SS400 ו-A36 במבט אחד
SS400 היא פלדה מבנית מגולגלת לשימוש כללי- המוגדרת בתקן התעשייתי היפני JIS G3101, ו-A36 היא פלדת המבנה הפחמנית המקבילה המכוסה בתקן האמריקאי ASTM A36/A36M. שתי הכיתות הן בין הפלדות המבניות בעלות-נמוכה בשימוש הנפוץ ביותר בעולם, ושתיהן מסופקות באופן קבוע כחלקים חלולים עגולים, מרובעים ומלבניים לבניית מסגרות, תומכי מכונות, מתלים, פלטפורמות וייצור כללי.
השם SS400 מייצג 'פלדה למבנה כללי' עם חוזק מתיחה מינימלי של 400 MPa. השם A36 מתייחס לחוזק תפוקה מינימלי של 36 ksi, השווה בערך ל-250 MPa. למרות שלעיתים קרובות מתייחסים לשתי הדרגות כאל ניתנות להחלפה במבנים פשוטים, הן נשלטות על ידי מערכות סטנדרטיות שונות ונבדלות במגבלות הרכב, ערכים מכניים מובטחים וכללי בדיקה, לכן יש לבדוק תמיד את ההחלפה מול קוד התכנון השולט.
השוואת הרכב כימי
שני החומרים הם פלדות מבניות דלת-פחמן. SS400 משאיר את ההרכב פתוח בחלקו ומבטיח בעיקר תכונות מכניות, בעוד A36 מציין מגבלות הדוקות יותר עבור מספר אלמנטים. הטבלה שלהלן מפרטת את ערכי המקסימום או הטווח הניתנים בכל תקן.
| אֵלֵמֶנט | SS400 (JIS G3101) | A36 (ASTM A36) |
|---|---|---|
| פחמן (C) | פחות או שווה ל-0.29% | פחות או שווה ל-0.25% |
| מנגן (Mn) | פחות או שווה ל-1.40% | 0.80–1.20% |
| סיליקון (Si) | פחות או שווה ל-0.35% | פחות או שווה ל-0.40% |
| זרחן (P) | פחות או שווה ל-0.050% | פחות או שווה ל-0.04% |
| גופרית (S) | פחות או שווה ל-0.050% | פחות או שווה ל-0.05% |
| נחושת (Cu) | לא צוין | גדול מ-0.20% או שווה ל-0.20% כאשר צוין כפלדה נושאת-נחושת |
ההשפעה המעשית קטנה: שתי הדרגות מרותכות בקלות בתהליכים רגילים של מימן-נמוכים, ושניהם מתאימות לשירות צבוע או מגולוון. תקרת הפחמן הגבוהה במקצת של SS400 פירושה שעבור קטעים עבים מאוד או ריתוכים מרוסנים מאוד, יש להעריך את החימום מראש ביתר זהירות.
השוואת מאפיינים מכניים
| נֶכֶס | SS400 (JIS G3101) | A36 (ASTM A36) |
|---|---|---|
| חוזק מתיחה | 400–510 MPa | 400–550 MPa |
| חוזק תשואה | גדול או שווה ל-245 MPa עבור עובי קטן או שווה ל-16 מ"מ; 235 MPa עבור 16–40 מ"מ; 215 MPa מעל 40 מ"מ | גדול או שווה ל-250 MPa (36 ksi) לעובי של עד 200 מ"מ |
| התארכות לאחר שבר | תלוי בעובי- ובדגימה-; בדרך כלל גדול או שווה ל-21% עבור חלקים דקים | גדול או שווה ל-20% עבור אורך 8 אינץ' |
| קשיחות השפעה | לא מובטח על ידי JIS G3101; מאומת לפי הזמנה בעת הצורך | לא חובה; נבדק כאשר צוין |
| קַשִׁיוּת | לא צוין | בדרך כלל 137-155 HB כאשר נמדד |
פרט מרכזי הוא שערכי התפוקה של SS400 יורדים ככל שעובי החתך גדל, בעוד A36 מחזיק 250 MPa עד 200 מ"מ עובי. עבור איברים נושאי עומס-כבדים, יש ליישם את ערכי-העובי של SS400 במקום את הנתון של 245 MPa המצוטט עבור חתכים דקים.
תרחישי יישום
צינור מבני A36 הוא בחירה סטנדרטית בבנייה ובתשתיות: בניית עמודים ומסבכים, איברי גשרים, מסגרות מכונות, בניית ספינות, מכונות חקלאיות, ציוד כרייה וחלקי מבנה לרכב. השילוב של חוזק, יכולת ריתוך והתארכות צפויה הופכים אותו לדרגת ברירת המחדל בפרויקטים אמריקאים ובינלאומיים רבים.
צינורות מבניים SS400 משרתים את אותו מגוון רחב של יישומים בפרויקטים המיועדים לסטנדרטים יפניים או אסייתיים: בנייה, ייצור מכונות, רכיבי רכב ובניית ספינות. לוח וצינור SS400 משמשים גם במגזר הפטרוכימי עבור מכלי לחץ, מיכלי אחסון וצנרת תהליך בטמפרטורות סביבה ובעלות בינונית, כאשר התכנון מבוסס על טווח המתיחה המובטח ולא על תכנון מבוקר-תפוקה.
כיצד לבחור בין SS400 ל-A36
כאשר פרויקט מתוכנן לפי ASTM או קודי בנייה בינלאומיים, בדרך כלל נדרש תיעוד A36; כאשר בסיס העיצוב הוא JIS, SS400 הוא הציון הטבעי. עבור מבנים מרותכים השניים מתפקדים באופן דומה. אם העיצוב הוא תפוקה-קריטית, זכור ש-SS400 מבטיח 245 MPa רק עד עובי של 16 מ"מ. עבור יצירה קרה, שני הכיונים מתכופפים ומתגלגלים היטב, אך בקרת הרכב A36 הדוקה יותר מעניקה התנהגות מעט יותר צפויה בעבודה קרה כבדה. עלות וזמינות בשוק המקומי מכריעים לעתים קרובות את העניין כאשר שניהם מקובלים.
תפיסות מוטעות נפוצות
SS400 ו-A36 אינן אותה פלדה. הגבולות הכימיים שלהם, ערכי התשואה המובטחים וסעיפי הבדיקה שונים, ולא ניתן להחליף תעודות באופן חופשי. SS400 אינו ציון 'השפעה-נבדק' כברירת מחדל, וגם בדיקת השפעה A36 דורשת הזמנה משלימה. לבסוף, ה-400 ב-SS400 הוא נתון מתיחה, לא נתון תפוקה, ולכן אסור להשוות אותו ישירות עם ייעוד התפוקה של 36 ksi של A36.
שאלות נפוצות
ש1: האם ניתן להשתמש בצינורות SS400 במקום צינורות A36?
בהרבה מבנים לא-קריטיים כן, אבל ההחלפה חייבת להיות מאושרת על ידי מהנדס התכנון. התקנים שונים בערכי תפוקה מובטחים עבור חתכים עבים, מגבלות הרכב ודרישות בדיקה, ולכן יש לבדוק תחילה את הקוד השולט ואת מפרט הפרויקט.
ש 2: לאיזו כיתה יש יכולת ריתוך טובה יותר?
שניהם מצוינים. עם פחמן ב-0.29% או מתחת, שתי הדרגות מרותכות ללא אמצעי זהירות מיוחדים בעוביים רגילים. עבור מפרקים עבים או מאופקים מאוד, נוהג חימום מוקדם סטנדרטי חל, ו-A36 נותן מעט יותר מרווח בגלל תקרת הפחמן הנמוכה שלו.
ש 3: האם SS400 מספק קשיחות השפעה מובטחת?
JIS G3101 אינו מחייב בדיקות השפעה של Charpy עבור SS400. כאשר צפוי שירות-טמפרטורות נמוכות, ניתן לציין אנרגיית השפעה כגון 27 J ב-0 מעלות כדרישה משלימה בהזמנה, או שיש לבחור בדרגה אחרת.
ש 4: מה המשמעות של המספרים 400 ו-36?
ה-400 ב-SS400 הוא חוזק המתיחה המינימלי ב-MPa. ה-36 ב-A36 הוא חוזק התפוקה המינימלי ב-ksi, שווה לכ-250 MPa. השוואת שני המספרים ישירות היא אפוא מטעה.
ש 5: איזה תקן מכסה בדיקה וסובלנות עבור צינורות אלה?
צינורות SS400 נבדקים לפי JIS G3101 יחד עם תקני צינור JIS החלים כגון JIS G3445 או G3466 בהתאם לצורת המוצר. צינורות A36 מסופקים בדרך כלל ל-ASTM A36 בשילוב עם ASTM A500, A501 או A106, תלוי אם המוצר הוא קטע מרותך, חלק או מבני.
ש6: האם SS400 ו-A36 מתאימים לשירות-בטמפרטורה נמוכה?
שניהם מיועדים למבנים כלליים של-טמפרטורת הסביבה. בטמפרטורות נמוכות הקשיחות שלהם אינה מובטחת, ויש להשתמש בדרגות פגיעה-כגון A333 או פלדות מסגסוגת-נמוכות עבור תנאי עיצוב קריוגניים או מתחת ל-אפס.