Materia³y budowlane_wyk³ad4

Tematyka wykładów

Wprowadzenie. Proces wytwarzania stali. Struktura stali. Przemiany
fazowe. Obróbka cieplna stali.

Stal – skład chemiczny, wła

ciwo

ci fizyczne i mechaniczne stali.

Badania cech mechanicznych stali. Gatunki stali.

Procesy spawalnicze. Spawalno

ść

stali. Napr

ęż

enia własne.

Technologia wytwarzania wyrobów stalowych. Asortyment wyrobów
stalowych. Zachowanie si

stali w trudnych warunkach u

ytkowania.

Inne metale

elazne i metale nie

elazne – wła

ciwo

ci i zastosowanie.

Zaliczenie.

Stal stosowana na elementy konstrukcji budowlanych:

PN-EN 10025-2 w odniesieniu do wyrobów walcowanych na gor

co z

niestopowej stali konstrukcyjnej,

PN-EN 10025-3 i PN-EN 10025-4 w odniesieniu do wyrobów walcowanych
na gor

co ze spawalnej, drobnoziarnistej stali konstrukcyjnej,

PN-EN 10147 w odniesieniu do blach i ta

m ocynkowanych na gor

co w

sposób ci

gły,

PN-EN 10149 w odniesieniu do wyrobów płaskich, walcowanych na gor

ze stali
o podwy

szonej granicy plastyczno

ci do obróbki plastycznej na zimno,

PN-EN 10210 w odniesieniu do kształtowników zamkni

tych, walcowanych

na gor

co ze stali konstrukcyjnej niestopowej lub drobnoziarnistej,

PN-EN 10219 w odniesieniu do kształtowników zamkni

tych ze szwem,

wykonanych na zimno ze stali konstrukcyjnej niestopowej lub
drobnoziarnistej.

Do w

ęż

szego zakresu zastosowa

dostarczane wyroby ze stali gatunków,

tych normami:

PN-EN 10025-5, która dotyczy stali trudnordzewiej

cej,

PN-EN 10088, która dotyczy stali nierdzewnej,

PN-EN 10025-6, która dotyczy stali w stanie ulepszonym cieplnie.

Materiały i wyroby stalowe

Na ogół wyroby ze stali gatunków, uj

tych normami, s

produkowane jako:

kształtowniki o przekrojach otwartych (dwuteowniki,
ceowniki, k

towniki),

kształtowniki o przekrojach zamkni

tych (kołowych,

kwadratowych i prostok

tnych),

blachy grube i cienkie (najcz

ęś

ciej do produkcji

blachownic, wytwarzanych indywidualnie lub w sposób
zmechanizowany, kształtowników otwartych, gi

tych na

zimno, blach profilowanych (fałdowych) i do
uzupełniaj

cych cz

ęś

ci poł

cze

i w

złów).

Obróbka plastyczna

Stal mo

na przerabia

plastycznie, stosuj

c spokojne

obci

ąż

anie (walcowanie, przeci

ganie, tłoczenie) lub te

uderzenia (kucie). Skutki obróbki plastycznej s

ró

w zale

ci od tego, czy wykonuje si

na zimno czy

na gor

co.

Obróbk

plastyczn

na gor

co stosuje si

przy

walcowaniu i kuciu wlewków, a nast

pnie przy dalszej

przeróbce półfabrykatów na rury i przedmioty
wytłaczane oraz przy zginaniu profili.

Przeróbka plastyczna na zimno jest stosowana np.
przy przeci

ganiu drutu, rur i pr

tów o ró

nym przekroju

oraz przy walcowaniu cienkich blach.

Technologia wytwarzania

półwyrobów i wyrobów stalowych

WALCOWANIE – zabieg technologiczny, w którym stal
otrzymuje

żą

dany kształt pod naciskiem obracaj

cych

walców.

Rozró

nia si

walcowanie na gor

co, przy którym nie wyst

puje

wzrost twardo

ci materiału walcowanego,

walcowanie na zimno, powoduj

ce wyst

pienie tzw.

zgniotu.

Materiałem wyj

ciowym do wytwarzania półwyrobów i wyrobów s

wlewki stalowe, otrzymywane z procesów stalowniczych, które
podgrzewa si

do temperatury ok. 950°C i walcuje si

na specjalnej

walcarce-zgniataczu, otrzymuj

c półwyroby w postaci du

ych

bloków o przekroju kwadratowym lub prostok

tnym.

Półwyroby s

nast

pnie kierowane na no

yce, gdzie po odci

ciu ich

dolnych i górnych ko

ców, zawieraj

cych zanieczyszczenia, dzieli

je na cz

ęś

ci, otrzymuj

c w zale

ci od wielko

ci:

siska (bloki o przekroju kwadratowym powy

ej 140x140mm lub

prostok

tnym o grubo

ci nie wi

kszej ni

80mm,

sy (bloki o przekroju kwadratowym równym lub mniejszym od

140x140mm lub prostok

tnym o grubo

ci nie wi

kszej ni

120mm,

blachówki czyli płyty o gr. 5 – 70mm i szeroko

ci 180-300mm,

przeznaczone do wyrobu blach cienkich,

tuleje czyli wyroby o przekroju pier

cieniowym, przeznaczone do

wyrobu rur bez szwu.

Walcowanie

Asortyment wyrobów walcowanych na gor

Rury stanowi

odr

grup

wyrobów

walcowanych. Ze wzgl

du na

technologi

na wyró

rury bez szwu (wykonywane z wlewków,
k

sów i tulei metoda walcowania,

gnienia, wyciskania, kucia lub

wytłaczania),

rury ze szwem (w wyniku profilowania
na gor

co lub zimno wst

g lub blach

w arkuszach, a nast

pnie spojenia ich

szwem zgrzewanym lub spawanym,

rury spiralnie spawane.

Obróbka na zimno

PRZECI

GANIE – obróbka

plastyczna na zimno, podczas
której walcowany pr

t stalowy

przeci

ga si

prze otwór ci

gadła

o wymiarach prze

witu nieco

mniejszych od odpowiednich
wymiarów tego pr

ta. T

metoda

wyrabia si

druty, pr

ty i rury

cienko

cienne o dokładnych

wymiarach. Druty o

rednicach

kszych ni

5mm s

wytwarzane

w wyniku walcowania, natomiast
druty cie

sze metod

przeci

gania.

KSZTAŁTOWANIE NA ZIMNO –
profile cienko

cienne z blach o gr.

1,5 do 5mm, które produkuje si

zazwyczaj stosuj

c nast

puj

urz

dzenia:

- ci

garki oczkowe lub rolkowe,

- walcarki rolkowe (gi

tarki),

- kraw

dziarki (maszyny do

zginania),
- prasy do gi

cia.

Zasady doboru kształtowników i blach

na konstrukcje

nie stosowa

wyrobów nie obj

tych programem walcowania,

wymiary cz

ęś

ci z blach tak dobiera

, aby w sposób najbardziej efektywny

wykorzysta

arkusze blach,

w jednym elemencie konstrukcyjnym nie stosowa

ęś

ci o wymiarach

trudnych do rozró

nienia, a w szczególno

ci:

- k

towników o ramionach jednakowej szeroko

ci, lecz ró

cych si

grubo

mniej ni

3mm,

- dwuteowników i ceowników tej samej wysoko

ci, lecz ró

cych si

grubo

pasów lub

rodnika,

- cz

ęś

ci z blach uniwersalnych lub grubych tej samej szeroko

ci, lecz

ró

cych si

grubo

mniej ni

3mm,

w jednym elemencie konstrukcyjnym nie stosowa

ęś

ci z blach lub

kształtowników o jednakowych wymiarach, lecz wykonanych z ró

nych

gatunków stali,

zwa

, aby długo

ci poszczególnych cz

ęś

ci nie przekraczały długo

handlowych poszczególnych asortymentów,

w elementach zło

onych, w szczególno

ci kratowych, ogranicza

liczb

ró

nych kształtowników (w zwykłych kratownicach wykonywanych

jednostkowo, stosowa

nie wi

cej ni

5-6 ró

nych kształtowników).

KOROZJA STALI I SPOSOBY JEJ ZAPOBIEGANIA

Korozja – proces niszczenia metalu wskutek
oddziaływania

rodowiska zewn

trznego.

Zaczyna si

na powierzchni metalu i stopniowo

przenika do warstwa gł

bszych, jednak

post

p w gł

b materiału nie jest równomierny.

Rozpocz

ty proces korozji, o ile nie ulegnie

zahamowaniu, prowadzi do całkowitego
zniszczenia elementów stalowych.

O szybko

ci korozji decyduj

wilgotno

ść

wzgl

dna,

zanieczyszczenia,

dobowe wahania temperatury.

Rodzaje korozji (ze wzgl

du na wynik oddziaływania):

korozja równomierna (na całej powierzchni elementów
metalowych, powoduj

ca zmniejszenie ich grubo

ci w mniej wi

cej

jednakowym stopniu),

korozja w

erowa (gdy metal jest atakowany tylko w pewnych

miejscach powierzchni, wskutek czego tworz

w tych miejscach

wgł

bienia zwane w

erami),

korozja mi

dzykrystaliczna (gdy o

rodek aktywny atakuje granice

ziarn bez naruszenia ich wn

trza, tego rodzaju korozja

rozprzestrzenia si

wgł

b metalu po granicach ziarn, co powoduje

naruszenie spójno

ci metalu),

korozj

napr

ęż

eniow

(na skutek istnienia w metalu napr

ęż

własnych; poszczególne miejsca materiału o ró

nych napr

ęż

eniach

maj

ró

ne ilo

ci energii wewn

trznej, co w obecno

ci roztworów

prowadzi do powstania ogniw lokalnych, które z kolei powoduj

korozj

; przejawem tej korozji s

kni

cia);

korozja kontaktowa (gdy stal styka si

z innymi metalami,

np. stopem miedzi, w wyniku czego powstaj

lokalne ogniwa

prowadz

ce do znacznego ubytku materiału.

Powłoki ochronne

Powłoki metaliczne nakłada si

- zanurzaj

c w roztopionym cynku lub cynie,

- natryskuj

c roztopiony metal za pomoc

pistoletu,

- metod

galwanotechniczn

, polegaj

na elektrolitycznym

nakładaniu warstw metalu ochronnego na elementy stalowe
zanurzone w elektrolicie zawieraj

cym w odpowiednim st

ęż

eniu sole

nakładanego materiału.

Powłoki niemetaliczne: olejne, ftalowe, olejno –

ywiczne, asfaltowe,

bitumiczne, poliwinylowe, epoksydowe, akrylowe, silikonowe. Pełni

równie

, poza funkcj

ochronn

, tak

e funkcj

dekoracyjn

izolacyjn

lub sygnalizacyjna.

Powłoki wytwarzane ró

od powłok nakładanych sposobem

przylegania do podło

a. S

poł

czone ze stal

chemicznie lub

fizykochemicznie w wysokiej temperaturze na zasadzie dyfuzji
metalu ochronnego w gł

b stali.

Ochrona przed po

arem

Konstrukcje stalowe zmniejszaj

znacznie swoj

ść

w wysokiej temperaturze (powy

ej 400°C) i doznaj

wówczas odkształce

, prowadz

cych do awarii.

Odporno

ść

ogniowa stalowych elementów konstrukcyjnych

jest to cecha mierzona czasem (w minutach), podczas
którego element konstrukcji w warunkach po

aru mo

spełnia

wyznaczon

mu funkcj

Ochrona przed po

arem

Na odporno

ść

ogniow

wpływaj

nast

puj

ce parametry:

temperatura krytyczna (przy której element traci sw

ść

kształt przekroju stalowego (relacja mi

dzy obwodem

a ci

ęż

arem),

kształt osłony ochronnej (okładziny) przy osłoni

tych

elementach stalowych,

współczynnik przewodno

ci cieplnej i zawarto

ci wody

w okładzinach,

poło

enie elementu w stosunku do

cian i stropów.

Ochrona przed po

arem

Zabezpieczenia

przeciwpo

arowe

CZYNNE

(tryskacze, kurtyny wodne,

kurtyny mechaniczne,

które wł

czaj

automatycznie,

gdy temperatura otoczenia

przekracza ustalon

warto

ść

)

BIERNE

(

rodki ratunkowe słu

żą

do zlokalizowania po

aru, jak:

nice, zbiorniki wodne,

hydranty oraz otuliny

i powłoki konstrukcyjne,

utrudniaj

ce dost

p ognia )

Zabezpieczenia przeciwpo

arowe

Metody ochrony przy u

yciu lekkich materiałów:

stykow

(profilow

) – pokrycie stalowego elementu konstrukcyjnego

np. warstw

wermikulitu, która szczelnie przylegaj

c do wszystkich

powierzchni elementu, chroni go przed bezpo

rednim działaniem

ognia,

bezstykow

(obudowy) – szczelne obudowanie stalowego elementu

płytami ognioodpornymi, z pozostawieniem wewn

trznej przestrzeni

pustej.

Typowym przykładem materiału stosowanego do ochrony stali

profilowej jest specjalny preparat o spoiwie nieorganicznym, który
mo

e by

natryskiwany za pomoc

strumienia rozpylonej wody na

elementy o ró

nych kształtach przekroju poprzecznego.

Dobry sposób zabezpieczania konstrukcji stalowych przed po

arem to

pokrywanie ich farbami p

czniej

cymi w ogniu