Шестигранник Ст35

Шестигранник Ст35: технические характеристики, стандарты и применение в электротехнике

Шестигранник Ст35 представляет собой калиброванный стальной прокат в форме правильного шестигранного сечения, изготавливаемый из конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества марки Ст35 по ГОСТ 380-2005 (или его актуальным редакциям). Данный материал не является специализированным электротехническим, однако нашел широкое и критически важное применение в кабельной и электротехнической промышленности, а также в энергетике в целом, в первую очередь, в качестве материала для производства токопроводящих болтов, гаек, шпилек и иных крепежных элементов ответственных соединений.

Марка стали Ст35: химический состав и основные свойства

Марка Ст35 относится к группе сталей с содержанием углерода около 0.35%, что определяет ее баланс между прочностью, пластичностью и обрабатываемостью. Буквенное обозначение «Ст» указывает на «сталь обыкновенного качества», цифра 35 – на среднее содержание углерода в сотых долях процента. Для электротехнического крепежа ключевыми являются не электрические, а механические свойства и технологичность.

Химический состав по ГОСТ 380-2005 (выплавка мартеновская, конвертерная или электропечная):

Углерод (C): 0.32–0.40%
Кремний (Si): 0.17–0.37%
Марганец (Mn): 0.50–0.80%
Фосфор (P), не более: 0.035% (повышенное качество – 0.030%)
Сера (S), не более: 0.040% (повышенное качество – 0.030%)
Мышьяк (As), не более: 0.08%
Азот (N), не более: 0.008%

Шестигранник из Ст35 поставляется в соответствии с ГОСТ 2879-2006 «Прокат стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент». Номинальные размеры шестигранника определяются размером под ключ (расстоянием между параллельными гранями) и варьируются от 8 до 100 мм. Для крепежа наиболее востребованы размеры от 8 до 36 мм.

Механические свойства шестигранника и готового крепежа после термообработки

В состоянии поставки (горячекатаный или калиброванный) шестигранник Ст35 имеет следующие приблизительные механические характеристики: предел прочности σ_в ~ 540 МПа, предел текучести σ_т ~ 320 МПа, относительное удлинение δ ~ 20%. Однако для использования в силовом электротехническом крепеже материал практически всегда подвергается объемной термообработке – улучшению (закалка + высокий отпуск). Это кардинально меняет его свойства.

После термообработки крепежные изделия из Ст35 должны соответствовать классу прочности 6.6 по ГОСТ Р ИСО 898-1-2014 (аналог ISO 898-1).

Сравнительная таблица свойств шестигранника Ст35 до и после термообработки под класс прочности 6.6
Параметр	Состояние поставки (прокат)	После термообработки (класс прочности 6.6)
Предел прочности, σ_в, МПа (Н/мм²), мин.	~540	600
Предел текучести, σ_т, МПа (Н/мм²), мин.	~320	360
Относительное удлинение, δ₅, %, мин.	~20	16
Твердость по Бринеллю, HB	152–207	187–229 (max для класса 6.6)
Ударная вязкость, KCU, Дж/см²	Не нормируется	~50 (типовое значение после отпуска)

Применение в кабельной и электротехнической продукции

Основная сфера использования шестигранника Ст35 – производство метизов для сборки и монтажа электрооборудования. К ним предъявляются жесткие требования по стабильности усилия затяжки, стойкости к вибрации, коррозии и сохранению проводимости в контактном соединении.

Болты и шпильки для силовых шинных соединений: Соединения сборных шин в распределительных устройствах (РУ) 6-35 кВ, крепление наконечников кабелей к выводам аппаратов и трансформаторов. От качества и прочности болта зависит постоянство контактного давления, что напрямую влияет на переходное сопротивление и тепловыделение.
Крепеж для корпусов высоковольтного оборудования: Болты и шпильки для фланцевых соединений баков силовых трансформаторов, выключателей, изоляторов.
Элементы заземляющих устройств: Болты для соединения полос заземления, крепления заземляющих проводников к электрооборудованию.
Крепеж для опорных конструкций ЛЭП и КЛ: Анкерные болты, элементы сборки металлоконструкций подстанций.
Стандартный крепеж для сборки шкафов, щитов, панелей управления: Там, где требуется повышенная прочность по сравнению с низкоуглеродистыми сталями.

Требования к крепежу из Ст35 в энергетике

Крепежные изделия, изготовленные из шестигранника Ст35, должны соответствовать ряду нормативных документов:

ГОСТ Р ИСО 898-1-2014: Определяет механические свойства крепежных изделий из углеродистых и легированных сталей.
ГОСТ 1759.4-1987 (или более новые ТУ): Устанавливает требования к покрытиям крепежа. Для защиты от коррозии чаще всего применяется цинкование (горячее или электролитическое), хроматирование, фосфатирование. В агрессивных средах возможно использование кадмирования.
Стандарты предприятий и отраслевые нормы: Например, технические условия на конкретные изделия (болты заземляющие, шпильки для трансформаторов), которые могут ужесточать требования к однородности структуры, отсутствию дефектов на поверхности (забоин, волосовин), которые могут стать концентраторами напряжений.

Преимущества и ограничения материала Ст35 для электротехнического крепежа

Преимущества:

Оптимальное соотношение цены и прочности: Более дешев, чем легированные стали (40Х, 30ХМА), но существенно прочнее сталей Ст3, Ст20.
Хорошая технологичность: Отлично поддается механической обработке (точение, нарезка резьбы) и термообработке, что позволяет получать изделия с заданными и стабильными свойствами.
Достаточная вязкость после улучшения: Устойчивость к хрупкому разрушению и динамическим нагрузкам, что критически важно в вибрационных условиях работы электрооборудования.
Широкая доступность: Прокат марки Ст35 является массовым продуктом металлургических предприятий.

Ограничения:

Ограниченная коррозионная стойкость: Как и все углеродистые стали, требует обязательного защитного покрытия для эксплуатации в атмосферных условиях или агрессивных средах.
Предел рабочих температур: Рекомендуется для работы в диапазоне от -40°C до +400°C. При более высоких температурах происходит отпускная хрупкость и потеря прочности. Для работы при повышенных температурах (например, вблизи мощных нагревающихся элементов) применяют легированные стали.
Не является нержавеющей или немагнитной сталью: Не применяется в средах с высокой агрессивностью (химическая промышленность) и в областях, где требуется немагнитность (специальное оборудование).

Контроль качества и приемка

При закупке шестигранника Ст35 для производства крепежа или готового крепежа проверяются следующие параметры:

Геометрия: Размер под ключ, прямолинейность, отсутствие скручивания.
Химический состав: Проверка спектральным анализом на соответствие ГОСТ 380.
Механические свойства: Испытания на растяжение, измерение твердости (чаще всего по Бринеллю или Роквеллу) для подтверждения класса прочности.
Качество поверхности: Отсутствие раковин, трещин, плён, закатов. Допускаются незначительные дефекты в пределах норм ГОСТ 2879.
Качество покрытия: Толщина, адгезия, внешний вид по ГОСТ 9.307 (для цинковых покрытий).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем шестигранник Ст35 отличается от шестигранника Ст3?

Основное отличие – содержание углерода и, как следствие, прочностные характеристики. Сталь Ст3 – низкоуглеродистая (до 0.22% C), более пластичная и менее прочная. После термообработки крепеж из Ст3 не может достичь класса прочности 6.6, обычно ограничивается классом 4.6 или 5.6. Ст35, благодаря более высокому содержанию углерода, после закалки и отпуска стабильно обеспечивает класс прочности 6.6 и выше, что делает ее предпочтительной для ответственных силовых соединений в энергетике.

Почему для электротехнического крепежа часто выбирают именно класс прочности 6.6?

Класс прочности 6.6 является оптимальным по соотношению «прочность/пластичность/цена» для большинства статических и динамических нагрузок в электроустановках. Он обеспечивает необходимое усилие затяжки для создания стабильного контактного давления в шинных соединениях, при этом сохраняет достаточный запас пластичности для восприятия вибраций и предотвращения хрупкого разрушения. Более высокие классы (8.8, 10.9) требуют применения легированных сталей, что удорожает крепеж и не всегда оправдано.

Какое защитное покрытие лучше для болтов из Ст35 в уличных условиях?

Для атмосферных условий наиболее надежным является горячее цинкование (толщина покрытия 40-120 мкм). Оно обеспечивает как барьерную, так и протекторную (катодную) защиту. Электролитическое цинкование (толщина 6-15 мкм) с последующим пассивированием подходит для внутренних помещений с неагрессивной средой. В условиях промышленной агрессивной атмосферы или при контакте с агрессивными средами может рассматриваться кадмирование, однако его применение сокращается из-за экологических норм.

Можно ли использовать крепеж из Ст35 для соединения алюминиевых шин?

Да, это стандартная практика. Однако критически важно использовать крепеж с защитным покрытием (цинк, кадмий) для предотвращения гальванической коррозии. Дополнительно, согласно ПУЭ и инструкциям по монтажу, рекомендуется применять упругие шайбы (пружинные, тарельчатые) или контргайки для компенсации ползучести алюминия и поддержания постоянного давления в соединении.

Как правильно выбрать момент затяжки для болта М20 из Ст35 класса прочности 6.6?

Момент затяжки зависит от класса прочности, диаметра резьбы, коэффициента трения и типа смазки. Для болта М20 класса 6.6 без покрытия со стандартным коэффициентом трения ориентировочный момент затяжки составляет 400-500 Н·м. Для точного определения необходимо руководствоваться данными производителя крепежа или стандартами (например, ГОСТ Р 52644). Для оцинкованного крепежа момент затяжки может быть на 15-20% ниже из-за лучшего скольжения. На критичных соединениях рекомендуется использовать динамометрический ключ.

Что означает маркировка на головке болта, изготовленного из Ст35?

На головке болта, соответствующего ГОСТ Р ИСО 898-1, должна быть выбита маркировка, указывающая на класс прочности. Для класса 6.6 это две цифры, разделенные точкой: «6.6». Первая цифра, умноженная на 100, указывает на минимальный предел прочности в МПа (6 100 = 600 МПа). Вторая цифра, умноженная на 10, указывает на отношение предела текучести к пределу прочности в процентах (6 10 = 60%, т.е. σ_т = 0.6

σ_в = 360 МПа). Также может присутствовать клеймо производителя.

Каковы альтернативы шестиграннику Ст35 для особых условий?

Для более тяжелых условий эксплуатации применяются материалы на основе легированных сталей:

Класс прочности 8.8: Стали 35Х, 38ХА (закалка + отпуск).
Класс прочности 10.9: Стали 40Х, 40ХН, 30ХМА.
Для повышенных температур (до 600°C): Стали 35ХМ, 25Х1МФ.
Для коррозионно-активных сред: Нержавеющие стали аустенитного класса А2 (АISI 304), А4 (АISI 316).
Для зон сильного магнитного поля: Немагнитные сплавы на основе меди (латунь, бронза) или аустенитные нержавеющие стали.

В заключение, шестигранник Ст35 остается базовым и экономически эффективным материалом для производства широкой номенклатуры крепежных изделий в энергетике. Его правильный выбор, термообработка до требуемого класса прочности, нанесение соответствующего защитного покрытия и монтаж с соблюдением норм затяжки являются обязательными условиями для обеспечения надежности, долговечности и безопасности электрических соединений и конструкций.