Особенности горячекатаных швеллеров и их виды

Горячекатаный швеллер относится к одному из видов стального проката, он изготавливается в технике горячей прокатки на специальном сортопрокатном стане. Его сечение имеет П-образную форму, благодаря чему изделие широко используется в самых разных сферах строительства и промышленности. Обо всех эксплуатационных характеристиках таких швеллеров и их отличиях от гнутых мы и поговорим в нашей статье.

Горячекатаный швеллер относится к одной из самых востребованных категорий стального металлопроката. Его можно назвать по-настоящему универсальным изделием, поскольку область его использования включает самые разные направления промышленности и строительства. Процесс производства строго регламентируется, наибольшее распространение получил ГОСТ 8240-89. В соответствии с этим нормативом швеллер может изготавливаться из стали различных марок и применяется при возведении металлоконструкций разных типов, включая несущие.

Способ изготовления подобного проката подсказан многовековым опытом. Достаточно просто вспомнить, как прежде работали кузнецы: сперва они хорошенько разогревали металлическую заготовку, а затем интенсивно обрабатывали её молотом. При изготовлении горячекатаного швеллера используется тот же принцип: раскаленная металлическая полоса подвергается прокатке через сортовой станок, где ей придается необходимая форма в виде русской буквы «П».

Швеллеры делают равнополочными, при этом полки могут быть параллельными или с уклоном. Уникальная форма стала основным достоинством горячекатаного швеллера и придаёт прокату свойства, востребованные в вагоно-, машиностроении, а также строительной сфере:

• жесткость, благодаря чему изделие выдерживает самые интенсивные силовые воздействия;
• стойкость к любым видам деформаций, включая нагрузки на разрыв и изгиб: это делает возможным использование горячекатаного продукта для сборки утяжеленных металлических конструкций, включая несущие;
• стойкость к внешним механическим воздействиям: особенности горячей техники производства швеллера по ГОСТу полностью исключают малейший риск возникновения в их структуре слабых зон, в которых могут возникнуть разрушения материала в случае удара.

Ещё одним преимуществом любого горячекатаного стального проката является стойкость к окислению и коррозии. Данная особенность выгодно отличает прокат, полученный в результате горячей прокатки от изделий, сделанных из чугуна. Не секрет, что для того, чтобы чугун в ходе эксплуатации не утратил высокой прочности из-за появления ржавчины, его приходится заливать бетоном.

Если сделать это не представляется возможным, приходится обрабатывать чугунный прокат краской, грунтовкой или какими-либо иными защитными составами. Но это будет не более чем временная мера, поскольку спустя некоторое время такое покрытие пойдет трещинами или попросту отслоится. В этом участке происходит окисление и швеллер начинает покрываться ржавчиной. Именно поэтому, когда планируется возведение МК, в которых швеллер будет эксплуатироваться в условиях агрессивных сред (вступать в контакт с влажностью или подвергаться температурным перепадам), то оптимальным решением станет горячекатаный прокат из нержавеющего сплава.

Однако у горячекатаных швеллеров есть одна особенность, которая несколько сужает область их использования. Прокат, выполненный методом горячей прокатки, не отличается высокой свариваемостью. В связи с этим в случаях, когда требуется собрать сварную конструкцию, предпочтение лучше отдать изделиям, выполненным холодным способом. Ещё один недостаток горячекатаного швеллера — его большой вес.

Для производства горячекатаных изделий используются специальные сплавы Ст3 и 09Г2С. Реже в ход идет сталь 15ХСНД — это дорогая марка, поэтому прокат из нее изготавливают преимущественно под заказ. Производители выпускают швеллеры максимально длинными – 11,5-12 м, это объясняется особенностями их эксплуатации. Однако в пределах каждой партии допускается присутствие нескольких металлоизделий немерного типа.

Кроме того, ГОСТ точно устанавливает максимально допустимое отклонение от установленного регламента по всем показателям:

• высота полки балки, полученной горячей прокаткой, не должна отличаться от стандартного уровня больше, чем на 3 мм;
• длина не должна расходиться с показателями, определёнными в маркировке, больше, чем на 100 мм;
• предельный уровень кривизны не выходит за границу 2% от длины проката;
• вес готового стального швеллера не должен отличаться от норматива более, чем на 6%.

Готовые металлоизделия реализуют в связках общим весом по 5-9 т. Швеллер с номерами от 22 мм и более, как правило, не упаковывают: его транспортируют и хранят «навалом». Упакованные в связку балки не маркируются, маркировка содержится на бирке, закрепленной на каждой связке.

Изготовители предлагают несколько различных вариантов горячекатаного швеллера. От его типоразмера и величины во многом зависит область применения продукта. Поэтому покупателям стального проката следует знать, что же означают буквенно-цифровые символы на маркировке. Итак, все виды швеллеров, выпускаемых российскими производителями, делятся по номерам. При этом данный параметр соответствует высоте полок, указанной в сантиметрах. Наибольшее распространение получили швеллеры 10, 12, 14, 16, 20, реже используются балки с номерами 8 и 80. Номер обязательно сопровождается буквой: она указывает на разновидность стального изделия. К примеру, 30У, 10П, 16П или 12П.

По данному критерию выделяют пять базовых категорий продуктов.

• «П» означает, что полки изделия размещаются параллельно относительно друг друга.
• «У». Полки подобного проката предусматривают лёгкий уклон внутрь. В соответствии с ГОСТом, он не должен превышать 10%. По индивидуальному заказу допускается производство швеллеров с более значительным уклоном.
• «Э» — экономичный равнополочный швеллер, его полки располагаются параллельно.
• «Л» — швеллер с параллельно расположенными полками облегченного типа.
• «С» — эти модели относят к специализированным, сфера их использования существенно ограничена.

Разобраться с видами швеллеров несложно. С параллельными всё очевидно: полки в них располагаются под углом в 90 градусов по отношению к основанию. Первой претензией на специфичность являются модели, где боковые полки предусматривают лёгкий уклон. За изделия групп «Э» и «Л» говорят их названия: такие модели имеют свои характерные особенности по материалу изготовления и толщине профиля, которые отличают их от стандартного параллельнополочного варианта. Они изготавливаются из облегченных сплавов, поэтому 1 метр такого швеллера весит меньше. Кроме того, такие изделия чуть тоньше, их используют для каких-либо определенных целей. То же самое относится к швеллерам группы «C».

Кроме перечисленных вариантов, также имеются классы проката, которые принимаются в расчёт при создании горячекатаных изделий: «А» и «Б». Данное обозначение указывает на швеллеры высокой и повышенной точности, соответственно.

Сфера применения швеллеров, полученных в технике горячей прокатки, напрямую связана с номером изделия. К примеру, швеллер с параметрами 100х50х5 широко применяется в качестве армирующего элемента металлоконструкций, используемых при сооружении зданий. Швеллер 14 обладает более высокой плотностью и прочностью. Он способен выдерживать существенные нагрузки, поэтому нашел свое применение при сборке несущих конструкций. В результате использования швеллера данного типа конструкция получается максимально лёгкой, при этом на монтаж уходит намного меньше металла.

Свои особенности эксплуатации имеют и балки, выполненные из различных типов стали. Прокат, полученный из низколегированных сплавов, наиболее востребован в условиях, когда возведённая металлоконструкция будет эксплуатироваться в условиях пониженных температур. К примеру, при сооружении зданий на Крайнем Севере любые другие металлы становятся хрупкими и начинают ломаться. Швеллеры используются для укрепления несущих конструкций, проведения инженерных коммуникаций и возведения каркасов зданий. Высокий запас прочности проката обуславливает продолжительный срок службы строения: дома, имеющие такой «скелет», будут стоять не один десяток лет. Швеллер повсеместно используется при строительстве мостов. Да и любые колонны с памятниками в большинстве случаев имеют основу из металлических швеллеров с П-образным сечением.

Профили из швеллеров уже много лет используются в станкостроении и изготовлении дорожно-строительной техники. За счет повышенной прочности такие балки могут выдерживать вибрации и нагрузки крупногабаритных станков. Включаются они и в остов железнодорожных вагонов, там швеллеры входят в состав элементов рамы и оснований для фиксации двигателя.