Горячекатаный швеллер 40 – виды изделия и их основные технические характеристики

1 ГОСТы, по которым изготовляют швеллеры №40, и виды этого швеллера по сериям

Горячекатаные стальные изделия №40 относятся к определенному типу швеллеров. Чем горячекатаные стальные отличаются от всех остальных профилей с П-образным сечением более-менее подробно описано в характеристиках аналогичных швеллеров №16.

Профиль №40 производят по шести стандартам. Один из них на сортамент горячекатаных швеллеров – это ГОСТ 8240-97. Он распространяется на горячекатаные швеллерные стальные изделия общего, а также специального назначения, типоразмеры которых имеют ширину полок в диапазоне значений 32–115 мм и высоту профиля 50–400 мм. В данном ГОСТе содержится сортамент всех этих швеллеров (включая рассматриваемый прокат №40) и требования к таким их техническим характеристикам, как площадь, геометрические форма и размеры поперечного сечения, длина и удельный вес (масса 1 метра) изделий, предельно допустимые отклонения от номинальных значений размерных параметров и ряд других аналогичного свойства.

В остальных пяти ГОСТах с техническими условиями приводятся требования к качеству изготовляемых по этим стандартам металлоизделий и такие характеристики, как прочность и иные свойства, а также соответствующая классификация по ним; полный список марок сталей, которые используются для производства, и их химический состав; ряд других параметров готовой стальной продукции. Эти ГОСТы распространяются не только на швеллеры стандарта 8240, но и на многие другие виды проката.

Швеллеры стандарта 8240

Почему для одного и того же металлоизделия ГОСТов с техническими условиями несколько? Каждый из этих стандартов описывает требования для проката в зависимости от сферы и условий его применения, охватывая при этом только какую-то свою, сравнительно узкую область использования того или иного вида металлопродукции.

В соответствии со стандартом 8240 изготовляемые по нему горячекатаные швеллеры делят на несколько видов. В первую очередь – по форме полок. Они могут быть с наклонной гранью со стороны внутренней поверхности изделия и с параллельными гранями.

По геометрическим размерам и форме поперечного сечения швеллеры №40 бывают трех серий:

• У – профили с полками 1 типа;
• П – профили с полками 2 типа;
• Э – экономичные швеллеры с полками 2 типа.

В них у этого изделия есть только по одному типоразмеру, то есть сортамент швеллера №40 состоит из трех профилей: 40У, 40П и 40Э.

2 Вес 1 метра и размеры швеллеров №40 по стандарту 8240

Вся продукция стандарта 8240 является равнополочной (о швеллерах часто говорят равноплечие). То есть полки у профилей имеют одинаковую ширину. Ширина, как и все прочие размеры сечения изделия, зависит от серии швеллера. Поэтому у разных видов швеллеров с одинаковым номером профиля отличаются форма и, как правило, площадь сечения. Следствием этого является то, что у них также разные: удельный вес (то есть масса 1 метра); радиусы инерции; моменты статического полусечения, сопротивления и инерции; расстояние от внешней стороны стенки до оси. Это влияет на другие технические характеристики изделия.

Только один параметр не зависит от серии и разновидности типоразмера швеллера – это его высота. Она же является высотой его стенки. Для профиля №40 ее величина равна 400 мм.

Все прочие размеры сечения швеллера №40 представлены ниже:

Примечание. В ГОСТах и иной техдокументации на швеллеры в чертежах сечения их профиля эти размеры обозначаются так:

• высота – h;
• ширина полок – b;
• толщина полок – t;
• радиусы закругления: со стороны внутренней поверхности швеллера – R, а на кромочной части полки – r;
• толщина стенки – s.

Для полок с наклонной гранью со стороны внутренней поверхности изделия (первого типа) толщина указана средняя. Замеряется она посередине между краем (кромкой) полки профиля и его стенкой. Для точного определения места расположения этой точки используют формулу, в которой задействованы ширина полок и толщина стенки изделия: (b – s)/2.

Величина площади сечения по сериям (см²): швеллер 40У и 40П – 61,5, а у экономичных 40Э – 61,11. Удельный вес профилей №40 по сериям:

• 48,3 кг – у 40У и 40П;
• 47,97 кг – 40Э.

Площадь сечения швеллеров 40У и 40П

Эти гостовские (из стандарта 8240) значения веса и площади сечения теоретические, то есть будут отличаться от фактических реального проката. Все потому, что они вычислены по формулам и для швеллеров, имеющих номинальные размеры. При расчете удельного веса плотность стали брали равной значению 7850 кг/м³ (в стандарте приводится эквивалентная величина 7,85 г/см³).

Металлопрокат ГОСТ 8240 делают длиной 2–12 м. Допускается производство изделий длиннее 12 м (по согласованию заказчика с предприятием-изготовителем). Швеллерную продукцию изготавливают партиями, в которых изделия имеют одну из указанных далее длин:

• мерную – некую определенную, которая была оговорена в заказе на поставку потребителю;
• кратную вышеуказанной (мерной);
• немерную – некую в пределах разрешенного ГОСТом диапазона либо не меньше той, что установлена в заказе на поставку потребителю;
• ограниченную в границах вышеуказанной (немерной);
• мерную с профилями немерной длины, вес которых не больше 5 % от полной массы партии, поставляемой потребителю;
• кратную мерной с профилями немерной длины, вес которых не больше 5 % от полной массы партии, поставляемой потребителю.

3 Основные требования стандарта 8240 к производимым по нему швеллерам

Из всех требований остановимся на основных – предельных отклонениях от установленных стандартом номинальных длины, размеров сечения и веса. Для швеллера №40 в соответствии с ГОСТ 8240 они следующие. Для размеров сечения, мм:

• высоты – ±3;
• ширины полки – ±3;
• толщины полки – –1;
• толщины стенки: на швеллер 40У и 40П не распространяется (то есть у них не контролируется), у экономичных 40Э – ±0,7;
• прогиба стенки ƒ – не более 1,5;
• перекоса полки ∆ – не выше 1,725.

Горячекатаный швеллер №40

По длине предельные отклонения регламентируются лишь для металлопроката мерной и кратной ей длины:

• для изделий, длина которых 2–8 м – не больше +40 мм;
• у изделий, которые длиннее 8 м – не больше +[5(L – 8) + 40] мм и не должны превышать 100 мм (L – это длина проката в метрах).

По весу предельные отклонения для одного отдельного швеллера ±6 %, а всей поставляемой партии профилей – ±4 %. Последнее рассчитывают, вычитая от массы (фактической) поставляемой партии изделий величину, вычисленную по табличным данным стандарта 8240. Имеется в виду, что удельный вес, взятый из гостовской таблицы сортамента (приведен выше), умножают на суммарную длину партии профилей в метрах. При этом, когда рассчитывают теоретический вес поставляемых металлоизделий мерной длины и имеющих кратную ей протяженность, то тогда к общему метражу нужно прибавлять 1/2 от суммы регламентируемых стандартом отклонений по длине профилей в партии.

4 Отличия в технических характеристиках швеллеров разных серий

Если судить по вышеприведенным размерам и другим характеристикам, то профили №40 разных серий совсем или почти ничем не отличаются. Особенно если сравнить швеллер 40П и 40У. У профилей других номеров типоразмеров разница между сериями более очевидна, как, например, у швеллеров №24 или упоминавшихся выше №16.

Чтобы убедиться в том, что металлургическая промышленность не занимается «клонированием» одних и тех же изделий с разной серийной маркировкой, надо ознакомиться и с другими техническими характеристиками швеллеров, представленными в ГОСТ 8240. Речь идет о параметрах, которые упоминались выше и используются при выполнении инженерно-конструкторских расчетов. Все характеристики сравнивать не будем, только две самые важные: моменты сопротивления W_x и W_y. Что это за параметры более подробно описано в сравнениях двутавра и швеллера, а коротко можно сказать – от них как раз и зависит прочность профиля.

Сравнение двутавра и швеллера

Итак, изделие №40У: W_x – 761 см³, W_y – 73,4 см³. Швеллер 40П: W_x – 763 см³, W_y – 89,9 см³. Профиль №40Э: W_x – 765,4 см³, W_y – 91,8 см³.

Вот теперь видно, что изделия 40У и 40П при одинаковых удельном весе, площади и всех размерах сечения отличаются не только типом (формой) полок, но и основными техническими характеристиками, влияющими на их прочность. Причем очевидно, что это является следствием именно разной формы поперечного сечения.