Сортамент квадратных труб и область их применения

Фасонный прокат широко применяется в машиностроении, изготовлении металлических конструкций, строительстве и водоснабжении. Самый популярный вид конструкционного стального профиля — квадрат. Сортамент стальных квадратных труб очень широк и многообразен. Они гораздо прочнее круглых. Очень важно знать свойства популярного вида стального проката. Кроме того, необходимо научиться правильно вычислять вес мерного отрезка готовой продукции. Обо всём этом можно узнать из данной статьи.

Основные характеристики и назначение квадратного профиля

Трубы квадратного сечения изготавливаются на металлургических заводах. Технология производства — вальцовка выпуклых заготовок (ГОСТ 8639-82). Отличительные особенности:

• большая прочность;
• высокая степень устойчивости к изгибным нагрузкам.

Основной материал для изготовления — углеродистые (ГОСТ 9045, 380, 1050) и низколегированные (ГОСТ 19281 – 10ХСНД, 09Г2С; ГОСТ 4543 – 30ХГСА, 10Г2) марки стали. В качестве легирующих добавок применяются различные химические элементы. В стандартах содержатся требования к квадратным готовым изделиям:

• химический состав;
• внешний вид;
• класс точности изготовления;
• предельные нагрузки.

Для квадрата критически важным является соблюдение принципа равномерности при распределении нагрузок по сечению заготовки. Его прочностные характеристики, несмотря на полую внутреннюю структуру, гораздо выше, чем у других видов проката. Квадратный профиль прочнее других, так как у него высокие показатели радиуса инерции по периметру, а также площади поперечного сечения готового изделия.

*

Главный физический показатель, отражающий отношение изгибной жёсткости к аналогичному показателю при сжатии, — радиус инерции квадратного профиля. Наиболее экономичны профили с равными друг другу наименьшим/наибольшим радиусами инерции. Равенство центральных моментов инерции — гарантия отличного показателя прочности.

Важной физической характеристикой равностороннего профиля является момент сопротивления. Его правильный расчёт поможет избежать ошибок в процессе монтажа конструкции. Для широкостенных труб моментом инерции является разность между четвёртой степенью длины внешней/внутренней стенок, разделённая на шесть длин внешней стенки. Момент сопротивления тонкостенной трубы – это квадрат внешней длины, умноженный на 4/3 её толщины.

Сортамент выпускаемой продукции

Равносторонний по длине/ширине стальной профиль бывает трёх видов:

1) Холоднодеформированный бесшовный.

Изделия, изготавливаемые таким способом из углеродистой стали, не отличаются высоким качеством. Наиболее привлекательная характеристика таких изделий – низкая себестоимость. Сортамент включает 17 типоразмеров. Размер стороны может колебаться от 10 до 120 мм. Каждый из типоразмеров может иметь различную толщину стенки – от 1 до 8 мм.

2) Горячедеформированный бесшовный.

Методом температурной деформации получают готовую продукцию типоразмеров от 30 до 160 мм. Кристаллическая структура металла при нагреве не изменяется, а качество намного выше, чем при холодной деформации. Стенки могут иметь толщину от 4 до 14 мм.

3) Электросварной.

Труба профильная равносторонняя с прямым сварным швом, изготавливаемая с применением высокочастотной автоматической электросварки, имеет 15 типоразмеров. Толщина стенки колеблется от 1 до 5 мм. Профиль может иметь сечение сторон от 10 до 100 мм.

 Для нужд заказчиков порезка готовых изделий производится на два типа:

• немерная длина – от 4,0 м до 12,5 м (горячедеформированные бесшовные), от 1,5 м до 9,0 м (холоднодеформированные бесшовные и электросварные);
• мерная длина – от 4,0 м до 12,5 м (горячедеформированные бесшовные), от 4,5 м до 11,0 м (холоднодеформированные бесшовные), от 5,0 м до 9,0 м (электросварные).

Все вышеуказанные показатели длин мерных/немерных отрезков строго регламентируются требованиями стандарта.

Согласно ГОСТ 19903-2015 готовая продукция равностороннего сечения может иметь следующие предельные величины отклонений:

• для профиля шириной менее 100 мм — ±1,0, но не менее ±0,5 мм.
• для профиля шириной более 100 мм — ±0,8 мм.

Также применяются допуски:

• на радиус внешнего закругления t;
• на отклонение от прямого угла 90^о.

Сфера применения труб квадратного сечения

Подавляющее большинство стального проката с равными гранями используется в строительстве. Он применяется при возведении каркасных металлических конструкций различного типа:

• беседок;
• козырьков;
• навесов;
• ворот;
• заборов;
• теплиц;
• эстакад.

Благодаря равным сторонам мерные отрезки очень удобно соединяются между собой. При креплении можно использовать муфтовые или болтовые соединения. Кроме того, полый квадрат с равными гранями может применяться в качестве усиленного крепления опалубки для застывания бетонной массы.

*

В промышленности из стального квадрата изготавливают различные рамные конструкции. Например, из отрезки небольшого сечения используются для монтажа каркасов тентованых грузовых автомобилей. С появлением большого количества различных видов фурнитуры квадрат стал широко применяться при изготовлении мебели. Профиль при этом проходит дополнительную обработку:

• хромирование;
• цинкование;
• нанесение полимерного покрытия.

Как рассчитать вес погонного метра трубы из квадратного профиля

Важнейшую роль для соблюдения параметров прочности конструкций играет правильный расчёт веса металлопроката. Он нужен для того, чтобы спланировать расходы. Если прокат реализуется в погонных метрах, то при математических расчётах прочности используется исключительно характеристика веса в килограммах или тоннах. В зависимости от того, каков расчётный вес профиля, можно легко определить наиболее удобный способ его транспортировки.

Существуют три способа расчёта веса металлического профиля:

1. Табличный.
2. Формульный.
3. Компьютерный.

Все способы расчёта основаны на постоянной величине плотности готовой стали – 7850 кг/м³. Табличный расчёт основан на ранее произведённых и включённых в состав ГОСТ расчётах с использованием постоянных величин. На самом деле данные о размерах заготовки, толщине стенок и радиусе кривизны углов могут различаться для каждого отдельно взятого образца. Поэтому данный способ считается теоретическим, и не позволяет получить информацию о точном о весе мерного отрезка.

Для удобства расчёта веса металлической конструкции применяется онлайн калькулятор. Это специальная программа для осуществления инженерных расчётов. Найти её в Интернете очень просто. Она, как правило, учитывает все нюансы. Для начала работы требуются три основных параметра мерного отрезка готовой продукции:

• Длина;
• высота (ширина);
• толщина стенки.

Программа самостоятельно рассчитывает три показателя:

• радиус инерции;
• момент инерции;
• момент сопротивления.

Задачей расчёта является установление веса отрезка квадрата заданной длины.

Наиболее точным с математической точки зрения является формульный расчёт. Вес 1 метра квадратной трубы составляет:

m = 2*h*(A+B)*q

В данной формуле

m – масса одного метра, кг.

h – толщина стенки профиля, м.

A и B – равные друг другу величины высоты и ширины, м.

q – величина плотности стали, кг/м³.

*

Как правило, результат формульного расчёта отличается от данных, которые указываются в таблице. Это объясняется тем, что в формулу не включены радиусы искривления внутри/снаружи мерного отрезка. Стального профиля с идеально прямыми углами не бывает. Более точно учитывают все нюансы формы и размеров при расчёте веса 1 метра таблицы ГОСТ. Очень важно правильно подобрать онлайн калькулятор.

Преимущества и недостатки квадратного стального профиля

Металлическим конструкциям, которые монтируются с применением готовых изделий квадратного сечения из низколегированных сталей, характерны следующие эксплуатационные качества:

• механическая прочность.
• долговечность.
• высокая коррозионная стойкость.
• небольшая материалоёмкость.
• удобство обработки и монтажа.

Большой сортамент изделий, изготовленных в соответствии с ГОСТ 8639-82, позволяет выбрать необходимые мерные отрезки для монтажа самых сложных конструкций. Квадрат имеет очень хорошие показатели на противодействие изгибу и скручиванию. Трубы квадратного сечения эксплуатируются в различных условиях.

Недостатком готовой продукции является высокая подверженность коррозии труб, изготовленных из нелегированных марок стали методом холодной деформации. Кислород оказывает негативное влияние на равносторонние стальные трубы. Для противодействия коррозии, их необходимо подвергать дополнительной обработке.

Применение квадратного профиля существенно облегчает производственный процесс. Сборка каркасных конструкций производится гораздо быстрее. Прочность таких соединений находится на очень высоком уровне благодаря прогрессивным методам изготовления и последующей термической и термохимической обработки.