CC BY
112
5. Харитонов В.А., Головизнин С.М. Проектирование режимов высокоскоростного волочения проволоки на основе моделирования: монография. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2011. 117 с.
6. George E. Dieter, Howard A. Kuhn, S. Lee Semiatin. Handbook of workability and process design. Materials Park, OH: ASM International. 2003-414 p.
7. Красильщиков Р. Б. Нагрев при холодном волочении проволоки. М.: Металлургиз-дат, 1962. 88 с.
УДК 621.778.08
СРАВНЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ СТАНДАРТОВ НА НИЗКОУГЛЕРОДИСТУЮ БУНТОВУЮ АРМАТУРНУЮ СТАЛЬ1
Петров И.М.
Филиал ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», г. Белорецк, Россия
В настоящее время арматура для железобетонных конструкций является самым массовым видом проката строительного назначения. Повысить потребительские свойства арматурной стали возможно при тесном взаимодействии производителей и потребителей [ 1].
В России все большее значение приобретает промышленное и жилищное строительство с применением готовых железобетонных конструкций, и в секторе строительства доступного жилья панельное и крупнопанельное домостроение снова имеет все шансы захватить ведущую роль. В настоящее время для реализации российских жилищных программ, снижения издержек и себестоимости строительства многие крупные промышленно-строительные комплексы, осуществляющие собственное строительство, закупают современное оборудование и технологии производства железобетонных изделий на уровне достижений XXI века. Приобретение самых современных и высокопроизводительных технологий и оборудования европейского и мирового уровня для производства современного железобетона не даст должного эффекта по качеству конечного продукта, если для этих технологий будут использоваться компоненты и материалы с качественным уровнем, обеспеченным по старым, еще советским технологиям.
По этим причинам российский железобетон сегодня, даже при применении тех же или однотипных технологий и оборудования, уступает железобетону европейских производителей, которые в этом вопросе не стоят на месте по следующим важным признакам: энергосбережению, металлоемкости, индустриальности, долговечности и безопасности. Это серьезное отставание является основанием, чтобы сказать о том, что технология отечественного сборного железобетона по признакам используемых компонентов пока остается в кризисном состоянии, несмотря на серьезные капитальные и инвестиционные вложения в целом.
Также необходимо указать, что данная проблема во многом связана полностью устаревшей нормативной базы на металлопрокат. Применение нормативной документации, идеи которой зарождались еще в 1970-1980-х годах, не позволяет металлургическим предприятиям правильно определить вектор развития своего производства, а тенденции европейского
1 Работа выполнена под руководством проф., к.т.н. Харитонова В.А.
39
развития арматурного проката так и не были отражены в отечественных нормативах на прокат, несмотря на вышедший в 2006 году ГОСТ Р 525442006 [2].
В настоящее время в России арматурный прокат для железобетонных конструкций выпускается в соответствии с требованиями двух межгосударственных стандартов ГОСТ 578182 и ГОСТ 10884-94, национального стандарта ГОСТ Р 52544-2006, стандарта организации СТО АСЧМ 7-93 [0], а также нескольких ТУ [3].
Указанные стандарты в ряде требований к арматуре в целом повторяют друг друга, но в ряде вопросов имеют разночтения. Например, в соответствии с ГОСТ Р 52544-2006 который распространяется на самый массовый вид арматурного проката класса А500С для обеспечения требуемой прочности сварных соединений производитель обязан выдерживать значение углеродного эквивалента по верхней и нижней границам. Действительно, данный подход позволяет получать достаточно прочные сварные соединения, удовлетворяющие требованиям большинства потребителей проката [4]. Ссылаясь на принятое в ГОСТ Р 52544-2006 условное обозначение данная арматура классифицируется под индексом «С». Этот индекс демонстрирует потребителям возможности свариваемости без значительного разупрочнения шва соединений арматуры.
В то же время в соответствии со стандартом СТО АСЧМ 7-93 самый массовый вид проката класса А500С производится с химическим составом, в котором нет необходимости ограничивать нижнюю границу углеродного эквивалента. Это приводит к определенному снижению прочности сварных соединений из-за разупрочнения шва при сварке. Дополнительно стоит отметить, что если в ГОСТ Р 52544-2006 присутствует обязательное приложение с методикой испытаний и контролем свариваемости арматурного проката, то в СТО АСЧМ 7-93 такой контроль не предусмотрен. Из этого следует, что в соответствии с действующими документами на производство самого массового арматурного проката для железобетонных конструкций класса А500С обозначаемая одинаково арматура имеет не одинаковые эксплуатационные характеристики.
Еще одним примером несоответствия стандартов на арматуру является сравнение классов А500С по ГОСТ Р 52544-2006 и Ат500С по ГОСТ 10884-94. Несмотря на одинаковые требования в части механических свойств, тем не менее, данные классы арматуры имеют различные требования в части прочности сварных соединений. Так, для арматуры А500С по ГОСТ Р 52544-2006 результаты сварных соединений считаются удовлетворительными если разрушение происходит вне места сварки или при разрушении в области сварного соединения при временном сопротивлении не менее 600 МПа для горячекатаного и термомеханиче-ски упрочненного проката. Однако арматура Ат500С по ГОСТ 10884-94 считается свариваемой, если она удовлетворяет требованиям прочности сварных соединений не менее 540 МПа.
Действующие стандарты на арматуру допускают возможность производства фактически различной по своим потребительским свойствам продукции, которую потом можно аттестовать как одинаковую. Например, в соответствии со стандартом СТО АСЧМ 7-93 технология производства определяется производителем, то есть горячекатаную, термомеханически упрочненную и холоднодеформированную арматуру можно аттестовать как класс А500С. Однако, такая продукция будет отличаться друг от друга в части механических, технологических и эксплуатационных свойств.
Подобные примеры противоречия требований нормативных документов к арматуре затрудняют проектирование и строительство зданий и сооружений, приводят к пересортице, что в целом негативно сказывается на общей эффективности проектов. Такой подход к свойствам арматурного проката не дает возможности металлургическим предприятиям массово осваивать новые виды продукции, так как любое это требует определенных ресурсов, расход которых может экономически не оправдаться в виду неочевидности конкурентных преиму-
40
ществ. То есть, сегодня металлургическому предприятию нет смысла осваивать качественный арматурный прокат с высокими характеристиками свариваемости, если практически весь рынок закрывает продукция класса А500С по стандарту СТО АСЧМ 7-93 [1].
Повышение эффективности отечественного строительного комплекса, надежности и безопасности эксплуатации строительных сооружений, снижение себестоимости железобетона, а также необходимость сближения показателей качества отечественной арматурной стали с европейским уровнем предполагает производство и применение бунтовой арматуры с комплексом более высоких характеристик [2, 5-7].
Для решения данной проблемы 31 марта 2017 года был принят ГОСТ 34028-2016 «Прокат арматурный для железобетонных конструкций. Технические условия», данный стандарт вступает в силу 01 января 2017 года, а также 13 декабря 2016 года был принят гармонизированный ГОСТ Р 57357-2016/EN 10080:2005 «Сталь для армирования железобетонных конструкций. Технические условия», который вступит в силу 01 июля 2017 года. Следует отметить, что стандарт ГОСТ Р 57357-2016 полностью идентичен EN 10080:2005.
Целью статьи является сравнение требований ГОСТ 34028-2016 с ранее действовавшими стандартами и ТУ, а также зарубежными аналогами, в частности с EN 10080:2005.
Сравнение стандартов произведено по основным группам показателей, таким как сортамент, геометрическим параметрам, механическим свойствам, а также регламентируемому значению углеродного эквивалента.
Сравнение сортаментов представлены в табл. 1.
Как видно из табл. 1, ГОСТ 34028-2016 регламентирует широкую номенклатуру диаметров (27 значений) в диапазоне от 4,0 до 40,0 мм. Тем не менее ГОСТ 34028-2016 не предусматривает изготовление арматуры более 40,0 мм как EN 10080:2005 (до 50,0 мм), ТУ 141-5254-2006 (до 60,0 мм) и ГОСТ 5781-82 (до 80 мм), а также менее 4,0 мм как, например, ТУ 14-170-217-94 (до 3,0 мм).
В табл. 2 представлено сравнение требований стандартов по геометрическим параметрам и массе. Данные требования для арматурной стали диаметром 12 мм.
Как видно из табл. 2, ГОСТ 34028-2016 регламентирует большее значение критерия анкеровки / по сравнению с EN 10080:2005, но при этом EN 10080:2005 устанавливает меньшее допускаемое отклонение от номинальной массы 1 м длины профиля по сравнению с группой ОМ1 по ГОСТ 34028-2016. Следует отметить, что единственным стандартом, регламентирующим отклонение от номинальной площади поперечного сечения, является ГОСТ Р 52544-2006.
В работе [1] представлены результаты исследований, проведённых в процессе согласования проекта нового ГОСТ в рабочей группе Технического комитета 375 «Металлопродукция из черных металлов и сплавов» с заинтересованными производителями и потребителями арматурного проката сделан вывод, что в целом металлурги готовы обеспечивать строительный комплекс продукцией с дополнительными характеристиками, что, безусловно, снизит жизненный цикл строительных проектов вообще и их себестоимость, в частности, а также окажет положительное влияние на дальнейшее межотраслевое сотрудничество.
Таблица 1
Сортаменты анализируемых стандартов
Стандарт Сортамент
ГОСТ 6727-80 3,0; 4,0; 5,0 От 3,0 до 5,0; 3 диам.
ГОСТ 5781-82 6,0; 8,0; 10,0; 12,0; 14,0; 16,0; 18,0; 20,0; 22,0; 25,0; 28,0; 32,0; 36,0; 40,0; 45,0; 50,0; 55,0; 60,0; 70,0; 80,0 От 6,0 до 80,0; 20 диам.
ГОСТ 10884-94 6,0; 8,0; 10,0; 12,0; 14,0; 16,0; 18,0; 20,0; 22,0; 25,0; 28,0; 32,0; 36,0; 40,0 От 6,0 до 40,0; 14 диам.
ГОСТ Р 52544-2006 (B500) 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0 От 4,0 до 12,0; 6 диам.
ГОСТ Р 52544-2006 (A500) 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0; 14,0; 16,0; 18,0; 20,0; 22,0; 25,0; 28,0; 32,0; 36,0; 40,0 От 6,0 до 40,0; 14 диам.
СТО АСЧМ 7-93 6,0; 8,0; 10,0; 12,0; 14,0; 16,0; 18,0; 20,0; 22,0; 25,0; 28,0; 32,0; 36,0; 40,0 От 6,0 до 40,0; 14 диам.
ТУ 14-170-217-94 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 9,5 10,0; 10,5; 11,0; 11,5; 12,0; 12,5; 13,0; 13,5; 14,0 От 3,0 до 14,0; 23 диам.
ТУ 14-1-5254-2006 6,0; 8,0; 10,0; 12,0; 14,0; 16,0; 18,0; 20,0; 22,0; 25,0; 28,0; 32,0; 36,0; 40,0; 45,0; 50,0; 55,0; 60,0 От 6,0 до 60,0; 18 диам.
СТБ 1704-2006 (профили 1 и 4, гладкий профиль) 6,0; 8,0; 10,0; 12,0; 14,0; 16,0; 20,0; 25,0; 28,0; 32,0; 40,0 От 6,0 до 40,0; 14 диам.
СТБ 1704-2006 (профили 2 и 3) 4,0; 5,0; 5,5; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0; 14,0; 16,0 От 4,0 до 14,0; 9 диам
ДТСУ 3760-2006 (ISO 6935-2:1991, NEQ) 5,5; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0; 14,0; 16,0; 18,0; 20,0; 22,0; 25,0; 28,0; 32,0; 36,0; 40,0 От 5,5 до 40,0; 15 диам.
EN 10080:2005 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 9,5; 10,0; 11,0; 12,0; 14,0; 16,0; 20,0; 25,0; 28,0; 32,0; 40,0; 50,0 От 4,0 до 50,0; 23 диам.
ГОСТ 34028-2016 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 9,5; 10,0; 11,0; 12,0; 13,0; 14,0; 15,0; 16,0; 18,0; 20,0; 22,0; 25,0; 28,0; 32,0; 36,0; 40,0 От 4,0 до 40,0; 27 диам.
Таблица 2
Сравнение требований стандартов по геометрическим параметрам и массе
Стандарт Допускаемое отклонение от номинальной площади поперечного сечения Допускаемое отклонение от номинальной массы 1 м длины профиля Относительная площадь смятия поперечных ребер профиля fR
ГОСТ 6727-80 - - -
ГОСТ 5781-82 - -7 -
ГОСТ 10884-94 - -7 -
ГОСТ Р 52544-2006 (B500) ±4,5 ±4,5 0,045
ГОСТ Р 52544-2006 (A500) ±8 ±8 0,045
СТО АСЧМ 7-93 - ±8 0,045
ТУ 14-170-217-94 - ±5 -
ТУ 14-1-5254-2006 - ±8 0,045
СТБ 1704-2006 ±6 0,045
(профили 1 и 4)
СТБ 1704-2006 ±6 0,045
(профили 2 и 3)
ДТСУ 3760-2006 (ISO 6935-2:1991, NEQ) - ±8 0,045
EN 10080:2005 - ±4,5 0,04
ГОСТ 34028-2016 - ±8(ОМ1); от -2 до -8 (ОМ2) 0,045
В табл. 3 приведено сравнение требований стандартов по механическим свойствам и углеродному эквиваленту.
Таблица 3
Сравнение требований стандартов по механическим свойствам и углеродному эквиваленту
Полное
относи-
Стандарт Предел текучести (СТ0,2) Предел прочности СТв Относительное удлинение б5 Равномерное удлинение 5Р, % тельное удлинение при мак-сималь- Отношение Ств/Стт (СТв/СТо,2) Углеродный эквивалент с ^экв
ном на-пряжении 8тах
1 2 3 4 5 6 7 8
ГОСТ 490
6727-80
ГОСТ 235 373 25 - -
5781-82 295 490 19 - -
295 441 25 - -
390 590 14 - - - 0,62
590 883 6 2 -
785 1030 7 2 -
980 1230 6 2 -
ГОСТ 440 550 16 - 0,32
10884-94 500 600 14 - 0,40
600 800 12 4 0,44
800 1000 8 2 -
1000 1250 7 2 -
1200 1450 6 2 -
ГОСТ Р
52544-2006 500 550 - - 2,5 1,05 0,52
(В500)
ГОСТ Р
52544-2006 500 600 14 - - 1,08 0,52
(А500)
СТО АСЧМ 500
7-93 400 (480) 600 (550) 740 (660) 16 0,50
500 600 14 12 2,5 1,05 0,52 0,67
ТУ 500 550 14 1,03
14-170-217-94 600 660 12
ТУ 14-1-52542006 400 500 500 600 16 14 2 - 1,1 0,52
СТБ
1704-2006 (гладкий 240 - 25 - - 1,3 0,40
профиль)
СТБ
1704-2006 500 - 14 - 5,0 1,08 0,52
(проф. 1 и 4)
СТБ
1704-2006 500 - 12 - 2,5 1,05 0,52
(проф. 2 и 3)
Окончание таблицы 3
1 2 3 4 5 6 7 8
ДТСУ 240 370 25 - - -
3760-2006 400 500 16 - 5 0,25 (0,30)-0,52
(ISO 6935- 500 600 14 - 5 1 Г»^ 0,30-0,52
2:1991, 600 800 12 4 5 1,05 0,40-0,65
NEQ) 800 1000 8 2 3,5 <0,65
1000 1250 7 2 3,5 -
EN 400 500 2,5 >1,05
10080:2005 500 600 - - 5,0 >1,08 0,52
600 800 7,5 i1,15 <1,35
ГОСТ 240 380 25 - - - -
34028-2016 400 - 16 4,7 -; 7,0 1,10 0,24(0,28)-0,52
500 - 14 4,7 -; 5,0; 7,0 1,05 0,24(0,38)-0,52(0,57)
500 - 10 1,8 -; 5,0 1,02 <0,52
600 - 14 4,7 - 1,05 0,40-0,67
800 1000 8 2,0 3,5 1,25 0,40-0,67
1000 1250 7 2,0 3,5 1,25 -
По сравнению с действующими нормативными документами, ГОСТ 34028-2016 предусматривает [8]:
- предоставление выбора способа производства проката изготовителю. По требованию способ производства сообщается потребителю;
- в размерный ряд проката включены дополнительные размеры: от 4 до 10 мм с интервалом через 0,5 мм, от 10 до 20 мм - с интервалом 1 мм.
- введение трех базовых форм периодического профиля.
- две группы предельных отклонений по массе 1 м длины проката, при этом одна из них в минусовом поле допуска;
- приведение прочностных свойств проката в соответствие с актуализированным СНиП (СП 63.13330. 2012);
- введение двух новых уровней пластичности проката для классов А400, А500 и А600, соответствующих Euronorm (EN 1992 1-1:2005, EN 10080:2005) и ISO 6953-2: 2007:
5Р > 5 % для категории пластичности Н;
5Р > 7 % для категории пластичности Е (сейсмически стойкий прокат);
- по требованию потребителя - гарантию стойкости проката против коррозионного растрескивания и выносливость при много-цикловых нагрузках.
Применение нового межгосударственного стандарта ГОСТ 34028-2016 «Прокат арматурный для железобетонных конструкций» позволит металлургам в значительной степени обеспечить строительный рынок качественными видами арматурного проката в соответствии с самыми высокими мировыми требованиями [0].
Список литературы
1. Цыба О.О., Дьячков В.В., Саврасов И.П. и др. О новом межгосударственном стандарте ГОСТ 34028-2016 «прокат арматурный для железобетонных конструкций» // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, №3, 2017, С. 23-31.
2. Дорохин П.С., Харитонов В.А. Прогресс в структуре потребления арматурного проката диаметром до 18 мм неизбежен // Стройметалл № 3. 2012. С. 14-23.
3. 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 науч.-техн. конференции. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И.Носова, 2013. Т.1. С. 273-276.
4. Слышенков С.О., Дячков В.В., Зборовский Л.А. О свариваемости арматуры класса А500С // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 1. С. 78-82.
5. Михайлов К.В. Задачи отечественной строительной науки в области арматуры и предварительно напряженных железобетонных конструкций // Бетон и железобетон. 2001. №3. С. 2-3.
6. Взгляд в будущее / Снимщиков С.В., Харитонов В.А., Суриков И.Н., Аникеев В.В. // Стройметалл. 2013. №5. С. 7-13.
7. 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.
8. Пояснительная записка к первой редакции проекта межгосударственного стандарта ГОСТ «Прокат арматурный для железобетонных конструкций. Технические условия».
УДК 621.778:658.652
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ МЕТИЗНОГО ПРОИЗВОДСТВА В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
Ширяев О.П.1, Корчунов А.Г.2, Пивоварова К.Г.2
1 ОАО «ММК-МЕТИЗ», г. Магнитогорск
2
ФГБОУВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова», г. Магнитогорск
В последние годы в России наблюдается растущий спрос на продукцию метизных предприятий. Увеличиваются требования к надежности и качеству изделий, что ставит перед производителями множество задач, выполнение которых обеспечивает надлежащий уровень качества продукции.
Для успешного решения задач по управлению качеством продукции необходимо иметь математические модели, формально описывающие взаимосвязи между параметрами управления процессом обработки и показателями качества продукции. Математическое моделирование сложных технологических процессов и управление ими представляет собой трудноразрешимую проблему. Причинами этого является наличие многочисленных взаимосвязей между отдельными составляющими технологического процесса и обилие ограничительных условий на допустимые значения параметров, характеризующих состояние процесса.
Процессы метизного производства включают в себя множество технологических операций: травление, волочение, термическую обработку, профилирование, стабилизацию и др. Математические модели этих процессов представляют собой совокупность взаимодействующих моделей технологических операций с переключениями между ними. Таким образом, процессы метизного производства имеют многостадийный характер, причем стадия - это технологическая операция. Степень влияния технологии на каждом этапе обработки зависит от технологии на предыдущих технологических шагах. В реальных условиях мы сталкиваем-
