Сталь ст3пс – преимущества, сфера применения, химический состав, производство

Расшифровка

Расшифровка стали ст3пс приводится в ГОСТ 380-2005. Согласно документу:

• ст указывает на принадлежность стали к сплавам обыкновенного качества. В зависимости от содержания серы и фосфора, стали бывают обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные. Для стали ст3пс и других сталей этого класса содержание серы не может превышать 0.06%, фосфора 0.07%.
• 3 порядковый номер марки согласно ГОСТ 380-2005, означает, что сталь соответствует химическому составу, указанному в документе для марки 3.
• пс — означает, что по степени раскисления сталь является полуспокойной. Раскисление это процесс удаления газов кислорода и азота. Различают три категории сталей по степени раскисления спокойная (сп), полуспокойная (пс), кипящая (кп). Чем меньше газов выделяется в процессе затвердевания сплава, тем меньше в структуре металла пор и пузырьков, тем выше прочность.

Применение стали Ст3

Рассматривая различные марки стали нужно учитывать тот момент, что они классифицируются по степени раскисления. Этот химический процесс предусматривает удаление с состава кислорода. Слишком большая концентрация кислорода определяет снижение физических и механических свойств.

Классификация проводится следующим образом:

1. Спокойная характеризуется тем, что в состав входит от 0,16 до 0,3% кремния.
2. Полуспокойная имеет средний показатель концентрации рассматриваемого элемента.
3. Кипящая отличается по химическому составу от спокойной тем, что в составе содержится кремния не менее 0,05%.

Маркируется материал Ст3 соответствующим образом. Для проведения химического процесса могут использоваться различные вещества.

Стоит учитывать, что спокойная обходится намного дороже других вариантов исполнения. Это можно связать со следующими моментами:

1. Структура однородная, за счет чего повышается степень защиты материала от воздействия окружающей среды.
2. В состав входит небольшое количество кислорода, что и определяет высокие эксплуатационные качества.

Химический состав

Сталь ст2пс на 98% состоит из железа. На оставшиеся 2% приходятся углерод, марганец, никель, хром, кремний, медь, сера, фосфор, мышьяк, скандий, азот, алюминий. В таблице ниже приведены точные показатели содержания самых значимых элементов. Примеси незначительного содержания не оказывают серьезного влияния на характеристики металла, поэтому не учитываются.

Наиболее важными элементами сплава, помимо железа, являются:

• углерод высокое содержание углерода обеспечивает стали твердость, прочность и упругость;
• марганец в составе отвечает за раскисление и вывод серы, также делает сталь прочнее;
• кремний раскислитель, формирующий мелкозернистую структуру стали, улучшает технологические свойства, прочность, не снижает пластичность.

Вредными примесями являются сера и фосфор, чем меньше их концентрация в сплаве, тем более качественной считается сталь.

Химический состав, % (ГОСТ 380-94)

Особенности производства

Свойства готового материала определяются теми веществами, которые входят в его состав и во многом зависят от того какие технологии применялись при производстве того или иного сплава.

Основу стального сплава составляет феррит. Это составляющая железоуглеродистых сплавов. Он, по сути, является твердым раствором углерода и легирующих компонентов. Для повышения его прочности расплав насыщают углеродом.

К примесям, от которых, кроме вреда, ждать нечего относят фосфор и серу, а также их производные. Фосфор, вступая в реакцию с ферритом, понижает пластичность сплава во время воздействия высоких температур и усиливает хрупкость под воздействием холода. В процессе расплава может образовываться сернистое железо, которое может привести к красноломкости. Сталь Ст3 содержит в своем составе не более 0,05% серы и фосфора 0,04%.

Для производства конструкционных сталей применяют две сталеплавильные технологии:

• мартеновскую;
• конвертерную.

Параметры марки Ст3, получаемой одним или другим методом мало чем, отличаются друг от друга, но конвертерная технология проще и дешевле.

Применение стали Ст3сп с учётом характеристик и свойств

Сталь данного типа является одной из самых востребованных в строительстве и промышленности.

Отсутствие в сплаве кислорода, и однородная структура – это факторы, повышающие стойкость к образованию коррозии в агрессивных средах. Эти качества, а также большая пластичность делают данную сталь незаменимой при производстве конструкций, элементов, к которым предъявляются большие требования по жёсткости.

Это прокат – листовой и фасонный (швеллеры, двутавры и тавры, уголки), заготовки для арматуры, элементы трубопроводов (в частности, квадратные трубы), и пр.

Характеристики стали дают возможность возводить из неё опорные несущие конструкции, каркасы, эксплуатация которых ведётся в сложных условиях.

Из стали Ст3сп изготавливают элементы и детали без термообработки, что даёт возможность сохранить все характеристики сплава – фланцы, тройники, переходы.

Сталь используют также в качестве основного слоя при производстве горячекатаных 2-слойных листов, стойких к коррозии.

Применение

Сталь ст3пс является углеродистой конструкционной сталью обыкновенного качества, это сталь общего назначения. Она применяется при нормальных температурах, из нее изготавливают сварные и несварные конструкции в строительстве и машиностроении. Свойства стали позволяют применять ее в несущих конструкциях и нагруженных элементах, таких как несущие фермы, балки, швеллеры, рельсы и т.д. Сталь не является легированной и не защищена от коррозии при непосредственном контакте с водой, а также уязвима в щелочных и кислотных средах. Для защиты требуется толстый слой гальванического покрытия или краски.

Нормируемые показатели стали Ст3пc по категориям проката (ГОСТ 535-2005)

ПРИМЕЧАНИЕ

• Знак «+» означает, что показатель нормируется, знак «-» означает, что показатель не нормируется.
• Химический состав стали по плавочному анализу или в готовом прокате — в соответствии с заказом.

Параметры применения электросварных прямошовных труб из стали Ст3пс (ГОСТ 32569-2013)

• ПРИМЕЧАНИЕ. Группы сред смотри таблица 5.1 ГОСТ 32569-2013

Параметры применения электросварных спиральношовных труб из стали Ст3пс (ГОСТ 32569-2013)

Условия применения стали Ст3пс для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

Назначение

Сталь 3 и другие сплавы этого класса превосходят по объему применения все остальные разновидности стали. Ее используют для производства кованых изделий ограждений, ворот, декоративных элементов. В строительстве как материал для несущих, не несущих, сварных и не сварных строительных конструкций. Из нее изготавливают трубы и арматуру, детали механизмов для эксплуатации при положительных температурах. Сталь ст3 применяется в химической и нефтегазовой промышленностях, а также в машиностроении.

Благодаря простому химическому составу, доступности, эксплуатационным характеристикам, физическим свойствам, сталь 3 входит в число самых распространенных материалов в отраслях, которым требуется много стали. Например, в строительстве железных дорог и трубопроводов для транспортировки природного газа или воды.

Сортамент

• Швеллеры параллельные (П), с уклоном полок (У), равнополочные гнутые;
• круглые сечения круг и арматура;
• трубы ВГП, электросварные (ЭС), бесшовные (БГД), условный проход 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 90, 100 мм;
• двутавры балочные, широкополочные, колонные, специальные, с уклоном полок;
• квадрат стальной;
• катанка стальная;
• уголки равнополочные и неравнополочные;
• профиль квадратный и прямоугольный;
• листовая сталь горячекатаная, рифленая, просечно-вытяжная, полосовая.

Вид поставки

Отличия между ст3пс и ст3сп

Сплавы ст3сп и ст3пс, являясь разновидностями одной и той же стали, отличаются друг от друга по степени раскисления.

• Сталь ст3сп относится к спокойным, степень раскисления максимальная.
• Сталь ст3пс полуспокойная, средней степени раскисления.

В результате раскисления снижается интенсивность газообразования при затвердевании стали. Образующиеся пузырьки газа делают сталь пористой и, как следствие, менее прочной, влияют на технологические свойства, такие как свариваемость. Спокойная сталь (сп) является по степени раскисления самой качественной, кипящая (кп) наименее качественной, а полуспокойная (пс) — занимает промежуточное положение между ними.

Отличия между спокойной и полуспокойной сталью для металла широкого применения незначительны, обе разновидности достаточно хорошо справляются со средними нагрузками. При этом, спокойная сталь более дорогая, процесс ее производства сложнее, ее использование целесообразно там, где требования к качеству металла повышены.

Сварка материала

Этот материал довольно хорошо поддается такому воздействию, как сварка. Широкий спектр технических параметров, которые к тому же можно модифицировать при помощи различных добавок, считаются универсальными. Отличная свариваемость — это одно из первых достоинств, которыми обладает сталь.

Свойства и параметры сырья позволяют использовать дуговые виды сварки автоматического и ручного типа. Кроме того, допускается применение контактно-точечного и электрошлакового метода. Также стоит отметить, что этот материал можно успешно использовать и для производства кованых предметов.

Производство

Сталь ст3пс производится двумя способами конвертерным и мартеновским. Конвертерная печь, это грушевидный сосуд, выложенный кирпичной кладкой внутри и покрытый листовой сталью снаружи. В конвертер помещается металлолом (скрап), затем заливается жидкий чугун, нагретый до 1400С. На этапе кислородной продувки в конвертер под высоким давлением подается кислород, вызывающий окисление примесей чугуна, в результате которого образуется сталь. В мартеновских печах сталь производится тем же методом окисления, но по другому принципу через шлак. Раскисление и легирование (если оно необходимо) проводится на завершающих этапах производства.

Сталь ст3пс не меняет своих характеристик в зависимости от способа производства, но конвертерный способ дешевле, поэтому считается более предпочтительным.

Для чего раскисляется сталь

Раскисление часть процесса рафинирования металла. Если не раскислять сталь до ее затвердевания, структура стали будет неоднородной, пористой, с газовыми раковинами. Такая сталь хуже сваривается, быстрее изнашивается и ломается. Раскисленная сталь отличается однородной и цельной структурой. Нераскисленная сталь тоже используется в различных производствах, но не подходит для изготовления нагруженных деталей, работающих под давлением. Производство такой стали имеет свои плюсы, оно безотходное, дешевое и простое.

Металлопрокат с маркой стали: 3ПС/СП5—>3ПС5/СП5

Справочная информация:

При выборе изделий металлопроката необходимо опираться не только на его размер и назначение, но и учитывать особенности марки стали, из которой оно изготовлено. Именно от этих параметром зависит качество металлоизделия и его эксплуатационные характеристики.

Расшифровка марок сталей осуществляется благодаря общепринятым значениям, где каждая буква присваивается тому или иному виду металла, содержащегося в стальном сплаве, и буквенным сочетаниям, сообщающих о состоянии стали. Химический состав любой марки стали должен соответствовать ГОСТ, чтобы избежать наличия дефектов и низкого качества изделия.

Так, например, сталь обычного качества может обозначаться как ст3сп (где сп – спокойная сталь), Ст4пс (где пс – полуспокойная сталь), а качественная углеродистая сталь любой марки — 08кп, 10пс, 18К и практически не содержит легирующих примесей.

Для изготовления сварных и горячекатаных изделий предпочтительно использование углеродистой и низколегированной марки стали. Для труб, которые производятся путем сваривания стальных листов, чаще всего используется 09г2с, где помимо количества содержащегося в сплаве углерода указывается наличие марганца и кремния (буквы г и с соответственно).

Источник

Технологические свойства

Характеристика стали марки ВСт3пс

ВСт3пс — Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, хорошо сваривается, сварка осуществляется без ограничений, способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС и КТС. Для толщины более 36 миллиметров рекомендуется подогрев и последующая термообработка, не склонна к флокеночувствительности, склонность к отпускной хрупкости отсутствует. Обрабатываемость резанием в горячекатаном состоянии при НВ 124 и σв=400 МПа, Kυ тв.спл. = 1,8 и Kυ б.ст. = 1,6, нашла свое применение в несущих и ненесущих элементах сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах. Фасонный и листовой прокат (5-й категории) толщиной до 10 мм для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале от —40 до +425 °С. Прокат от 10 до 25 мм — для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от —40 до +425°С при условии поставки с гарантируемой свариваемостью. Ковка при температурном режиме от 1300 до 750 0С, охлаждение производят на воздухе.

Как сваривается

Сталь ст3пс неприхотлива в обработке, ее можно варить без ограничений любым существующим способом. Предварительная и последующая температурная обработка не требуется. Швы получаются крепкие, не склонные к растрескиванию. Широко применяются следующие виды сварки:

1. контактная с использованием тока высокого напряжения;
2. автоматическая под флюсом с помощью сварочного автомата с проволочным электродом;
3. электрошлаковая с помощью расплавленного флюса (шлака);
4. ручная дуговая сварка покрытыми электродами;
5. ручная аргонодуговая ручная сварка в газовой среде аргона;
6. механизированная в среде углекислого газа сварка плавящимся электродом в газовой среде.

Сварочные материалы для электродуговой сварки

Сварочные материалы для сварки в защитных газах

Сварочные материалы для сварки под флюсом

Сварочные материалы для сварки стали Ст3пс с другими сталями

Температура предварительного и сопутствующего подогрева и отпуска при сварке конструкций из стали Ст3пс

Рекомендуемые режимы сварки при исправлении дефектов сварных швов

ПРИМЕЧАНИЕ. * — наряду с маркой электродов УОНИ 13/… возможно применение марки УОНИИ 13/…, в зависимости от обозначения марки в ТУ завода изготовителя электродов.

Режимы электродуговой сварки образцов и изделий

ПРИМЕЧАНИЕ. * — наряду с маркой электродов УОНИ 13/… возможно применение марки УОНИИ 13/…, в зависимости от обозначения марки в ТУ завода изготовителя электродов.

Режимы аргонодуговой сварки образцов для входного контроля сварочных материалов

Плотность ρпкг/см3

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Механические характеристики

Технические характеристики

К характеристикам стали СТ3ПС относятся: пригодность к сварке, твердость HB (HB 10-1),диапазон плавки, плотность, увеличение длины при растяжении.

Температура критических точек, °С

Характеристики

Ст3 характеризуется как углеродистая конструкционная сталь обыкновенного качества. Сталь не имеет в составе легирующих добавок, защищающих от внешнего воздействия. Для использования в агрессивной химической среде или условиях повышенной влажности необходимо покрывать сталь защитным слоем. Ст3 обладает хорошей свариваемостью, высокими показателями прочности, хорошо противостоит нагрузкам, что и позволяет использовать ее в несущих конструкциях. Цена стали ст3 оптимальна для строительства объектов или прокладки коммуникаций, требующих большого количества металла. Плотность Ст3 — 7850 кг/м3.

Механические свойства

Ударная вязкость KCU (ГОСТ 380-94)

Механические свойства проката при растяжении, а также условия испытаний на изгиб в холодном состоянии (ГОСТ 535-2005)

ПРИМЕЧАНИЕ

1. По согласованию изготовителя с потребителем допускается:
   снижение предела текучести на 10 Н/мм2(1 кгс/мм2) для фасонного проката толщиной свыше 20 мм;
2. снижение относительного удлинения на 1 % (абс.) для фасонного проката всех толщин.
3. Допускается превышение верхнего предела временного сопротивления на 49,0 Н/мм2(5 кгс/мм2), а по согласованию с потребителем — без ограничения верхнего предела временного сопротивления при условии выполнения остальных норм. По требованию потребителя превышение верхнего предела временного сопротивления не допускается.

Зарубежные аналоги стали 3пс

Физические свойства

Физические свойства материала Ст3пс