямом у справі раціонального використання металу у будівництві є застосування гнутих профілів прокату і сталей підвищеної та високої міцності в конструкціях промислових будівель та споруд. Найбільш доцільною конфігурацією профілів є замкнута форма поперечного перерізу.

Гнуті профілі виготовляють методом безперервного профілювання листів, штабів і стрічки на профілевигинальних агрегатах різних типів. Застосування металевих конструкцій з профілів дає змогу економити метал. Такі конструкції стійкі при змінних навантаженнях, надійні за умов низьких температур, мають підвищену корозійну стійкість. Найдоцільніше застосовувати гнуті профілі при будівництві великопрогінних промислових та громадських будинків: складальних цехів, гаражів, виставкових павільйонів, спортивних залів.

Знаходять сфери використання гнуті гофровані профілі, листові з гофрами. Такі профілі застосовують як панелі перекриттів, стінові та покрівельні елементи, настили підлог. Легкість монтажу, демонтажу, багаторазовість складання і транспортування – усе це дає змогу широко впроваджувати їх при створенні споруд цивільного та спеціального призначення.

Питома вага окремих металевих конструкцій у загальному обсязі їх виробництва нині складає, відсотків:

• колони, балки, ригелі, прогони, ферми – до 50;
• резервуари, бункери – до 15;
• спеціальні конструкції споруд металургійної і хімічної промисловостей – до 20;
• огороджуючі конструкції – до 10;
• інші – до 5.