CC BY
22
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
УДК 621.778.08
Полякова М. А., Харитонов В. А., Петров И. М.
ОЦЕНКА ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА АРМАТУРНОГО ПРОКАТА НА ОСНОВЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
Аннотация. В статье рассмотрен вопрос статистической оценки процесса производства арматурного проката, приведены общие требования к арматурному прокату в соответствии с европейским опытом изготовления арматуры. Дано сравнение требований наиболее современных отечественных стандартов на арматурный прокат ГОСТ Р 52544-2006 и ГОСТ 34028-2016, а также европейского стандарта EN 1992-1-1. Также в статье рассмотрен вопрос определения доверительных интервалов для показателей качества арматурного проката и приведены примеры графиков, по которым можно определить наибольшее стандартное отклонение показателей качества при заданном среднем значении результатов испытаний для заданной вероятности.
Ключевые слова: арматурный прокат, сравнение стандартов, статистическая оценка, доверительные интервалы, показатели качества.
Конкуренция на строительном рынке порождает необходимость снижения себестоимости и сокращения сроков строительства, для чего нужны эффективные строительные материалы, обеспечивающие надежность и долговечность сооружений. Особое место среди строительных материалов занимает арматурный прокат периодического профиля, который является основным несущим элементом железобетонных конструкций. При этом арматурный прокат должен удовлетворять требованиям строителей как по сортаменту, так и по эксплуатационным характеристикам [1]. Именно арматурный прокат по своим физико-механическим и эксплуатационным признакам может оказать существенное позитивное влияние на основные признаки эффективности железобетона, а именно металлоемкость, индустриальность, долговечность и сейсмостойкость (безопасность).
Повышение эффективности отечественного строительства, надежности и безопасности эксплуатации строительных сооружений, снижение себестоимости железобетона, а также необходимость сближения эксплуатационных показателей отечественного арматурного проката с европейским уровнем предполагает производство и применение такой арматуры диаметром до 18 мм в комплексе следующих категорий [2, 3]:
- Класс прочности 400, 500 и 600 Н/мм2 с возможностью его повышения при минимальных затратах.
- Категории пластичности в соответствии с Eurocode 2 «A», «В» и «С».
- Способы упрочнения арматурного проката должны минимизировать применение операций термической обработки, в особенности для сейсмически стойкой арматуры категории «С». Предпочтительные способы: легирование, контролируемое охлаждение и
© Полякова М. А., Харитонов В. А., Петров И. М., 2018
отпуск, упрочнение в холодном состоянии горячекатаного проката с готовым периодическим профилем (малая степень деформации) и горячекатаного проката гладкого с нанесением периодического профиля (высокая степень деформации).
- Поставка преимущественно в бухтах рядной смотки дифференцированной массы от 2 до 5 т, с очищенной от окалины поверхностью (для сварного механизированного производства).
- В интервале диаметров от 4 до 10 мм номинальный размер должен производиться через 0,5 мм, в интервале размеров от 10 до 16 (18) мм - через 1 мм в гарантированном минусовом поле допуска, предусматриваемом действующими нормативами.
- Форма и параметры периодического профиля должны обеспечивать высокие показатели сцепления, формироваться предпочтительно при горячей прокатке и полностью обеспечивать эффективную механизированную высокопроизводительную переработку.
- Технологическая свариваемость арматурного проката должна обеспечиваться не только низким содержанием углерода, но и содержанием необходимых для этого легирующих элементов, состав и доля которых могут определяться еще и способом деформационного упрочнения арматуры.
- Арматурный прокат должен быть коррози-онностойким, как минимум, в среднеагрессивных средах и морозоустойчивым до -50°С.
- Оценка показателей качества арматурного проката должна производиться с использованием статистических показателей.
Целью статьи является сравнение отечественных и зарубежных стандартов на арматурный прокат.
В настоящее время в России арматурный прокат производится по большому количеству различных нормативных документов. Наиболее современными
отечественными стандартами на арматурный прокат ГОСТ 34028-2016 и EN 1992-1-1 приведено в табл. 1 являются ГОСТ Р 52544-2006 и ГОСТ 34028-2016. [4]. Сравнение некоторых требований ГОСТ 52544-2006,
Таблица 1
Сравнение требований ГОСТ 52544-2006, ГОСТ 34028-2016 и EN 1992-1-1
Требования EN 1992-1-1 ГОСТ 52544-2006 ГОСТ 34028-2016
Сортамент 4,0-50,0 4,0-40,0 4,0-40,0
400; 500; 600 500 240; 400; 500; 600; 800;
Предел текучести ст, Н/мм2, не менее 1000
Полное относительное удлинение при максимальном напряжении А^, %, не менее Категория А 2,5; Категория В 5,0; Категория С 7,5 Класс А -, Класс В 2,5 2,5; 5,0; 7,5
Минимальное значение относитель-
ной площади ребер /я, не менее (в за- 0,035-0,056 0,035-0,056 0,035-0,056
висимости от диаметра)
Временное сопротивление ов, Н/мм2, не менее - Класс А 600, Класс В 550 380; 590; 600;700; 1000;1250
Отношение ов/ст, не менее Категория А 1,05;
Категория В 1,08; Категория С 1,15; <1,35 Класс А 1,08, Класс В 1,05 1,05
Содержание углерода, %, не более 0,24 0,24 0,24
Углеродный эквивалент, Сэкв 0,52 0,52 0,52
EN1992-1-1 регламентирует больший сортамент по сравнению с ГОСТ 52544-2006 и ГОСТ 34028-2016. В европейской и международной практике в соответствии со стандартами EN1992-1-1, Еиго-code2 и EN10080-2009 для арматуры, используемой в ненапряженном железобетоне, установлены три категории пластичности: «А», «В» и «С» при трёх различных классах прочности, характеризуемых пределом текучести. Также для каждой категории арматурного проката в Eurocode2 устанавливается отношение св/ст.
Кроме того, ГОСТ 52544-2006, ГОСТ 340282016 и EN1992-1-1 устанавливают требования к статистическим показателям характеристик арматурного проката. При этом ГОСТ 52544-2006 устанавливает данные требования только для прочностных характеристик (временного сопротивления и предела текучести) с доверительной вероятностью 90%. Следует отметить, что EN1992-1-1 [5] устанавливает требования к статистическим показателям для большего числа характеристик арматурного проката - предел текучести и максимальное отклонение от номинальной массы должны быть обеспечены с доверительной вероятностью 95%; отношение св/ст и полное относительное удлинение при максимальном напряжении с доверительной вероятностью 90%; прочность на срез с максимальной доверительной вероятностью. ГОСТ 34028-2016 также устанавливает требования к статистическим показателям для большого количества показателей качества арматурного проката.
Требования к статистическим показателям характеристик определяются из формулы границ дове-
рительного интервала:
X - (р -о; X+-о),
где X - среднее значение показателя в генеральной совокупности;
гр - значение коэффициента Стьюдента для
данной доверительной вероятности в;
о - стандартное отклонение показателя в генеральной совокупности.
Сами требования в общем виде определяются по следующим зависимостям (соответственно, если в стандарте регламентируется только нижняя граница показателя, верхняя граница и заданы обе границы):
X > хф.и + гр-о; X<Xф.в -гр-о;
X6P.н + 1р-о< X < Xбp.в - (р-о,
где Xбр н и Xбp в - соответственно нижняя и
верхняя браковочная граница соответствующего показателя.
На основе данных зависимостей для каждой характеристики можно построить графики для определения максимально допустимого значения стандартного отклонения, при котором для заданного среднего
и величины доверительной вероятности границы до- браковочных границ данной характеристики. Приме-верительного интервала будут находиться внутри ры таких графиков представлены на рис. 1 и 2.
500 510 520 530 540 550 560 570 530 590 600 610 620 630 640 650 660 670 600 690 700
Рис. 1. Зависимость допустимого стандартного отклонения и среднего арифметического для предела текучести
(ат = 500 МПа)
0,012
0,377 С,3755 0,3806 0.3В24 0,3342 0.3S6 C,3S7S 0,3896 0,3914 0,3932 0.395 0,395В 0,3986 0,4022 0.404 0,4053 0.4076 0,4112 ¡>,413
Рис. 2. Зависимость допустимого стандартного отклонения и среднего арифметического для номинальной массы погонного метра арматурного проката (для диаметра 8 мм)
Как видно из представленных графиков, с ростом величины среднего арифметического по выборке также растёт и наибольшее допускаемое значение стандартного отклонения, при котором границы доверительного интервала будут находиться внутри границ, регламентируемых стандартом. При этом чем меньше доверительная вероятность, тем допускается большее значение стандартного отклонения.
Кроме того, следует отметить, что высокое значение стандартного отклонения означает высокий разброс данного параметра при производстве. Это негативно влияет на надёжность арматурного проката и говорит о низкой стабильности производственного процесса, несмотря на то, что при этом значения доверительного интервала могут находиться в браковочных границах, установленных стандартом.
Список литературы
1. Бондаренко В.И. Проблемы производства и применения холоднодеформированной арматуры // Метизы. 2009. № 1. С. 10-12.
2. Дорохин П.С., Харитонов В.А. Прогресс в структуре потребления арматурного проката диаметром до 18 мм неизбежен // Стройметалл. 2012. № 3. С. 14-23.
3. Харитонов В.А., Петров И.М. Оценка и направления повышения конкурентоспособности бунтовой арматурной стали // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2013. № 4. С. 65-69.
4. Харитонов В.А., Петров И.М. Совершенствование технологических процессов производства низкоуглеродистой бунтовой арматурной стали // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы трудов 71 -й научно-технической конференции. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2013. Т. 1. С. 273-276.
5. Алмазов В.О. Проектирование железобетонных конструкций по ЕВРОНОРМАМ. М.: АСВ, 2011. 216 с.
Сведения об авторах
Полякова Марина Андреевна - д-р техн. наук, доц. кафедры машиностроительных и металлургических технологий. ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Магнитогорск, Россия. E-mail: m.polvakova-64@mail.ru.
Харитонов Вениамин Александрович - канд. техн. наук, проф. кафедры технологий обработки металлов ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Магнитогорск, Россия. E-mail: hva-46@vandex.ru.
Петров Игорь Михайлович - ст. преп. кафедры металлургии и стандартизации, филиал ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» в г. Белорецк, Россия. E-mail: petrov. mgtu@gmail.com.
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
Polyakova M.A., Kharitonov V.A., Petrov I.M.
ASSESSMENT OF THE PRODUCTION PROCESS OF REINFORCING BARS ON THE BASIS OF STATISTICS
Polyakova Marina Andreevna - D.Sc. (Eng.), Associate Professor of Materials Processing Technologies Department. Nosov Magnitogorsk State Technical University. Magnitogorsk, Russia. E-mail: m.polyakova-64@mail.ru
Kharitonov Veniamin Alexandrovich - Ph.D. (Eng.), Professor of Materials Processing Technologies Department. Nosov Magnitogorsk State Technical University. Magnitogorsk, Russia. E-mail: hva-46@yandex.ru
Petrov Igor Mikhailovich - Assistant Professor of Metallurgy and Standardization Department, NMSTU branch in Be-№2 (25). 2018 ------------------------25
loretsk, Russia. E-mail: petrov.mgtu@gmail.com
Abstract. The article deals with the statistical assessment of the production process of reinforcing bars and the general requirements for rebar rolling in accordance with the European experience of rebar manufacturing. The comparison of the requirements of the most modern Russian standards for reinforcing bars GOST R 52544-2006, GOST 34028-2016 and the European standards EN 1992-1-1 is presented. The definition of confidential intervals for quality indicators of reinforcing hire and examples of schedules on which it is possible to define the greatest standard deviation of quality indicators at the specified average value of test results for the specified probability is shown in the paper as well.
Keywords: Preinforcing bar, comparison of standards, statistical evaluation, confidential intervals, indicators of quality.
Ссылка на статью:
Оценка процесса производства арматурного проката на основе статистических показателей / Полякова М. А., Харитонов В. А., Петров И. М.// Теория и технология металлургического производства. 2018. №2(25). С. 22-26.
Polyakova M. A., Kharitonov V. A., Petrov I. M. Assessment of the production process of reinforcing bars on the basis of statistics / Teoria I tehno-logia metallurgiheskogoproizvodstva. [The theory and process engineering of metallurgical production]. 2018, vol. 25, no. 2, pp. 22-26.
