Қыздырылған дөңгелек болат профилдері заманауи өнеркәсіптің құрылымдық негізін құрайды. Жоғары ғимараттың каркасынан бастап жел турбинасының тірек құрылымына дейін бұл көпфункциялық пішіндер біздің құрылыс ортамызда повсеместі таралған. Әрбір профиль түрін қай жерде және қалай қолдану керектігін түсіну — құны тиімді жобаны немесе, керісінше, артық мөлшерленген немесе, одан да жаманырақ, құрылымдық жасыруға әкелетін жобаны іске асыру арасындағы айырмашылықты анықтайды. Бұл мақала қыздырылған дөңгелек болат профилдерінің бес ең кең тараған түрі — бұрышты профильдер, каналдар, арқалықтар, Т-тәрізді профильдер және Z-тәрізді профильдердің тәжірибелік қолданыстарын қарастырады және материалдың Q235B және Q345B маркаларының нақты жобаларда профиль таңдауына қалай әсер ететінін түсіндіреді.

Қыздырылған дөңгелек болат профилдері дегеніміз не?

Қыздырылған дөңгелек болат профилдері — жоғары температурада (1700°F / 927°C-тан жоғары) өңделген және белгілі бір көлденең қима пішінін алу үшін роликтер сериясы арқылы өткізілген ұзын болат өнімдері. Қыздырылған прокаттау процесі болаттың тәжірибелік құрылымын жетілдіреді, ол соңғы профильге ұзындығы бойынша тұрақты механикалық қасиеттер береді. Салқындан қалыптастырылған бөліктерден айырмашылығы — қыздырылған профилдерде бұрыштарда радиустар және бояу немесе цинктеп қаптау алдында әдетте алынатын қабыршақ (оттекті) беті бар. Өнеркәсіптік сатып алу кезінде ең көп қолданылатын профилдер — бұрыштар (тең және тең емес құлақтар), каналдар (С-тәрізді және U-тәрізді), Н-балкалар мен I-балкалар, Т-бөліктер және Z-бөліктер. Әрбір пішін белгілі бір түрдегі керілулердің әсеріне қарсы тұру үшін құрастырылған: балкалар иілу керілулеріне, бұрыштар — ферма жүйелеріндегі созылу мен сығылу керілулеріне, каналдар — бойлық тұрақтылыққа, ал Z-бөліктер — мысалы, қадалар үшін үздіксіз көпіршіктерде қолданылады.

Құрылыс пен ғимарат конструкциялары

Құрылыста ыстық дайындалған болат профилдер бағана, арка және қосымша қатарлар ретінде қолданылады. H-тәрізді балкалар (кейде кең қабырғалы балкалар деп те аталады) бағаналар үшін негізгі таңдау болып табылады, өйткені олардың кеңірдегі қабырғасы иілуге қарсы кедергісін арттырады. Көптеген орта биіктіктегі коммерциялық ғимараттарда типтік каркас 6–8 метр қашықтықта орналасқан H-тәрізді балкалардан тұратын бағаналар мен еден плиталарын ұстайтын аралықтарда орналасқан I-тәрізді балкалардан тұруы мүмкін. Бұрышты профилдер көбінесе шатыр торларында және болат каркастарда қосымша қатарлар ретінде қолданылады. Жер сілкіну аймақтарында ыстық дайындалған профилдердің эластиктілігі оларды суық түрлендірілген аналогтарына қарағанда қолайлы етеді; ыстық дайындау процесі жер сілкіну кезінде энергияны сіңіре алатын берік материал береді. Қытай мен Оңтүстік-Шығыс Азиядағы ғимарат каркастары үшін Q235B ең кең таралған маркалық сипаттама болып табылады, өйткені ол көптеген биік емес ғимараттар үшін жеткілікті ағу беріктігін (235 МПа) қамтамасыз етеді және материалдың құнын тиімді деңгейде ұстайды. Ғимарат 15 қабаттан асады немесе өте ауыр еден жүктемелерін ұстап тұруы керек болса, қажетті қима өлшемін азайту және фундаментке түсетін өзіндік салмақты азайту үшін Q345B (агу беріктігі 345 МПа) белгіленеді.

Инфрақұрылым және азаматтық құрылыс

Инфрақұрылымдық жобалар әртүрлі ауа-райы әсерлеріне және циклдық жүктемелерге ондаған жылдар бойы шыдайтын профильдерді талап етеді. Көпірлердің құрылысында, тоннельдердің қолдау құрылымдарында және автожолдар бойынша дыбыс кедергілерінің каркасында ыстық дайындалған болат профильдері қолданылады. Көпірлердің инженерлік есептеулерінде Н-тәрізді және I-тәрізді профильдер негізгі аркалық жүйені құрайды. Арка тереңдеген сайын берілген аралық үшін оның жүктік көтергіштігі артады. Қысқа аралықтар үшін (20 метрден кем) жиі қосымша пластиналы аркаларды қолданбастан-ақ дайындалған аркалар жеткілікті болады. Канал тәрізді профильдер көпірлердің жабыны бойынша шеткі аркалар ретінде және қызмет көрсету жолдарының каркасы ретінде жиі қолданылады. Тоннельдердің құрылысында ыстық дайындалған каналдар мен Н-тәрізді профильдерден жасалған болат аркалар шоткрет қолданылмас бұрын негізгі қолдау ретінде орнатылады. Бұл уақытша қолдау жүйелері жоғарыдағы топырақ немесе тау жыныстарының толық салмағын көтеруге қабілетті болуы керек. Z-тәрізді профильдер мен бұрыштық қосымша қолдаулар да бетонды көпірлердің опалубка жүйелерінде қолданылады, мұнда олар ылғал бетонды қатуына дейін орнында ұстап тұру үшін қажетті қаттылықты қамтамасыз етеді.

Өнеркәсіптік машиналар мен жабдықтардың рамалары

Ауыр техника қозғалтқыш құрылғыларды қолдауға және тербелістерді басуға қабілетті берік рамалық құрылымдарды талап етеді. Жылы дайындалған профильдер машиналардың негізі, кран жолдары және өнеркәсіптік рамалар үшін әдеттегі таңдау болып табылады. Өндірістік кәсіпорындарда каналдық профильдер жоғарыда орналасқан крандар үшін рельс салынатын арналар ретінде кеңінен қолданылады. Каналдың С-тәрізді пішіні кран дөңгелектері үшін табиғи отырғызу бетін қамтамасыз етеді және қызмет көрсету үшін оңай қатысу мүмкіндігін береді. H-тәрізді балкалар көпқабатты өнеркәсіптік меццаниндердің бағана тірек элементтері ретінде қолданылады, мұнда әрбір деңгейде сақталатын материалдар немесе өндірістік жабдықтардан туындайтын жинақталған нүктелік жүктемелер болуы мүмкін. Т-тәрізді профильдер (тірек профильдері) жиі машина рамаларында қаттылатуыш ретінде және болттық конструкциялық қосылыстарда қанатша қосылыстары ретінде қолданылады. Машиналардың қолданылуында маңызды фактор – болаттың циклдық төзімділігі. Динамикалық жүктемелерге ұшыраған кезде Q345B маркалы болат Q235B маркалы болатқа қарағанда жоғары беріктігі салдарынан циклдық жүктеме кезінде инерциялық күштерді төмендетуге мүмкіндік беретін жеңіл профильдерді қолдануға мүмкіндік береді, сондықтан оның қолданылуы қажет. Алайда, Q345B маркалы болатты дәлме-дәл пішінде дәнекерлеу үшін дәнекерлеу процесін мұқият бақылау қажет, өйткені жылу әсерленген аймақта сутегінің қоздырған трещиналарын болдырмау үшін.

Трансмиссиялық құрылыстар мен электр энергиясы инфрақұрылымы

Электрлік желілердің өткізгіш құрылымдары – ыстық дайындалған болат профилдері үшін ең қатаң талаптар қойылатын қолданыстардың бірі. Бұл торлы құрылымдар жел жүктемесіне, мұз жүктемесіне және өткізгіш сымдардың өзінің керілуіне төзуге тиіс. Электрлік желілердің өткізгіш құрылымдарын салу кезінде бұрышты профильдер негізгі профиль түрі болып табылады. Тең итті бұрыштар құрылымның барлық бөлігінде негізгі аяқтар мен қосымша бекітпе элементтері ретінде қолданылады. Бұрышты профиль осы қолданыс үшін идеалды, себебі оны екі иттен де тікелей бұрандалауға болады, қарапайым қабаттасу қосылыстарын пайдалана отырып, берік қосылыс алуға болады. Типтік 132 кВ электрлік желілердің өткізгіш құрылымында құрылымның әртүрлі бөлімдеріне қарай 50×50×5 мм-ден 200×200×20 мм-ге дейінгі өлшемдегі бұрыштар қолданылады. Тең емес итті бұрыштар кейде изоляторларды орнату үшін бір жағы кеңірек болуы керек болатын көлденең арматураларда қолданылады. Желілердің өткізгіш құрылымдарында каналды профильдер шектеулі мөлшерде, негізінен тіреу табандары немесе қосалқы станциялардың тірек құрылымдарында қолданылады. Гальваникалау процесі желілердің өткізгіш құрылымдары үшін өте маңызды, себебі олар 30–50 жыл бойы атмосфералық әсерге ұшырайды. Q235B – көптеген нарықтарда желілердің өткізгіш құрылымдары үшін бұрыштардың стандартты маркасы, себебі оның химиялық құрамы ыстық батырма гальваникалау процесіне жақсы сәйкес келеді және тұрақты цинк қабатының жақсы адгезиясын қамтамасыз етеді.

Қойма қабырғалық және сақтау жүйелері

Заманауи логистика көлденең сақтау қабілетін максималды пайдаланатын жоғары тығыздықты рақтарлық жүйелерге тіреледі. Паллеттік рақтар, қысымды рақтар және ішіне кіретін рақтар жүйелерінде негізгі конструкциялық элементтер ретінде қыздырылған дөңгелек болат профилдері қолданылады. Паллеттік рақтардағы тік рамалар әдетте жеңіл қолданыста суытылған болаттан жасалады, бірақ ауыр жағдайлар үшін (бір арқалық деңгейіндегі жүктеме 3 000 кг-нан асады) тік рамалар ретінде қыздырылған каналды профильдер немесе Н-тәрізді балкалар қолданылады. Раққа кездейсоқ тиіп кеткен көтергіш машина әсерінде қажетті деформацияға төзімділікті қыздырылған бөліктер қамтамасыз етеді. Рақтар жүйелеріндегі арқалықтар әдетте қыздырылған I-тәрізді балкалар немесе арқалық қоспалары үшін қадамды элементі бар арнайы ролл-формаланған бөліктер болып табылады. Z-тәрізді бөліктер кеңістіктің бойымен орналасқан рақтар қатарларын біріктіретін көлденең бекіткіштер мен ұзын қашықтықты рақтар жүйелеріндегі сөрелердің тірек элементтері ретінде кеңінен қолданылады. Z-тәрізді бөліктердің үздіксіз қадамды қолданылу мүмкіндігі оларды осы қолданыстар үшін каналды профильдерге қарағанда материалдық тиімділігі жоғары етеді. Рақтар жүйелері үшін типтік марка — Q235B, себебі оның ағу шегі рақтардың конструкциясын анықтайтын иілу шектері үшін жеткілікті, сонымен қатар бұл материал рақтарда ең көп қолданылатын профиль өлшемдерінде (мысалы, 100×50×5 мм және 150×75×6,5 мм каналды профильдер) оңай табылады.

Материалдың сыныбын таңдау: Q235B немесе Q345B

Дұрыс материалдың маркасын таңдау — дұрыс профильдің пішінін таңдауға тең маңызды. Q235B — бұл минималды аққыштық шегі 235 МПа және созылу беріктігі 370–500 МПа аралығында болатын көміртекті конструкциялық болат. «B» белгісі материалдың қалыпты температурада (20°C) соққыға төзімділік сынағынан өткенін көрсетеді, сондықтан ол көптеген қалыпты температурадағы конструкциялық қолданыстарға сәйкес келеді. Q235B қалыпты әдістермен оңай дәнекерленеді және жалпы құрылыс, қойма құрылымдары мен маңызы төмен машина-жабдықтардың каркасы үшін негізгі таңдау болып табылады. Q345B — минималды аққыштық шегі 345 МПа болатын төмен легирленген жоғары беріктікті конструкциялық болат. Оның аққыштық беріктігі Q235B-ге қарағанда шамамен 30% жоғары, сондықтан құрылымда жеңіл бөліктер мен жалпы болат массасының азаюына мүмкіндік береді. Алайда, Q345B-ті дәнекерлеу үшін, әсіресе қалың бөліктер үшін, қатаңырақ бақыланатын дәнекерлеу әдістері қажет. Практикада көптеген сатып алу топтары болат қосылыстары үшін Q235B-ті, ал салмақты үнемдеу материалдың және дәнекерлеудің қосымша шығындарын оправданатын дәнекерленген құрылымдар үшін Q345B-ті көрсетеді. Екі марка да Тяньцзинь, Хэбэй және Шаньдун провинцияларындағы болат қызмет көрсету орталықтарында кеңінен қорында сақталады, сондықтан олардың жеткізу мерзімі арнайы маркаларға қарағанда әдетте қысқа болады.