Уголок равнополочный горячекатаный из стали 3ПС5: сортамент и механические характеристики
Уголок равнополочный горячекатаный из стали 3ПС5 — востребованная позиция металлопроката для несущих и ограждающих конструкций, работающих при умеренных климатических нагрузках. Сталь 3ПС5 относится к группе конструкционных углеродистых сталей обыкновенного качества с гарантированными механическими свойствами, поставляется по ГОСТ 535-2005 и ГОСТ 380-2005. Полуспокойная степень раскисления (ПС) обеспечивает плотную мелкозернистую структуру металла без выраженной усадочной раковины, что повышает стабильность механических характеристик по длине профиля.
Горячекатаный равнополочный уголок 3ПС5 производится на непрерывных и реверсивных станах по ГОСТ 8509-93. Профиль формируется в калибрах при температуре аустенитного превращения, что исключает внутренние напряжения холодного деформирования и гарантирует стабильную геометрию полок. Сортамент охватывает ширину полки от 20 до 250 мм при толщине 3–35 мм. Длина профиля — мерная, кратная и немерная в диапазоне 6–12 м, допускается изготовление длинномерных позиций по согласованию.
Химический состав и механические свойства стали 3ПС5
Химический состав стали 3ПС5 регламентирован ГОСТ 380-2005. Содержание углерода находится в пределах 0,14–0,22 %, марганца — 0,30–0,60 %, кремния — 0,05–0,15 % (пониженное содержание кремния характерно для полуспокойной плавки). Сера и фосфор ограничены значениями 0,050 % и 0,040 % соответственно. Ограничение содержания серы обеспечивает устойчивость металла к красноломкости при сварке, а низкий фосфор исключает хладноломкость при отрицательных температурах эксплуатации.
Механические свойства проката 3ПС5 после горячей прокатки нормируются для толщин до 20 мм включительно. Временное сопротивление разрыву составляет 370–490 МПа, предел текучести — не менее 235 МПа, относительное удлинение — не менее 26 %. Ударная вязкость KCU при температуре +20 C — не менее 108 Дж/см. Для толщин свыше 20 мм допускается снижение предела текучести на 5–10 МПа в зависимости от толщины полки.
| Параметр | Значение для 3ПС5 | Метод контроля | Нормативный документ | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Временное сопротивление, МПа | 370–490 | Растяжение | ГОСТ 1497 | Для толщин до 20 мм |
| Предел текучести, МПа | 235 | Растяжение | ГОСТ 1497 | Для толщин до 20 мм |
| Относительное удлинение, % | 26 | Растяжение | ГОСТ 1497 | Короткий образец |
| Ударная вязкость KCU, Дж/см | 108 | Ударный изгиб | ГОСТ 9454 | При +20 C |
| Углерод, % | 0,14–0,22 | Спектральный | ГОСТ 380 | Полуспокойная плавка |
| Кремний, % | 0,05–0,15 | Спектральный | ГОСТ 380 | Пониженное содержание |
Свариваемость и технологичность
Сталь 3ПС5 относится к группе хорошо свариваемых материалов без ограничений по технологии. Эквивалент углерода не превышает 0,35 %, что исключает необходимость предварительного и сопутствующего подогрева при дуговой сварке в диапазоне толщин 3–20 мм. Для ручной дуговой сварки применяются электроды типа Э42 и Э46 по ГОСТ 9467, для полуавтоматической сварки в среде CO — проволока Св-08Г2С по ГОСТ 2246. При выполнении ответственных сварных соединений в конструкциях, эксплуатируемых при температурах до –40 C, рекомендуется применять электроды с основным видом покрытия.
Профиль допускает гибку в холодном состоянии на листогибочных прессах и профилегибочных станках. Радиус гиба назначается не менее 2,5 толщины полки для предотвращения трещинообразования. Механическая обработка — резка абразивными кругами, ленточными пилами и на гильотинных ножницах — выполняется без ограничений. Сверление отверстий под крепеж производится стандартным инструментом из быстрорежущей стали.
Применение уголка 3ПС5 в строительстве и машиностроении
Равнополочный уголок 3ПС5 применяется в качестве фасонного проката для изготовления элементов металлоконструкций, не испытывающих значительных динамических нагрузок. Основные области использования:
- Каркасы производственных зданий — связи, распорки, элементы фахверка, прогоны кровли
- Несущие элементы эстакад, технологических площадок, лестничных маршей и ограждений
- Рамы и станины технологического оборудования, транспортерные галереи
- Опорные конструкции трубопроводов и кабельных лотков на промышленных объектах
- Элементы сельскохозяйственных машин, прицепов и грузоподъемного оборудования малой грузоподъемности
- Временные и вспомогательные сооружения — опалубочные системы, подмости, монтажные приспособления
Для защиты от коррозии при эксплуатации на открытом воздухе уголок 3ПС5 подвергается окрашиванию грунтовками по металлу или горячему цинкованию. Внутри отапливаемых помещений допускается эксплуатация без дополнительного покрытия при относительной влажности не выше 60 %. Применение в агрессивных средах (морская вода, химические производства) не рекомендуется без специальных лакокрасочных систем.
Геометрические параметры и допуски
Точность прокатки уголка 3ПС5 регламентируется ГОСТ 8509-93 по классам точности А, В и С. Предельные отклонения по ширине полки составляют 1,0–2,0 мм в зависимости от типоразмера, по толщине — 0,3–0,8 мм. Кривизна профиля не превышает 0,4 % длины для класса точности А. Скручивание вокруг продольной оси ограничено 0,5 на метр длины. Непрямолинейность полок относительно друг друга не должна превышать 0,5 мм на длине 1000 мм.
Теоретическая масса 1 погонного метра рассчитывается по номинальным размерам с учетом радиуса скругления внутреннего угла. Для уголка 50 50 5 мм масса составляет 3,77 кг/м, для 63 63 6 мм — 5,72 кг/м, для 100 100 10 мм — 15,1 кг/м. Площадь поперечного сечения и моменты инерции приведены в сортаменте ГОСТ 8509-93 и используются при проектировании несущих элементов.
Вопросы и ответы
Чем отличается сталь 3ПС5 от стали 3СП5?
Различие заключается в степени раскисления: 3ПС5 — полуспокойная сталь с пониженным содержанием кремния (0,05–0,15 %), 3СП5 — спокойная сталь с содержанием кремния 0,15–0,30 %. Спокойная сталь имеет более плотную структуру и лучшую ударную вязкость при отрицательных температурах, полуспокойная — ниже по стоимости при сопоставимых прочностных характеристиках.
Какие типоразмеры уголка 3ПС5 наиболее распространены?
Наибольшим спросом пользуются уголки 40 40 4 мм, 50 50 5 мм, 63 63 5–6 мм и 75 75 6–7 мм. Эти типоразмеры применяются для связей, распорок и элементов каркасов зданий, а также для изготовления кронштейнов и опорных конструкций.
Можно ли использовать уголок 3ПС5 для несущих конструкций?
Да, при условии, что расчетные нагрузки не превышают значений, допускаемых для стали с пределом текучести 235 МПа. Уголок 3ПС5 применяется для второстепенных несущих элементов — связей, прогонов, распорок. Для основных несущих конструкций с высокими нагрузками рекомендуется сталь 09Г2С или С245 с более высокими прочностными характеристиками.
Требуется ли термическая обработка после сварки уголка 3ПС5?
Для конструкций из стали 3ПС5 толщиной до 20 мм термическая обработка после сварки не требуется, так как эквивалент углерода не превышает 0,35 %. При сварке толстостенных профилей (свыше 20 мм) в условиях низких температур окружающей среды рекомендуется предварительный подогрев до 100–150 C.
