Podstawowe pojęcia, podział i dziedziny stosowania

Metalami nazywamy substancje, które w skondensowanych stanach skupienia (stałym i ciekłym) charakteryzują się bardzo dobrą przewodnością cieplną i elektryczną, dużą plastycznością (zdolnością do odkształceń pod wpływem sił zewnętrznych bez zniszczenia spójności), specyficznym połyskiem oraz nieprzezroczystością, a ponadto w stanie stałym występują wyłącznie w formie krystalicznej. Do metali zalicza się około 80 pierwiastków chemicznych oraz stopy, tj. substancje składające się z dwu lub więcej pierwiastków i zachowujące wymienione wyżej główne właściwości stanu metalicznego. Mimo bardzo dużego rozpowszechniania metali w przyrodzie, występują one w stanie rodzimym tylko w nielicznych przypadkach (platyna, złoto, miedź, rtęć), natomiast najczęściej spotykane są w postaci rud, będących związkami chemicznymi metalu z domieszkami mineralnymi (tlenki, wodorotlenki, węg­lany, siarczki i krzemiany). Metale techniczne i stopy uzyskuje się z rud w procesach metalurgicznych, wiążących się z wkładem dużej ilości energii. Tak więc metale znajdują się w wyższym stanie energetycznym niż ich związki chemiczne trwałe w warunkach normalnych i stąd naturalna tendencja metali do powrotu do niższego stanu energetycznego, tłumacząca m.in. przyczynę zjawis­ka korozji.

Do celów praktycznych metale dzieli się na:

- metale i stopy żelazne, w których głównym składnikiem jest żelazo (stal, żeliwo ),

- metale i stopy nieżelazne, których podstawowy składnik stanowią np. aluminium, miedź, cyna itp.

Stosuje się także podział metali pod względem ich gęstości; metale o gęstości do 4,5 g/cm3 zalicza się do grupy lekkich (np. magnez i glin), natomiast pozostałe tworzą grupę metali ciężkich (np. cynk, żelazo, miedź), wśród których wyróżnia się grupę metali szlachetnych najbardziej odpornych chemicznie (srebro, złoto, platynowce).

Metale i ich stopy mają bardzo szerokie zastosowanie w technice, począwszy od materiałów konstrukcyjnych do budowy ustrojów nośnych, maszyn i narzędzi, a skończywszy na materiałach pomocniczych i dekoracyj­nych. W budownictwie pierwsze miejsce w zużyciu metali zajmuje stal, a następ­nie żeliwo. Udział w tym względzie metali nieżelaznych jest niewielki i szacuje się go na ok. 5% ogólnego zużycia metali i ich stopów w budownictwie.

Stal budowlana

Podstawowe zagadnienia technologiczne

W wyniku procesu metalurgicznego, którego schemat przebiegu podano w p. 14.1, uzyskuje się z rud żelaza - przez wytapianie ich w wielkim piecu z dodatkiem koksu (paliwo) oraz topników - jako produkt główny tzw. surówkę oraz jako produkty uboczne żużel i gaz wielkopiecowy. Surówka jest niekowalnym stopem żelaza z węglem (zwykle 3-4,5% C), krzemem, man­ganem, fosforem i siarką o łącznej zawartości domieszek (około 6%). Z surówki szarej, zawierającej węgiel głównie w postaci grafitu, uzyskuje się przez jej przetopienie ze złomem staliwnym, odpadkami z odlewni, koksem i topni­kami - żeliwo, które z uwagi na wiele cennych zalet (dobra lejność, mały skurcz odlewniczy, dobra skrawalność, duża odporność na ścieranie, łatwość ob­rabiania, tłumienie drgań, taniość), znajduje zastosowanie w odlewnictwie. Przez odpowiednie regulowanie wsadu, warunków wytopu oraz dobór warunków krzepnięcia można wpływać na skład chemiczny i strukturę, a tym samym na właściwości mechaniczne i chemiczne żeliwa. Na ogół jest żeliwo stopem kruchym, nie mającym właściwości plastycznych; wykazuje natomiast większą odporność na korozję niż stal i nie zmienia swoich charakterystyk mechanicz­nych pod wpływem wysokiej temperatury.

Ze względu na postać zawartego węgla żeliwo może być białe, szare lub pstre. Wytrzymałość żeliwa na rozciąganie jest niska i waha się w granicach 120- 260 MPa, a na ściskanie wynosi 800 MPa. Z tych względów, jak również z uwagi na małą odporność na uderzenia (obciążenia dynamiczne), żeliwa używa się jedynie do wykonania elementów ściskanych o znaczeniu drugorzędnym (łożyska, trzewiki w konstrukcjach drewnianych). Szersze zastosowanie znalazło żeliwo do wyrobu urządzeń sanitarnych, elementów grzejnych, a szczególnie w urządzeniach wodociągowych do wyrobu przewodów kanalizacyjnych spus­towych, odprowadzających i łączących. Z żeliwa ciągliwego wyrabia się okucia budowlane, wsporniki, przeguby, pokrywy włazów, korpusy zaworów itp. Za­stosowanie określonych dodatków stopowych do surówki pozwala uzyskać że­liwo o właściwościach specjalnych, np. żeliwo kwasoodporne, żaroodporne itp. Z surówki białej (przeróbczej) przez jej świeżenie - tj. usuwanie nadmiaru węgla, krzemu i innych domieszek, w piecach Siemensa-Martina lub piecach elektrycznych bądź też w konwertorach Bessemera lub Thomasa- otrzymuje się stal płynną. Stopioną stal odlewa się do form, uzyskując po jej ostygnięciu tzw. wlewki, przydatne do dalszej przeróbki plastycznej, mającej na celu zmianę kształtu metalu, poprawienie jego jakości oraz otrzymanie wymaganej postaci użytkowej. Do przeróbki plastycznej, która może być realizowana na zimno i gorąco, zalicza się: kucie, walcowanie, tłoczenie i przeciąganie. Przeróbce plastycznej na gorąco towarzyszy nieznaczne polepszenie właściwości mechani­cznych metalu; przy przeróbce na zimno następuje zjawisko utwardzania, czyli wzrostu wytrzymałości przy równoczesnym obniżeniu plastyczności.

Przy wykonywaniu przedmiotów o dużych wymiarach, szczególnie w przy­padkach gdy jakość i wytrzymałość materiału są mniej istotne od względów ekonomicznych, celowe jest stosowanie techniki odlewania wyrobu. Zależnie od rodzaju stopu odlewniczego i właściwości odlewu stosuje się odlewanie: w for­mach piaskowych, pod ciśnieniem, kokilowe, odśrodkowe, precyzyjne i ciągłe. Należy podkreślić, że staliwo używane w odlewniach jest po prostu stalą odlaną do formy odlewniczej nie przerobioną plastycznie. W zależności od składu chemicznego rozróżnia się staliwo węglowe i stopowe, przy czym to pierwsze zawiera tylko pierwiastki pochodzące z wytopu (C, Mn, Si, P, S), natomiast staliwo stopowe ma celowo wprowadzone pierwiastki (nikiel, chrom, wolfram, wanad) polepszające jego właściwości. Staliwo z uwagi na niejednorodną budowę gruboziarnistą ma nieco gorsze właściwości mechaniczne od stali o tym samym składzie, natomiast nieco lepsze od żeliwa (szczególnie plastyczność). Staliwo charakteryzuje się także większym - w porównaniu z żeliwem - skurczem odlewniczym, wskutek czego wykonywanie odlewów staliwnych jest znacznie trudniejsze.

4.2.2. Odmiany stali i ich właściwości ogólne

Z omówionych wyżej trzech postaci stopów żelaza stosowanych w tech­nice: żeliwa, staliwa i stali istotne źnaczenie w budownictwie ma praktycznie tylko stal. Stal tworzy stop żelaza i węgla o zawartości tego ostatniego nie przekraczającego 2,0% (zwykle- 0,01-1,6%). Gdy wszystkie składniki stali pochodzą z przerobu hutniczego, to podobnie jak w przypadku staliwa, mamy do czynienia ze stalami węglowymi, natomiast gdy do składu stali są celowo wprowadzone pierwiastki dodatkowe, stale noszą nazwę stopowych. Przy zawartościach dodatków stopowych nie przekraczających 1,5% stale określa się jako niskostopowe w odróżnieniu od stali wysokostopowych, zawierających więcej niż 5% dodatków. Stale o zawartości dodatków stopowych w granicach 1,5 - 5,0% są średniostopowe.

Właściwości stali można w dość istotnym zakresie modyfikować przez poddanie jej obróbce cieplnej, polegającej na ogrzaniu stali do odpowiedniej temperatury, wygrzaniu jej i ochłodzeniu, Stosowane są trzy rodzaje obróbki cieplnej: wyżarzanie, hartowanie i odpuszczanie.

Wyżarzanie polega na ogrzaniu, wygrzaniu i powolnym studzeniu stali. W zależności od czasu i temperatury wygrzania, wyżarzanie może być ujed­norodniające, normalizujące, zmiękczające, rekrystalizujące, odprężające itp. W sensie technicznym wyraża się to w ujednoliceniu struktury , zlikwidowaniu naprężeń wewnętrznych, polepszeniu właściwości mechanicznych, podwyŻsze­niu spawalności i plastyczności stali.

Hartowanie jest zabiegiem cieplnym, w którym następuje gwałtowne ochłodzenie uprzednio ogrzanej stali; stosowane do tzw . stali narzędziowych daje podwyższenie ich właściwości wytrzymałościowych i odporności na Ściera­nie, przy równoczesnym pogorszeniu właściwości plastycznych.

Odpuszczenie polega na nagrzaniu i wolnym chłodzeniu materiału uprzed­nio hartowanego. Uzyskuje się w ten sposób materiał mniej twardy i wytrzymały , ale pozbawiony naprężeń wewnętrznych i bardziej ciągliwy .

Stal poddaną na przemian zabiegowi hartowania i odpuszczania nazywa się ulepszoną cieplnie.

W procesie wytopu występują w stali pęcherzyki gazów (tlen, azot, wodór i tlenek węgla), powodujące porowatość struktury materiału. Stal tego typu naZywa się nieuspokojoną. Zjawisku powyższemu zapobiega się przez wprowadzenie do kadzi przed napełnieniem wlewnic substancji odgazowujących (np. krzem, aluminium), które wiążą gazy i odprowadzają je do żużla. Zależnie od ilości dodanych substancji uzyskuje się stal uspokojoną lub półuspokojoną. Właściwości stali węglowych zależą głównie od zawartości węgla (rys. 14-1 ), ze wzrostem którego wzrasta wytrzymałość, twardość i hartowność, a maleje np. odporność stali na korozję, wydłużenie i udarność. Stale budowlane o wytrzymałości 370-450 MPa mają zawartość węgla w granicach 0,10-0,20%, podczas gdy stal węglowa o wytrzymałości 700 MPa zawiera go ok. 0,58%. Stal określa się jako wysokowęglową, gdy zawartość węgla jest większa niż 0,6%, jako średniowęglową, gdy zawartość ta wynosi 0,25 -0,6% i jako niskowęglową, gdy zawartość węgla jest mniejsza niż 0,25%. Stal na konstrukcje spawalne zawiera do 0,22% węgla, ale za spawalną uważa się stal o zawartości węgla do 0,3% .

Z pozostałych domieszek naturalnych występują: do 0,8% manganu, do 0,55% krzemu, do 0,07% fosforu i 0,06% siarki. Obecność krzemu w stopie wpływa na właściwości stali analogicznie jak węgiel, tzn. zwiększa wytrzymałość i sprężystość stali, lecz pogarsza jej spawalność. Szkodliwe działanie siarki wyraża się w wywoływaniu (szczególnie na gorąco) kruchości stali, obecność zaś fosforu obniża jej plastyczność i udarność. Jedynie mangan jest składnikiem pożądanym, zwiększającym wytrzymałość i udarność, a nadto neutralizującym wpływ siarki.

W przypadku stali stopowych ich spawalność ocenia się w zależności od wielkości tzw równoważnika węgla C E

- C Mn Cr+V+Mo Ni+Cu

CE- + 6 + 5 + 15 ,

przy czym dla CE < 0,42% stal jest dobrze spawalna, natomiast przy CE = 0,42-0,60% wymagane jest przed spawaniem podgrzanie elementu.

Stal mięknie przed stopnieniem, daje się kuć i topi się w przedziale temperatur 1400-1500°C.

Podział stali stopowych jest na ogół związany z ich zastosowaniem, w związku z czym rozróżnia się stale stopowe konstrukcyjne, narzędziowe i specjalne. W budownictwie stali stopowych używa się głównie w konstrukcjach mostowych, np. na kable mostów wiszących, w mostach wielkich rozpiętości itp., oraz na elementy elewacyjne.

Ze stali stopowych o właściwościach specjalnych wymienić należy:

- stale chromowe odporne na korozję, zawierające ponad 12% chromu i uzyskujące odporność chemiczną przez wytwarzanie ochronnej warstwy tlenkowej,

- stale chromowo-niklowe, zwane także kwasoodpornymi, odporne również na korozję; są to stale o niskiej zawartości węgla,

- stale żaroodporne, przeznaczone do wyrobu maszyn i urządzeń pracujących w wysokiej temperaturze i narażonych na działanie agresywnych środowisk gazowych; zawierają one chrom, krzem i niekiedy aluminium,

- stale odporne na ścieranie, zawierające 11-14% M n i 1,0-1,3% C, stosowane przeważnie w postaci odlewów (szczęki kruszarek, gąsienice do czołgów itp.).

Na konstrukcje zaleca się stosować następujące grupy stali: stal niskowęg­lową konstrukcyjną zwykłej jakości, stal niskostopową konstrukcyjną, stal węglową o szczególnym przeznaczeniu, stal o zwiększonej odporności na korozję.

14.2.3. Charakterystyczne właściwości mechaniczne i fizyczne stali

Fizyczne właściwości stali, mające istotne znaczenie dla konstrukcji budowlanych, tj. gęstość i gęstość objętościowa, rozszerzalność cieplna i dŹWię­kowa oraz stałe materiałowe, nie zależą prawie od składu chemicznego stali, jej obróbki i wytrzymałości.

Zarówno gęstość jak i gęstość objętościowa są, ze względu na zwartą budowę stali, nieomal jednakowe i stąd przyjmuje się praktycznie do obliczeń gęstość średnią równą 7,85 g/cmJ.

Elementy stalowe są wrażliwe na zmiany temperatury i wykazują większą od innych materiałów zmianę swej długości i szerokości odpowiednio zwięk­szając swe wymiary przy wzroście temperatury oraz zmniejszając przy jej spadku. Odkształcalność cieplna konstrukcji stalowych może wywoływać niekiedy bardzo znaczne dodatkowe naprężenia termiczne szczególnie niebezpieczne przy większych rozpiętościach obiektów budowlanych i znacznych zmianach tem­peratury otaczającego powietrza.

Współczynnik rozszerzalności cieplnej liniowej przyjmuje się a = 0,000012. Przewodność cieplna jest cechą wyróżniającą metale, a tym samym i stal od innych tworzyw budowlanych. Współczynnik przewodności cieplnej dla stali przyjmuje się średnio ). = 58 W /(m.°C). Dla porównania współczynnik ten dla muru z cegły pełnej ceramicznej wynosi ). = 0,78 W /(m.°C). Przewodność dźwiękowa stali jest również znacznie większa od przewod­noŚci dźwiękowej innych konstrukcyjnych materiałów budowlanych. Wynika

stąd potrzeba stosowania do elementów stalowych dostatecznie grubej warstwy materiału izolacyjnego dźwiękochłonnego, mającego na celu zmniejszenie ich przepuszczalności dźwiękowej .

Stałe materiałów (E, G, Jl) przyjmuje się dla wszystkich gatunków stali jednakowe wg wartości jak niżej:

współczynnik sprężystości podłużnej (moduł Younga) E = 2,05.105 MPA, współczynnik sprężystości poprzecznej G = 0,80 . 105 MPa, współczynnik Poissona Jl = 0,3. W przeciwieństwie do opisanych właściwości fizycznych, właściwości mechaniczne stali są na ogół funkcją jej składu chemicznego i obróbki. Do najbardziej istotnych dla projektanta konstrukcji właściwości mechanicznych należą: wytrzymałość, sprężystość, plastyczność, twardość, udarność, ciąg­liwoŚĆ, spawalność oraz kowalność.

W zależności od warunków pracy rozróżnia się wytrzymałość na roz­ciąganie, ściskanie, zginanie, ścinanie i skręcanie. W dalszym ciągu, jeśli nie zostanie to wyraźnie inaczej określone, przez pojęcie wytrzymałość należy rozumieć wytrzymałość pod obciążeniem statycznym.

Wytrzymałość stali określa się zwykle na podstawie prób na rozciąganie, przeprowadzonych na próbkach normowych.

W punkcie 14.2.2 zwrócono uwagę na niektóre czynniki mające wpływ na wytrzymałość stali; np. stal węglowa ma wytrzymałość na rozciąganie Rm (rys. 14-2), zawierającą się zależnie od gatunku w granicach 300-1000 MPa. Stale stosowane w budownictwie mają zazwyczaj wytrzymałość ok. 400 MPa.

Największa wartość naprężenia, przy której materiał zachowuje cechy sprężyste, nazywa się granicą sprężystości i dla stali jest ona zależna od składu chemicznego i obróbki. W odróżnieniu od tego, podane wyżej moduły spręŻYsto­Ści, będące stosunkiem naprężenia do wywołującego je odkształcenia jedno­stkowego, przyjmuje się jednakowe dla różnych rodzajów stali i traktuje jako tzw. stałe materiałowe.

Konstruktora interesuje zazwyczaj granica plastyczności Re, tj. ta wielkość naprężeń, przy której materiał zaczyna się odkształcać przy niewielkim wzroście

naprężeń. Granica plastyczności dla stali węglowych wynosi 200- 500 MPa. Należy podkreślić, że w stalach twardszych lub utwardzonych trudno jest uchwycić granicę Re (por. rys. 14-2b) i wówczas za umowną granicę plastyczno­ści przyjmuje się naprężenie odpowiadające wydłużeniu trwałemu 0,2%, tj. Re = R 0,2.

TwardoŚĆ jest to zdolność przeciwstawiania się materiału wciskaniu się weń przedmiotu wykonanego z tworzywa bardziej twardego. Podwyższenie twardości stali uzyskuje się przez stosowanie dodatków takich, jak: węgiel, mangan, chrom itp.

Spawalnością nazywamy właściwość umożliwiającą trwałe łączenie ele­mentów metalowych za pomocą spawania, tj. przez stapianie brzegów łączenia przy użyciu spoiwa z tego samego materiału co przedmiot spawany. Spawalność stali zależy od jej składu chemicznego, przy czym stal jest trudno spawalna, gdy Jest twarda i zawiera domieszki krzemu i manganu.

Na niektóre cechy mechaniczne stali wpływ ma temperatura. Przy niskiej temperaturze obniża się np. udarność, kujność itp., natomiast przy wysokiej temperaturze zmniejsza się bardzo wytrzymałość stali na ściskanie i rozciąganie. Zależność od temperatury, wytrzymałości doraźnej na rozciąganie R oraz granicy plastyczności Re dla stali węglowej pokazano na rys. 14-3, wpływ zaś temperatury na współczynnik sprężystości - na rys. 14-4.

. Podkreślić należy, że stal będąc materiałem ogniochronnym, ale nie ognloodpornym, mając przy tym duży współczynnik liniowej rozszerzalności

cieplnej, wywołuje przy wzroście temperatury rozpieranie otuliny i murów, prowadząc do ich zniszczenia. Wynika stąd potrzeba stosowania zabezpieczeń nośnych elementów stalowych przed działaniem ognia.

Innym niebezpiecznym zjawiskiem, mającym wpływ na wytrzymałość i trwałość konstrukcji i urządzeń metalowych jest korozja, będąca wynikiem reakcji chemicznych lub elektrochemicznych, zachodzących podczas zetknięcia metali z otaczającym je środowiskiem gazowym lub ciekłym. W zależności od mechanizmu procesu rozróżnia się korozję chemiczną i elektrochemiczną. Korozja atmosferyczna ma charakter elektrochemiczny, a końcowym produk­tem jej są tlenki żelaza. Korozja przebiega szczególnie intensywnie w powietrzu wilgotnym i powietrzu zanieczyszczonym spalinami, dymem i sadzą, zawierają­cymi agresywne składniki, jak np. tlenki siarki, dwutlenek węgla, chlorki itp. Wynika stąd potrzeba zabezpieczenia powierzchni elementów stalowych przed korozją, np. przez wykonywanie wszelkiego rodzaju powłok ochronnych w przypadku stosowania stali zwykłych lub użycie droższych stali stopowych odpornych na korozję.

14.2.4. Gatunki stali budowlanych

Stale, zależnie od ich składu chemicznego, właściwości, uspokojenia itp., są odpowiednio znakowane. Znak gatunku stali niestopowych konstrukcyjnych składa się z liter S t i cyfry porządkowej O, 3,4, 5, 61ub 7, do której, w przypadku gatunków przewidzianych do spawania, dodaje się literę S (np. StOS) oraz w przypadku określonej zawartości miedzi (z wyjątkiem StOS) dodatkowo litery Cu (np. St3SCu, St49Cu).

Stale gatunku 3 i 4 o podstawowych wymaganiach jakościowych (obniżona zawartość węgla oraz fosforu i siarki) oznacza się literą V lub W (np. St3V, St4W). Znak gatunku stali St5, St6 i St7 w przypadku określonej dodatkowo zawartości węgla, manganu i krzemu uzupełnia się na początku literą M (np. MSt5). Gatunki stali o cyfrach porządkowych 3 i 4 z literą S lub V oznacza się dodatkowo literą X (np. St3SX, St4SCuX, St3VX) w przypadku stali nieuspoko­jonej, zaś literą Y (St3SY, St3SCuY) w przypadku stali półuspokojonej. Znaki gatunku stali, w przypadku wymaganej udarności uzupełnia się na końcu znakiem odmiany plastyczności B, C, D lub U, M, J (np. St3SYU, St4WD). Znak stali węglowej wyższej jakości, przeznaczonej do patentowania t), zawiera literę D (nadruk) i liczbę określającą średnią zawartość węgla w setnych częściach procenta (np. D90).

Oznakowanie stali niskostopowych o podwyższonej wytrzymałości składa się z liczby oznaczającej średnią zawartość węgla w setnych procentach i liter określających składniki stopowe z ewentualnym dodaniem cyfry oznaczającej ich zawartość w całkowitych jednostkach procentowych (np. 34GS lub 18G2).

Przy istnieniu dodatkowych ograniczeń składu chemicznego dodaje się na końcu literę A (np. 18G2A); składniki stopowe oznaczone tutaj literami: G - mangan, Cu - miedź, V - vanad, N b - niob: Ze względów użytkowych można wydzielić następujące grupy stali budowlanych:

- stale StOS, St3SX, St3SY, 18G2, 34GS stosowane do zbrojenia betonu w postaci walcówki lub prętów gorąco walcowanych bez obróbki cieplnej.

- stal D90 stosowaną w postaci drutu, splotów i lin do zbrojenia betonu sprężonego,

- stale StOS, St3SX, St3SY, St3S, 18G2 i 18G2A stosowane w postaci blach, blach uniwersalnych, prętów i kształtowników do konstrukcji budow­lanych.

Oddzielnie należy wyodrębnić stale:

- St2N, St3N, St44N, walcówkai pręty walcowane na gorąco, stosowane głównie do wyrobu nitów,

- R, R35, R45, R45A, R50, stosowane do wyrobu rur, z tym że gatunki R35, R45, R45A przewidziane są do konstrukcji spawanych,

- 10H, 10HA stanowiące stale o zwiększonej odporności na korozję. Skład chemiczny i podstawowe właściwości mechaniczne niektórych gatunków stali zestawiono w tabl. 14-1.

Przeważającą ilość wyrobów stalowych stosowanych w budownictwie stanowią wyroby walcowane, jak blachy grube, blachy uniwersalne, blachy cienkie, kształtowniki, pręty, rury i częściowo śruby.

Mniejszą ilościowo pozycję stanowią wyroby ciągnione, do których zalicza się pręty i druty, oraz wyroby walcowane na zimno, tzn. taśmy i blachy cienkie, jak również kształtowniki gięte z blachy na zimno.

Najmniejszą pozycję stanowią wyroby drobne, jak gwoździe, nity, kołki i śruby wstrzeliwane.

14.2.5. Blachy płaskie

14.2.5.1. Blachy grube. Blachy grube (3-150 mm) walcowane na gorąco stosowane są do celów budowlanych i do konstrukcji stalowych; wykonuje się je ze stali StO, St3 (PN-88/H-84020) oraz St3M (PN-79/H-92l46).

Szerokości arkuszy blachy stopniowane są co 50 mm, przy czym najmniej­sza szerokość wynosi 700 mm. Wymiar maksymalny zależy od grubości blachy, z tym że dla grubości większych od 15 mm jest on stały i wynosi 3600 mm. Długości arkuszy są stopniowane co 100 mm, przy czym nie są one mniejsze niż 2000 mm.

Blachy ze stali gatunków StO i St3 nie mają gwarantowanej spawalności, blachy zaś ze stali gatunku l8G2 są spawalne tylko do grubości 20 mm. Arkusze blachy są cechowane przez wytłoczenie na końcu każdego arkusza znaku wytwórcy, znaku stali, numeru wytopu i znaku kontroli technicznej.

14.2.5.2. Blachy uniwersalne. Blachy uniwersalne walcowane na gorąco stosowane są do celów budowlanych, przede wszystkim w konstrukcjach stalowych, przy czym wykonuje się je ze stali w gatunkach analogicznych do

omówionych wyżej blach grubych oraz o podobnej dokładności wymiarów. Walcowane są blachy grubości 6-40 mm oraz szerokości 160-700 mm; fabrykacyjne długości blach podano w tabl. 14-2.

Blachy uniwersalne ze stali węglowych dostarczane są w stanie surowym bez obróbki cieplnej, a ze stali niskostopowych przy grubościach do 20 mm - także w stanie surowym (jeśli nie uzgodniono inaczej), natomiast powyżej 20 mm - w stanie znormalizowanym.

14.2.5.3. Blachy cienkie. Blachy cienkie (PN- 79/H-92202) grubości poniżej 3 mm, walcowane na gorąco wykonuje się ze stali węglowej konstrukcyjnej wyższej jakości (PN-81/H-92129) oraz ze stali zwykłej jakości (PN-81/H-92131); są one stosowane w budownictwie przede wszystkim do prac blacharskich. Blacha produkowana jest w arkuszach o wymiarach znormalizowanych lub w kręgach. Zalecane wymiary arkuszy w zależności od grubości blachy podano w tabl. 14-3.

Arkusze blachy powinny być obcięte równo i pod kątem prostym, jedynie blachy pochodzące z walcowni ciągłych mogą mieć brzegi wzdłuż kierunku walcowania naturalne (ewentualne obcięcia należy uzgodnić z wytwórcą). Dopuszczalne odchylenie arkusza od kształtu prostokątnego powinno się mieścić w granicach normowych odchyłek wymiarów na szerokości i długości. Odchyłkę od płaskości stanowi największy odstęp górnej powierzchni blachy od płaszczyzny, na której przeprowadza się pomiar. Za dopuszczalne uważa się odchyłki nie przekraczające 15 mm na l m - przy blachach grubości poniżej 2 mm, oraz 20 mm na l m - przy blachach grubości 2 mm i większej. . Blachy są dostarczane w paczkach o masie 5 ton, przy czym paczki powinny być mocno związane bednarką lub taśmą stalową. Jeśli wymagane jest przez zamawiającego zabezpieczenie blach przed korozją, powinny być one

przed zapakowaniem zakonserwowane przez pokrycie cienką warstwą chemicz­nie obojętnego oleju oraz dodatkowo zabezpieczone przez owinięcie papierami pakowymi lub papą. Podany sposób konserwacji wystarcza na ok. 90 dni, pod warunkiem, że opakowanie nie zostanie uszkodzone i blacha będzie składowana w pomieszczeniu zamkniętym i ogrzewanym. Blachy w kręgach grubości ~ 1,8 mm mają stopniowaną grubość i szerokość analogicznie do stopniowania arkuszy. Średnice wewnętrzne kręgu wynoszą 650 do 800 mm, zaś maksymalna średnica zewnętrzna 1350 mm. Masa kręgu wynosi 3500 do 10000 kg.

14.2.5.4. Blacha i taśma stalowa ocynkowana. Poprzednio już wspomniano, że stal wskutek reakcji chemicznych lub elektrochemicznych, zachodzących między żelazem i składnikami otoczenia, ulega łatwo korozji, w efekcie której na powierzchni wyrobów stalowych powstaje warstwa wodorotlenku żelazowego, odpadającego w miarę narastania korozji. Przy sprzyjających warunkach (wilgotne powietrze, para wodna, woda itp.) proces korozji postępuje szybko, prowadząc do zniszczenia wyrobu. Stąd, w warunkach szczególnie sprzyjających korozji, niezbędne jest stosowanie odpowiednich zabezpieczeń antykorozyjnych, np. w postaci pokryć metalicznych lub niemetalicznych. Pierwsze polegają na pokryciu powierzchni stalowej cynkiem, aluminium lub cyną, drugie zaś na jej oliwieniu lub malowaniu. Pokrycia cyną są znacznie droższe od cynkowych i dlatego blachy ocynowane ( tzw . blachy białe) nie mają normalnie zastosowania w budownictwie.

Blachę stalową ocynkowaną wykonuje się z sortymentu blach cienkich ze stali niskowęglowej zwykłej lub - po uzgodnieniu - ze stali określonego gatunku. Obustronnego ocynkowania blachy w procesie ciągłym dokonuje się przy użyciu cynku (PN- 77 /H-82200) z dodatkiem aluminium w ilości maksimum 0,2%. W zależności od nominalnej grubości powłoki cynku na pokrycie obustronne l m2 blachy zużywa się odpowiednio: 100, 200, 275, 350 i 450 g cynku, przy czym blacha poddana normowej próbie zginania nie powinna wykazywać pęknięć, odprysków, złuszczeń i rozwarstwień powłoki cynkowej. Przed ocynkowaniem powierzchnia blachy powinna być starannie wy­trawiona i wypłukana, gdyż idealna jej czystość gwarantuje dokładne przylega­nie i trwałość powłoki cynkowej.

Stosuje się dwa sposoby cynkowania blach w ciekłym cynku: mokry i suchy. W pierwszym przypadku blachę po wytrawieniu i wypłukaniu w wodzie zanurza się - bez suszenia - w kąpieli cynkowej poprzez warstwę topnika znajdującego się na powierzchni tej kąpieli. Przy sposobie suchym blachę po wytrawieniu i wypłukaniu w wodzie zanurza się w ciekłym chlorku cynkowym (topnik), a następnie - po wysuszeniu - zanurza się w kąpieli cynkowej.

Ze względu na wymagania dotyczące pokrycia powierzchni rozróżnia się klasy jakości pokrycia blach ocynkowanych: I i II. Zakwalifikowanie blachy do jednej z podanych klas uwarunkowane jest ilością i jakością dopuszczalnych wad powłoki cynkowej. Blachy II dostarcza się tylko za zgodą zamawiającego. Zależnie od możliwości wykorzystania arkusza blachy rozróżnia się dwie klasy jej jakości (PN-89/H-92125):

- pierwszą klasę jakości, do której zalicza się blachę bez istotnych wad (wymagania w tym zakresie określa PN-89/H-92125); klasa ta nie jest wyróż­niana w oznaczeniu blachy,

- drugą klasę jakości, do której zalicza się blachę z wadami umoŻ­liwiającymi wycięcie z zamówionego arkusza i elementu o powierzchni 75% lub dwu elementów o łącznej powierzchni nie mniejszej niż 80% arkusza (wymagania w normie jw.). Blachę tej klasy oznacza się symbolem 2.

Istotną cechą stanowiącą podstawę kolejnego zróżnicowania blachy jest jej tłoczność. Rozróżnia się blachy: nietłoczne (bez wyróżnika oznaczenia, płytko tłoczne (P), tłoczne (T), głęboko tłoczne (G) i bardzo głęboko tłoczne (B). Dalsze zróżnicowanie blachy ocynkowanej wynika z rozróżnienia dokład­noŚci wykonania wymiarów blachy (zwykła dokładność - bez oznaczenia oraz podwyższona dokładność - oznaczenie symbolami odpowiednio: pg, ps i pI dla grubości, szerokości i długości) oraz sposobu zabezpieczenia jej powierzchni (powierzchnia naoliwiona - oznaczenie "oliw", powierzchnia pasywowana - oznaczenie "pas", powierzchnia nie zabezpieczona - bez oznaczenia).

W tablicy 14-4 podano wymiary blachy dostarczanej w arkuszach, natomiast w tabl. 14-5- blachy dostarczanej w kręgach. Wymiary w nawiasach nie są zalecane.

Grubość taśm stalowych jest taka sama jak blach, szerokość zaś wynosi: 50, 100, 150, 200, 300, 400 i 500 mm.

Blacha w arkuszach powinna być dostarczana w paczkach o masie do 5 ton, związanych poprzecznie w sposób trwały w nie mniej niż dwu miejscach taśmą ciętą z blachy ocynkowanej. Kręgi blachy należy wiązać przynajmniej w dwu miejscach taką samą taśmą.

Masa kręgu wynosi 2,5 do 15,0 ton.

Podstawowe zabezpieczenie przed powstawaniem białej rdzy w czasie transportu i składowania można uzyskać przez pokrycie blachy cienką warstwą oleju lul przez obróbkę w roztworze kwasu chromowego (pasywowanie). Cynk Jest wrazliwy na kwasy (ulega korozji), nawet słabo stężone,...