ورق St52 ؛ آشنایی با کاربرد و ویژگی‌های آن

ورق St52 به علت کاربرد فراوان در صنایع اصلی و بالا دستی جزء ورق‌های ساختاری و زیربنایی محسوب می‌شود. ورق فولادی عمدتا از بیلت و یا تختال تولید می‌شود. از این محصول در ساخت پروفیل و انواع لوله‌ها استفاده می‌شود. به طور کلی ورق فولادی با دو روش نورد گرم و سرد تولید می‌شود. ورق‌های نورد گرم که دارای درجات و مقاومت‌های متفاوتی می‌باشند، به ورق سیاه معروف هستند. در مقاله ای ورق سیاه چیست در مورد مشخصات کلی این ورق ها بیشتر بدانید اما در این مقاله ما در مورد یکی از انواع ورق‌های سیاه که ورق St52 نام دارد بیشتر بحث خواهیم کرد.

*** ورق St52 چیست؟

این نوع از ورق در دسته ورق‌های آلیاژی قرار می‌گیرد که در بازار به “ورق صنعتی و یا فولاد منگنز کم کربن” معروف است. ورق St52 از انواع ورق‌های سیاه بوده که به دلیل اضافه شدن عناصر سیلسیوم و منگنز نسبت به سایر ورق‌های آلیاژی در برابر پیچش و خمش مقاوم‌تر می‌باشد. این ورق دارای خاصیت ارتجاعی و تحمل وزن می‌باشد. خاصیت ارتجاعی آن به دلیل داشتن عنصر منگنز می‌باشد. ورقSt52 به شکل‌های مختلف عرضه می‌شود. از مقاطع رایج و پرکاربرد این ورق می‌توان به تسمه و چهارپهلو اشاره کرد.

*** مراحل تولید ورق St52

بعد از تولید شمش‌های فولادی، آنها را گرم می‌کنند و با دستگاه نورد اولیه برای ایجاد تختال، شمشال یا شمش آماده می‌شوند. برای تولید نوارهای مسطح فولادی، تختال‌ها تا حدود دمای ۱۳۱۵ درجه سانتیگراد گرم شده و در خط نورد قرار می‌گیرند. یک دسته غلتک پیش از نورد ضخامت تختال را تا حدود یک اینچ کاهش می‌دهد. این تختال‌ها مجددا با یک دسته غلتک نهایی تا حدود ۱/۰ اینچ نورد می‌شوند و به صورت کلاف در می‌آیند.

تختال باید به اندازه کافی گرم نگه داشته شود؛ لذا اکسید آهن تشکیل شده روی سطح نوار با پاشیدن آب پرفشار در راه مرحله از نورد از سطح جدا می‌شود. اگر این پوسته جدا نشود ممکن است برای سطح نهایی ورق نورد سرد شده مضر باشد.

تاثیرات نورد گرم در شمش‌های فولادی عبارتند از: شکستن ساختار ستونی درشت شمش های ریخته شده، همگن سازی جدایش شاخه‌ای هنگام ریخته گری، بسته شدن تخلخل‌ها و جوش خوردن مک‌ها، شکستن آخال ها، کشیدگی در جهت نورد و مجدد ریز دانه شدن در صورت نزدیکی دمای نهایی به دمای تبلور.

بیشتر ورق‌های نورد گرم که باید با کار سرد ضخامت آن‌ها را کاهش داد برای حذف پوسته‌های ناشی از نورد گرم اسیدشویی می‌شوند، در این فرآیند که معمولا پیوسته است ورق در حمام اسیدی قرار گرفته، بعد از اسیدشویی با آب شسته شده و در هوا خشک و با روغنکاری کلاف می‌شود.

برای تولید محصولات ورقی با نورد سرد، نوار نورد گرمی که اسیدشویی شده است بین ۴۰ تا۷۰ درصد نورد می‌شود. خطوط نورد سرد جدید ورق هایی با کیفیت سطحی مطلوب، شکل خوب و اندازه های قابل کنترل تولید می‌کنند. برای تولید ورق‌های فولادی کم کربن در صورت لزوم ترکیب شیمیایی، عملیات ساخت و عملیات گرمایی می‌تواند تغییر کند.

*** انواع ورق St52

به طورکلی ورق از جنس فولاد St52 به سه نوع تقسیم می‌شود که در ادامه به توضیح هرکدام خواهیم پرداخت.

*** ورق فولادی St52-3

این محصول رایج‌ترین نوع ورق فولادی St52 می‌باشد. ترکیبات شیمیایی این ورق شامل کمتر از ۰٫۲۲ درصد کربن، ۰٫۵۵ درصد سیلیسیم، کمتر از ۱٫۶ درصد منگنز، کمتر از ۰٫۰۲۵ درصد فسفر و سولفور، ۰٫۰۵ درصد وانادیم، ۰٫۰۳ درصد نیوبیم و تیتانیم و بقیه آن آهن می‌باشد.

*** ورق کربن استیل St52

این نوع از ورق معمولا با ضخامت‌های ۸ تا ۱۵۰ میلیمتر، عرض‌های ۱۱۰۰ تا ۴۵۰۰ میلیمتر و طول‌های ۲۵۰۰ تا ۲۴۰۰۰ میلیمتر در بازار عرضه می‌شود. عموما از این نوع ورق در صنعت مخزن سازی و ساختمان سازی استفاده می‌شود.

*** ورق رول St52

این نوع از ورق St52 در واقع یک فولاد کم آلیاژ با استحکام بالا می‌باشد که می‌تواند با سایر فولادهای قابل جوشکاری، جوش بخورد. این نوع از ورق فولادی مطابق با تقاضا و نظر مشتری در اندازه و اشکال مختلف تولید می‌شود. ویژگی مهم این نوع از ورق، کارایی آن در دمای بسیار پایین می‌باشد.

*** ترکیب شیمیایی ورق St52 و تاثیر آن بر خواص

ورق فولادی St52 دارای عناصر مختلفی است که با افزایش یا کاهش درصد عناصر تشکیل دهنده و خواصی که ایجاد می‌کند، می‌توان از آن در صنایع مختلف استفاده کرد. در زیر به عناصر تشکیل دهنده این ورق فولادی و خواص آنها اشاره شده است.

*** فسفر

این عنصر خاصیت ماشینکاری، براده بری و استحکام در حالت گرم را در ورق فولادی افزایش می‌دهد.

*** گوگرد

گوگرد سبب افزایش قابلیت ماشینکاری ورق فولادی می‌شود اما اثری بر استحکام کششی ورق St52 ندارد.

*** سیلیسم

این عنصر سبب افزایش استحکام، بهبود مقاومت به سایش و خاصیت ارتجاعی ورق فولادی St52 می‌شود. باید توجه داشت که افزایش بیش از اندازه از این عنصر سبب کاهش شکل‌پذیری ورق خواهد شد.

*** کربن

کاهش کربن در فولاد، قابلیت جوشکاری و ماشینکاری را در این ورق فولادی افزایش می‌دهد.

*** منگنز

این عنصر سختی و استحکام نهایی فولاد را افزایش می‌دهد. افزودن منگنز، خشک شدن بحرانی را کاهش می‌دهد که این امر موجب افزایش استحکام ورق می‌شود. اضافه کردن منگنز به هر مقطع فولادی سبب افزایش خاصیت جوشکاری و آهنگری آن می‌شود.

*** تولید باکیفیت‌ترین ورق St52 با عملیات اکسیژن زدایی و گوگرد زدایی

به طور طبیعی مقدار مشخصی اکسیژن در فولاد وجود دارد، که این میزان اکسیژن باعث تردی و شکنندگی ورق های فولادی می‌شود. بهتر است بدانید که هر چه میزان اکسیژن در فولاد کمتر باشد، کیفیت فولاد بهتر خواهد بود.

فولادها پس از اکسیژن زدایی به سه دسته کلی تقسیم می‌شوند:

• فولاد کاملا آرام
• فولاد نیمه آرام
• فولاد ناآرام

اکسیژن موجود در فولاد کاملا آرام به میزان قابل توجهی کاهش پیدا کرده است. میزان اکسیژن در فولاد نیمه آرام متوسط می‌باشد. در فولاد ناآرام مقادیر زیادی از اکسیژن وجود دارد.

استفاده از گوگرد نیز منجر به افزایش تردی و شکنندگی فولاد می‌شود. برای حذف این ویژگی بایستی میزان گوگرد را کاهش داد. برای عملیات گوگرد زدایی مقداری کاربید کلسیم و یا سیلیسید کلسیم به آهن مذاب و یا فولاد اضافه می‌شود.

*** کاربرد ورق St52

این ورق فولادی در صنایع مختلف کاربردهای زیادی دارد که با شناخت ظاهر و استانداردهای این ورق برای فعالان این عرصه و با توجه به این که در قسمت‌های مختلفی از صنایع استفاده می‌شود؛ می‌توان موارد زیر را نام برد:

• ساخت ریل قطار
• بدنۀ جرثقیل‌ها
• اسکلت پل‌ها
• شاسی ماشین‌های سنگین
• دیواره قطعات صنعتی (مانند انواع مخزن)
• ساخت اجزای پلت فرم‌ها
• تجهیزات بالابر
• توربین‌های بادی
• سازه‌های دریایی و زیرزمینی
• سازه‌های فلزی ( بدلیل قابلیت جوش پذیری خوب)
• لوله کشی یا ساخت خطوط لوله انتقال
• ساخت مخازن مخازن تحت فشار
• ساخت و سازهای عمرانی
• ساخت انواع کانتینر
• ساخت خودرو و ماشین سازی

*** استاندارد نامگذاری ورق St52

استاندارد نامگذاری این ورق براساس استاندارد DIN EN 10027 آلمان می‌باشد. عددی که پس از حروف st می‌آید، نشان دهنده میزان تنش نهایی فولاد است که یکای آن کیلوگرم بر میلی‌متر مربع تعریف می‌شود. تنش تسلیم فولاد st52 معادل ۳۶۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع بوده و میزان تنش نهایی آن معادل ۵۲۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع است. این ورق با گرید St52 شناخته می‌شود که گاهی در کنار گرید آن عدد یک تا سه دیده می‌شود که بیانگر درجه کیفیت فولاد می‌باشد. هرچه این عدد بزرگتر باشد، فولادسازی بهینه‌تر بوده و ناخالصی کمتر خواهد بود. در ادامه در جدول زیر استانداردها و گریدهای معادل ورق St52 را مشاهده می‌کنید.

*** خواص فیزیکی و مکانیکی ورق فولادی St52

چگالی این ورق ۷٫۸۵ گرم بر سانتیمتر مکعب و ضریب الاستیسیته آن  ۲۱۰ نیوتن بر میلیمتر مربع است. دمای بازگشت ۸۶۰-۸۹۰  درجه سانتیگراد و سخت شدن از دمای ۸۶۰-۸۹۰ درجه سانتیگراد شروع می‌شود و سپس بوسیله آب یا روغن کوئنچ میشود. همچنین دمای فرجینگ این ورق ۸۵۰- ۱۰۵۰ درجه سانتیگراد است. این فولاد علاوه بر ویژگی‌های ذکر شده از خصوصیت‌های مهم دیگری مانند مقاومت در برابر پیچش و خمش، تحمل وزن و خاصیت ارتجاعی بهره مند است. به همین دلیل از این ورق در کاربردهای زیربنایی مختلفی در صنایع مهم استفاده می‌شود.

خواص فیزیکی ورق فولاد St52 منحصرا در جدول زیر آورده شده است:

مقاومت کششی ۴۹۰-۶۳۰ مگاپاسکال و قدرت تسلیم بیش از ۳۵۵ مگاپاسکال از خواص مکانیکی ورق ST52 است. خواص مکانیکی این نوع فولاد با بررسی دو پارامتر تنش تسلیم و مقاومت کششی بررسی می‌شود. به این صورت که حداکثر تنشی که فولاد در هنگام کشش یا کشیدن قبل از شکستن در برابر آن مقاومت می‌کند اندازه گیری شده و به آن مقاومت کششی گفته می‌شود. همچنین حداکثر تنشی که می‌تواند قبل از شروع دائمی تغییر شکل اعمال شود، قدرت تسلیم نامگذاری می‌شود.

خواص مکانیکی نیز با توجه به مباحث گفته شده و تاثیر عناصر به دو حالت کمی و کیفی به قرار زیر است:

*** مقایسه ورق St37 و St52

یکی از ابهاماتی که در صنعت وجود دارد، تفاوت ورق St37 با St52 است. علی رغم خواصی که برای ورقSt52 وجود دارد، فولاد ساختمانی مورد استفاده در ایران عمدتا از نوع St37 است. قیمت ورق st52 و st37 و وزنی این دو ورق با هم برابرند. اما از نظر استحکام، ورق‌های St52 به دلیل داشتن عناصر آلیاژی بیشتر، استحکام بیشتری دارند.

استفاده از ورق St52 به جای St37 معمولا موجب کاهش وزن فولاد مصرفی می‌شود. از این رو کاربرد آن پیشرفت خوبی در سال‌های اخیر داشته است. اما کاربرد آن بیشتر جنبه صنعتی داشته است تا ساختمانی.

وجود عناصر آلیاژی بیشتر در ورق St52، باعث ریزتر شدن ساختمان بلوری آهن و در نتیجه افزایش استحکام آن می‌شود. همچنین داشتن خواص جوشکاری مناسب، آن را برای استفاده صنعتی مناسب‌تر می‌کند. در مقابل ورق سیاه St37 انعطاف‌پذیری کمتر و صلبیت بیشتری دارد که آن را برای استفاده ساختمانی مناسب‌تر می‌کند.

*** نتیجه گیری

ورق St52 یکی از انوع ورق‌های سیاه می‌باشد که با توجه به آلیاژی بودن و عناصر سازنده آن دارای خواص منحصربه فردی می‌باشد. این ورق در مقایسه با ورق St37 گرانتر و با خاصیت بهتری می‌باشد. امیدواریم تا با مطالعه مقاله فوق پاسخ تمام سوا‌ل‌هایتان پیرامون ورق St52، کاربردها و ویژگی‌های آن دریافت کرده باشید.