Металдың құрамы. Металл конструкцияларының жетiстiктерi мен кемшiлiктерi

Қ ұ рылыстық металл конструкциялары ү шiн прокатты болат, қ ұ йылғ ан болат жә не алюминий қ орытпалары қ олданылады.

Қ ұ рамында аздағ ан қ оспалары (рудадан тү сетін заттар) мен толтырғ ыштары (болат қ асиетін жақ сарту ү шін) бар темір мен кө міртектің қ оспасын болат деп атайды. Ең кө п қ олданылатыны ( -тен кө п) прокатты болат.

Болатты кө мiртектi жә не қ оспалар қ осылғ ан деп екiге бө ледi. Кө мiртектi болат қ ұ рамындағ ы кө мiртек мө лшерiне қ арай ү шке бө лiнедi: аз кө мiртектi ; орташа кө мiртектi ; кө п кө мiртектi . Толтырғ ыштар қ осылғ ан болат ү шке бө лiнедi: аз толтырғ ышты (қ оспа мө лшерi -ке дейiн), орташа толтырғ ышты жә не кө п толтырғ ышты ( -тен кө п).

Қ ұ рылыс конструкциялары ү шiн негiзiнен созылымды жә не жақ сы дә некерленетiн аз кө мiртектi болат қ олданылады.

Балқ ыту тә сiлiне қ арай мартен пешi арқ ылы балқ ытылғ ан немесе конверторлық болып бө лiнедi.

Болаттың сапасы мен қ асиеттерi оның механикалық қ асиеттерi мен химиялық қ ұ рамы сияқ ты негiзгi техникалық сипаттамалары арқ ылы бағ аланады, олар Мемлекеттiк Стандарттар мен Техникалық Шарттарда берiледi.

Болаттың химиялық қ ұ рамы. Болаттың химиялық қ ұ рамы ондағ ы ә р тү рлi толтырғ ыштар мен қ оспалардың проценттiк мө лшерiмен сипатталады.

Кө мiртегi болаттың берiктiгiн жоғ арылатады, бiрақ оның созылмалылығ ын, дә некерленуi мен тотығ уғ а тө зiмдiлiгiн азайтады. Кремний - болатты қ ышқ ылсыздандырады, берiктiгiн арттырады, дә некерленуi мен тотығ уғ а тө зiмдiлiгiн азайтады, соқ қ ы тұ тқ ырлығ ын азайтады. Марганец - болаттың берiктiгiн жә не тұ тқ ырлығ ын жоғ арылатады. Мыс - болат берiктiгiн жоғ арылатады, тотығ уғ а қ арсылығ ын кү шейтедi, бiрақ оның қ артаюына ә сер етедi. Алюминий - болатты жақ сы қ ышқ ылсыздандырады жә не фосфордың зияндылығ ын жояды. Болат қ ұ рамына никель , хром , ванадий сияқ ты элементтердiң қ осылуы оның механикалық қ асиеттерiн жоғ арылатады.

Зиянды қ оспалар:

- фосфор - болаттың созылмалылығ ын азайтады, морт сынғ ыштығ ын жә не суық тан шытынауын жоғ арылатады;

- кү кiрт - болаттың берiктiгiн азайтады, қ ызғ ан уақ ытта сынғ ыштық қ а ұ шыратады, ондай болатты дә некерлеген кезде жарық пайда болады. Сол себептi кү кiрт - 0, 05%, фосфор - 0, 04%-тен аспауы керек.

Газдар - оттегi, сутегi жә не азот ауадан қ ызғ ан металл қ ұ рамына енiп, оның қ ұ рамының сапасын тө мендетедi, сө йтiп морт сынғ ыштығ ын ө сiредi.

Металдарды топтарғ а бө лу. Болат қ ышқ ылсыздану дә режесiне байланысты қ айнайтын (кп), тынық (сп), жартылай тынық (пс) болып бө лiнедi.

Қ ышқ ылсызданбағ ан болаттарды ыдыстарғ а қ ұ йғ анда, олар бө лiнген газдардың ә серiнен қ айнай бастайды, ондай болаттар қ айнайтын деп аталады. Қ айнайтын болаттың iшiнде газдар болады, сол себептi қ ұ рылымы бiркелкi болмайды.

Мұ ндай болаттарды оларғ а кремний (0, 12-0, 3%) немесе алюминий (0, 1%-ке дейiн) қ осу арқ ылы қ ышқ ылсыздандырады. Кремнийдi ерiтiлген оттегiмен қ осу арқ ылы қ ышқ ылсыздандырып оның зияндылығ ын азайтады. Қ ышқ ылсыздандырылғ ан болаттар қ айнамайды, сол себептi оларды тынық деп атайды. Тынық болаттар бiркелкi, жақ сы дә некерленедi, олардың динамикалық ә серлерге жә не морт қ ирауғ а кедергiсi жоғ ары болады. Тынық болаттар қ айнағ ан болаттарғ а қ арағ анда 12%-ке қ ымбат келедi.

Жартылай тынық болат сапасы жө нiнен қ айнайтын жә не тынық болаттың арасынан орын алады.

Кө мiртегi аз болат тобынан қ ұ рылыстық металл конструкцияларда Ст3 пен Ст3Гпс қ олданылады.

Механикалық қ асиеттерiне қ арай барлық болатты шартты 3 топқ а бө луге болады: кә дiмгi берiктiктi; жоғ арылатылғ ан берiктiктi; жоғ ары берiктiктi.

Кә дiмгi берiктiктi болатқ а - аз кө мiртектi болатты, ал жоғ арылатылғ ан жә не жоғ ары берiктiктi болатқ а - аз қ оспалы немесе орташа қ оспалы болатты жатқ ызады.

Металлургия зауыттары кә дiмгi берiктiктi болатты 3 топқ а бө ліп шығ арады:

Механикалық қ асиеттерi бойынша - А тобы; химиялық қ ұ рамы бойынша - Б тобы; механикалық қ асиеттерiне жә не химиялық қ ұ рамына қ арай - В тобы.

Қ ұ рылыс конструкциялары ү шiн керек болаттың В тобы қ олданылады. Аз кө мiртектi болат соқ қ ығ а тұ тқ ырлығ ына қ арай 6 категорияғ а бө лiнедi. ГОСТ 380-71 жә не ГОСТ 23570-79 бойынша болатты маркiлеуде ә рiптi-санды белгiлеу қ арастырылады.

Мысалы: болатты белгiлеуде бiрiншi белгiсi ретiнде топты ә рiппен белгiлейдi, одан кейiн маркасы, ә рi қ арай қ ышқ ылсыздану дә режесi, ал соң ында категориясы жазылады, ВСт3 пс6.

Термиялық ө ң делген болат былай белгiленедi: ВСтТ, ВСтТпс; 18 сп; 18 Гпс. Мұ ндай болат В тобы бойынша шығ арылады, 18 саны қ ұ рамындағ ы кө мiртек мө лшерiн кө рсетедi - 0, 18%.

Кө пiрлер, гидротехникалық ғ имараттар ү шiн аз кө мiртектi болат маркiлерi М16С, 16Д қ олданылады.

Алюминий қ орытпалары. Алюминий ө з қ асиеттерiмен болаттан ерекшеленедi. Оның тығ ыздығ ы т/м3, болат тығ ыздығ ынан ү ш есе аз. Алюминийдiң серпiмдiлiк модулi, болаттың серпiмдiлiк модулiнен ү ш есе аз.

Алюминий берiктiгiн қ оспалармен жоғ арылатады, оларғ а магний, марганец, мыс, цинк жә не басқ а элементтер жатады.

АМ₂- магнийi бар қ орытпалар, АМ_ц - марганец бар қ орытпалар, АД жә не АВ – магнийлi жә не кремнийлi Д- дюралюмин. В - жоғ ары берiктiктi қ орытпалар.

Алюминий қ орытпаларын белгiлеуде қ олданылатын кейбiр ә рiптер: М- кү йдiрiлген (жұ мсақ); ГП - ыстық тай ө ң делген; Н - суық тай созылғ ан; П - жартылай суық тай созылғ ан; Т- шынық тырылғ ан.

АД 1М белгiлеуiндегi - цифр қ орытпаның номерiн бiлдiредi, ал М ә рпi - кү йдiрiлген авиаль; Д 16Т -№16 - шы шынық тырылғ ан дюралюмин екенiн кө рсетеді (белгілеулер СНиП 11-23-81 бойынша берілген).

Қ ұ рылыстық металл конструкциялары ү шiн болат маркасын таң дау. Жобалау кезiнде болат маркасын таң дауда алдымен жобаланатын конструкцияның қ андай топқ а жататынын бiлу керек.

СНиП РК 5.04-23-2002 бойынша конструкциялардың барлық тү рлерi 4 топқ а бө лiнедi.

1 топқ а - ерекше ауыр жағ дайда немесе динамикалық тербелмелi жә не жылжымалы жү ктеме ық палында жұ мыс iстейтiн дә некерленген конструкциялар жатады. Мысалы, кран астындағ ы арқ алық тар, жұ мысшы алаң шалардағ ы арқ алық тар. Олардың морт қ ирауы немесе шаршап қ ирауы мү мкiн.

2 топқ а - статикалық жү ктемеге жұ мыс iстейтiн, бiр осьтiк жә не бiр таң балы екi осьтiк созылу кү штерi ә сер ететiн, созылып иiлетiн, иiлетiн дә некерленген конструкциялар жатады. Мысалы: фермалар, арқ алық тар жә не т.б жатады.

3 топқ а - статикалық жү ктемеге жұ мыс iстейтiн сығ ылудан жә не иiлiп сығ ылғ ан дә некерленген конструкциялар (мысалы, тiректер, ұ стындар жә не т.б.)

4 топқ а - кө мекшi конструкциялар мен дә некерленген элементтер кiредi. Мысалы: байланыс элементтерi, сатылар, қ оршаулар, фахверх элементтерi жә не т.б.

1-шi топ конструкциялары ү шiн тынық, жартылай тынық, аз қ оспалы болат қ олданылады. 4-шi топ конструкцияларын кө п жағ дайларда тiптi қ айнайтын болаттан жасайды.

Метал конструкциялардың жетiстiктерi мен кемшiлiктерi

Металл конструкциялары конструктивтiк схемасына байланысты стерженьдiк системалар жә не табақ конструкциялары болып бө лiнедi.

Металл конструкцияларының жетiстiктерi: а) жең iлдiгi; б) тасымалғ а қ олайлылығ ы; в) монтаждау жылдамдығ ының жоғ арылығ ы; г) дайындау ың ғ айлылығ ы.

Кемшiлiктерi: а) тоттануғ а ұ шырауы; б) отқ а қ арсылығ ының аздығ ы; в) металлдың жетiспеушiлiгi.

Агрессиялық орта ә сер етуiнен металлдың электрохимиялық немесе химиялық бұ зылуын тоттану (коррозия) деп атайды. Тоттанудың мынадай тү рлерi болады: атмосфералық, контактiлiк, биототтану, химиялық тоттану жә не т.б.

Металл конструкцияларды тоттанудан қ орғ ау ү шiн ә ртү рлi жасанды материалдар – бояулы-лактi материалдар мен металды қ орғ айтын жабын қ абаттары қ олданылады.