يبدأ اختيار درجة مقاومة الفولاذ بكود التصميم ومواصفة المنتج وشكله وسماكته الفعلية. ثم تُراجع مقاومة الخضوع والشد والمتانة والتصنيع والتوافر وشهادات الفحص معاً. قد يشير رقم أكبر داخل العائلة المعيارية نفسها إلى مقاومة خضوع دنيا أعلى، بينما يحدد التعيين الكامل أيضاً متطلبات الصدم والتوريد والكيمياء والاختبارات.
تعامل مع الدرجة كمجموعة متكاملة من المتطلبات. يجب أن تتوافق خواص التصميم مع الأبعاد المتاحة وإمكانات التصنيع والفحص والتوثيق قبل إصدار الطلب.
حدد المعيار وشكل المنتج أولاً
قد تخضع الألواح والصفائح والمقاطع المدرفلة والمقاطع المجوفة والقضبان لمواصفات مختلفة. تشمل BS EN 10025-2 المنتجات المسطحة والطويلة المدرفلة على الساخن من الفولاذ الإنشائي غير السبائكي ضمن نطاقها؛ وتحتاج المقاطع المجوفة والأنابيب إلى مواصفاتها المناسبة. تشمل ASTM A36/A36M مقاطع وألواحاً وقضباناً إنشائية كربونية، وتضم ASTM A572/A572M درجات إنشائية عالية المقاومة منخفضة السبائك.
تفصل منظومة AS/NZS في أستراليا ونيوزيلندا بين الألواح والقضبان/المقاطع المدرفلة والمقاطع I الملحومة. وتغطي CSA G40.20/G40.21 أشكالاً وأنواعاً متعددة من الفولاذ الإنشائي في كندا. اكتب المواصفة والتعيين الكامل للدرجة معاً؛ فالرقم المنفرد مثل 350 أو 50 لا يحدد المادة نفسها عبر الأنظمة المختلفة.
استخرج المقاومة المطلوبة من التصميم
يحدد الحساب الإنشائي والكود المطبق الخواص الدنيا المطلوبة. وتشمل المراجعة مقاومة الخضوع والشد والاستطالة أو متطلبات المطيلية الأخرى.
تعبر مقاومة الخضوع عن الإجهاد المرتبط ببداية التشوه الدائم وفق طريقة الاختبار، أما مقاومة الشد فهي أقصى إجهاد هندسي في اختبار الشد. لكل منهما وظيفة مستقلة في التصميم والقبول.
قد تسمح المقاومة الأعلى بتقليل بعض المقاطع، لكن الصلابة تعتمد أساساً على معامل المرونة وهندسة المقطع. وقد تتحكم الترخيمات والانبعاج والتعب والاستقرار الموضعي والوصلات وحدود الكود في التصميم. اختر الدرجة التي تحقق هذه الشروط مجتمعة بدلاً من افتراض أن أكبر رقم مقاومة يحسن كل جانب.
راجع المتطلبات المرتبطة بالسماكة
قد تتغير مقاومة الخضوع الدنيا المضمونة للدرجة نفسها باختلاف مجال السماكة أو شكل المنتج. توضح مقارنة S275 وS355 انخفاض القيم مع السماكة في جداول الألواح للمنتج المشار إليه؛ وتظل المواصفة التعاقدية والمنتج المطلوب أساس القبول.
راجع السماكة الاسمية أو أبعاد المقطع، ومجال السماكة المناسب، ومتطلبات الخضوع والشد لذلك المجال، وشروط الكيمياء أو المتانة أو التوريد المرتبطة بالسماكة، والأبعاد المتاحة لدى المنتج. لا تنقل قيمة من نشرة منتج رقيق مباشرة إلى لوح أسمك أو منتج مختلف.
أدرج المتانة وظروف الخدمة
قد تتطلب درجات الحرارة المنخفضة والأحمال الديناميكية والتفاصيل الحساسة للكسر وبعض تطبيقات الجسور والمنشآت البحرية متانة شق محددة. وقد تظهر هذه المتطلبات في لاحقة الدرجة أو فئة الصدم أو شرط إضافي.
تدل JR وJ0 وJ2 في EN 10025-2 على شروط مختلفة لاختبار Charpy ذي الشق V. وتفصل CSA G40.21 بين مستوى المقاومة ونوع الفولاذ وفئة Charpy عند انطباقها، بينما يمكن أن تضيف مواصفات ASTM أو المشروع شروطاً للمتانة حسب المنتج والاستخدام.
درجة حرارة اختبار Charpy لا تحدد وحدها أدنى درجة حرارة خدمة مسموحة للمنشأ. يلزم النظر إلى الكود وحالة الإجهاد والسماكة والتفاصيل ومتطلبات المشروع. وتشمل مراجعة الخدمة أيضاً التآكل والحرارة والتعب.
تحقق من التصنيع قبل زيادة المقاومة
يجب أن يلائم الفولاذ اللحام والثني والتشكيل والقطع والثقب. في اللحام راجع الكيمياء الفعلية أو الحدود المسموحة، ومكافئ الكربون عند انطباقه، والسماكة، وتقييد الوصلة، والهيدروجين، والدخل الحراري، والتسخين المسبق، وإجراء WPS المؤهل. قد يستلزم تغيير المقاومة مواد لحام أو ضوابط مختلفة.
في الثني والتشكيل تحقق من نصف القطر الأدنى واتجاه الدرفلة وحالة السطح وتعليمات المنتج. وفي القطع الحراري راجع جودة الحافة ومتطلبات السطوح المقطوعة والمناطق المتأثرة بالحرارة. راجع الدرجة وطريقة التصنيع والهندسة النهائية معاً قبل الشراء.
قارن العائلات المعيارية بصورة مستقلة
| النظام | أمثلة | محور المراجعة |
|---|---|---|
| EN 10025-2 | S275 وS355 وفئات الجودة | التعيين الكامل والمنتج والسماكة والمتانة والتوريد |
| ASTM A36/A36M | A36 | المواصفة الكاملة ومتطلبات المنتج والأبعاد |
| ASTM A572/A572M | الدرجات 42 [290]، 50 [345]، 55 [380]، 60 [415]، 65 [450] | الدرجة والنطاق والسماكة/الحجم والخواص والمتانة المطلوبة |
| AS/NZS 3678 / 3679 | ألواح وقضبان/مقاطع ومقاطع ملحومة | مواصفة المنتج والدرجة والأبعاد وخيار الصدم |
| CSA G40.20/G40.21 | مستويات مقاومة وأنواع فولاذ متعددة | المستوى والنوع/الفئة ومتطلبات المنتج |
مرّر داخل الجدول لرؤية جميع الأعمدة ←
تقارب مقاومة الخضوع الاسمية يساعد على بدء المقارنة فقط. يتطلب اعتماد البديل مقارنة الكيمياء ومجال الشد والاستطالة والمتانة وحدود السماكة وضوابط اللحام والتفاوتات والفحص والشهادات. اتبع إجراءات اعتماد البدائل في المشروع والبنود الفعلية للمواصفات؛ فجداول التكافؤ العامة لا تثبت التطابق الكامل.
تحقق من التوافر والوثائق
أكد إمكان توريد السماكة والعرض والطول والمقطع وحالة التسليم المطلوبة. قد تكون مجموعة أبعاد المصنع أو مركز الخدمة أضيق من نطاق المواصفة. وتوضح منتجات XLERPLATE من BlueScope، كمثال خاص بمنتج، ارتباط خيارات الدرجة والصدم بالسماكة؛ وقد تختلف المجموعات المتاحة لدى المنتجين الآخرين.
ينبغي أن يحدد الطلب المواصفة والدرجة الكاملة، والمنتج والأبعاد، وحالة التوريد، والخواص الميكانيكية والصدم، والسطح والتفاوتات، ونوع شهادة الفحص والتتبع، والاختبارات الإضافية أو الفحص بالموجات فوق الصوتية عند اشتراطه، والتصنيع واللحام، والبدائل المعتمدة. راجع دليل مواصفات الصفائح واللفائف ومرجع المواصفات .
تسلسل عملي للاختيار
- حدد كود التصميم ومواصفة المنتج.
- ثبت شكل المنتج والأبعاد المطلوبة.
- استخرج متطلبات الخضوع والشد من التصميم.
- طبق مجال السماكة الصحيح.
- أضف المتانة أو فئة الصدم.
- تحقق من اللحام والتشكيل والقطع وبقية العمليات.
- راجع التآكل والحرارة والتعب وظروف الخدمة.
- أكد التوافر وحدود الأبعاد.
- حدد الدرجة الكاملة وحالة التسليم والاختبارات والشهادات.
- اعرض أي بديل للمراجعة وفق أساس التصميم ومواصفة المادة.
توضح مراجع هذا المقال نطاق مواد BSI وASTM وStandards Australia وBlueScope وCSA وSCI/BCSA وTWI وإصداراتها.