Низколегированные балки К1 по ГОСТ 26020-83: сортамент, характеристики и применение
Двутавровая балка К1 по ГОСТ 26020-83 — профиль с параллельными полками, относящийся к колонному сортаменту. Индекс «К» обозначает применение в качестве колонных элементов, воспринимающих преимущественно осевые сжимающие нагрузки. При изготовлении из низколегированных марок стали (09Г2С, 17Г1С, 14Г2АФ, 10Г2С1) профиль сохраняет геометрию стандарта, но приобретает повышенные прочностные характеристики за счёт легирования марганцем, кремнием и микродобавками ванадия или азота.
Геометрические параметры и сортамент
Балка К1 имеет высоту стенки 199 мм, ширину полки 200 мм, толщину стенки 6,5 мм и толщину полки 11 мм. Площадь поперечного сечения — 40,8 см, масса погонного метра — 32,0 кг. Момент инерции относительно оси X — 3140 см, относительно оси Y — 1470 см. Радиус инерции ix — 8,77 см, iy — 6,00 см. Такое соотношение обеспечивает устойчивость при внецентренном сжатии и работе в составе рамных узлов.
Стандарт регламентирует предельные отклонения: по высоте профиля — 3,0 мм, по ширине полки — 3,0 мм, по толщине стенки — от –0,5 до +1,0 мм. Кривизна не превышает 0,2 % длины. Длина мерных отрезков — от 6 до 12 м с шагом 0,5 м; немерная длина — 4–13 м.
Низколегированные марки стали для балки К1
- 09Г2С — предел текучести не менее 325 МПа при толщине до 20 мм, ударная вязкость KCU при –40 C не ниже 39 Дж/см;
- 17Г1С — применяется для конструкций, эксплуатируемых при температурах до –40 C, сварка без предварительного подогрева;
- 14Г2АФ — микролегирование ванадием и азотом повышает хладостойкость до –60 C;
- 10Г2С1 — устойчива к атмосферной коррозии в промышленных средах, предел прочности 490–510 МПа;
- 16Г2АФ — для тяжёлых рамных конструкций с расчётной нагрузкой свыше 400 т на узел.
Технические характеристики низколегированного исполнения
| Марка стали | Предел текучести, МПа | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Ударная вязкость KCU, Дж/см |
|---|---|---|---|---|
| 09Г2С | 325 | 470 | 21 | 39 при –40 C |
| 17Г1С | 345 | 490 | 21 | 34 при –40 C |
| 14Г2АФ | 390 | 520 | 20 | 29 при –60 C |
| 10Г2С1 | 335 | 490 | 21 | 39 при –40 C |
Применение в строительных и промышленных конструкциях
Балка К1 из низколегированной стали применяется в колонных узлах каркасов промышленных зданий с крановыми нагрузками до 50 т, в опорных рамах прокатных станов, в эстакадах технологических трубопроводов нефтегазовой отрасли. Профиль востребован при возведении антенных опор, галерей конвейерного транспорта, а также в мостовых конструкциях пролётом до 24 м.
В металлургических цехах балка К1 используется для изготовления стоек рольгангов, рам рольганговых печей, опорных конструкций под оборудование непрерывной разливки стали. В энергетике — для каркасов котлоагрегатов и опор дымовых труб. Сварные соединения выполняются электродами Э50А или Э55 при температуре окружающего воздуха не ниже –15 C.
Условия эксплуатации и ограничения
Низколегированный прокат сохраняет работоспособность в диапазоне температур от –60 до +450 C. При нагреве выше 450 C наблюдается снижение предела текучести на 15–20 %. В агрессивных средах (кислотные стоки, морская атмосфера) требуется защитное покрытие: горячее цинкование толщиной 60–80 мкм или лакокрасочные системы на эпоксидной основе.
Балка К1 не предназначена для работы в качестве изгибаемого элемента с сосредоточенной нагрузкой в середине пролёта без дополнительных рёбер жёсткости. При монтаже необходимо учитывать, что низколегированные стали склонны к образованию холодных трещин при сварке без предварительного подогрева до 100–150 C.
Вопросы и ответы
Чем балка К1 отличается от балки Б1 по ГОСТ 26020-83?
Балка К1 имеет ширину полки 200 мм при высоте 199 мм, что приближает сечение к квадратному и повышает устойчивость при центральном сжатии. Балка Б1 — балочный профиль с высотой 194 мм и шириной полки 150 мм, рассчитанный на изгиб. Колонный профиль К1 применяется в сжатых элементах, балочный Б1 — в изгибаемых.
Какие марки низколегированной стали допускаются для балки К1?
Стандарт не ограничивает марку стали, но для колонных конструкций применяют 09Г2С, 17Г1С, 14Г2АФ, 10Г2С1, 16Г2АФ. Выбор определяется расчётной температурой эксплуатации и требуемым пределом текучести. Для температур до –60 C используют микролегированные марки с ванадием.
Какова масса 1 метра балки К1?
Теоретическая масса погонного метра балки К1 — 32,0 кг. Фактическая масса может отклоняться в пределах +3 % / –5 % согласно ГОСТ 26020-83. При длине 12 м масса одного стержня составляет 384 кг.
Нужен ли предварительный подогрев при сварке низколегированной балки К1?
При толщине полки 11 мм и температуре окружающего воздуха ниже 0 C рекомендуется подогрев до 100–150 C. Это предотвращает образование холодных трещин в зоне термического влияния. Для марки 14Г2АФ подогрев обязателен при температуре ниже +5 C.
