Сортовой прокат полоса 4 мм

Сортовой прокат: полоса стальная 4 мм. Технические характеристики, стандарты и применение в электротехнике и энергетике

Стальная полоса толщиной 4 мм относится к категории сортового проката широкого назначения и является одним из базовых конструкционных материалов в электротехнической и энергетической отраслях. Ее применение обусловлено оптимальным сочетанием механической прочности, технологичности и стоимости. В контексте электротехники полоса 4 мм чаще всего используется для изготовления шин (шинопроводов), заземляющих устройств, элементов силовых конструкций, крепежных и монтажных деталей.

Основные стандарты и марки стали

Качество и характеристики стальной полосы регламентируются рядом государственных стандартов (ГОСТ) и технических условий (ТУ). Выбор стандарта зависит от требуемых свойств конечного изделия.

• ГОСТ 103-2006 «Полоса стальная горячекатаная». Это основной стандарт для полос общего назначения. Регламентирует сортамент (размеры), предельные отклонения, механические свойства для полос из углеродистых сталей обыкновенного качества (Ст0, Ст3кп/пс/сп) и качественных конструкционных сталей.
• ГОСТ 535-2005 «Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества». Определяет общие технические условия, химический состав и классы прочности.
• ГОСТ 27772-2015 «Прокат для строительных стальных конструкций». Применяется для полос, используемых в несущих конструкциях, где важны расчетные сопротивления (стали марок С235, С245, С255 и др.).
• ТУ 14-1-3023-80, ТУ 14-1-5254-94 и др. Для полос из специфических сталей, включая нержавеющие (например, 12Х18Н10Т) или для особых условий эксплуатации.

Для электротехнических шин чаще применяется не просто горячекатаная полоса, а шинная полоса, которая может производиться по отдельным ТУ, предусматривающим особые требования к качеству кромки (она может быть обрезной или необрезной) и состоянию поверхности для улучшения контактных свойств.

Сортамент и геометрические параметры полосы 4 мм

Толщина 4 мм является одной из наиболее востребованных в линейке сортамента. Ширина полосы может варьироваться в широких пределах. Основные стандартные ширины для полосы толщиной 4 мм по ГОСТ 103-2006 представлены в таблице.

Ширина полосы, мм	Площадь поперечного сечения 1 п.м., см²	Теоретическая масса 1 п.м., кг (плотность 7,85 г/см³)
20	0.8	0.628
25	1.0	0.785
30	1.2	0.942
40	1.6	1.256
50	2.0	1.570
60	2.4	1.884
80	3.2	2.512
100	4.0	3.140

Примечание: Фактическая масса может отличаться от теоретической в пределах допусков, установленных стандартом. Для точных расчетов проектировщики используют справочные данные или информацию из сертификатов на конкретную партию.

Механические и электрические свойства

Свойства полосы напрямую зависят от марки стали и состояния поставки (горячекатаная, термически обработанная).

• Предел текучести (σт): Для распространенной стали Ст3сп в состоянии поставки после горячей прокатки составляет не менее 245 Н/мм².
• Временное сопротивление разрыву (σв): Для Ст3сп – 370-480 Н/мм².
• Относительное удлинение (δ): Не менее 26% для Ст3сп, что свидетельствует о хорошей пластичности, важной для гибки и штамповки.
• Ударная вязкость: Имеет значение для полос, работающих в условиях низких температур (например, на открытых распределительных устройствах – ОРУ).

Электрические свойства. Стальная полоса 4 мм, используемая в качестве проводника (заземление, уравнивание потенциалов), обладает значительно более высоким удельным электрическим сопротивлением по сравнению с медью или алюминием. Удельное сопротивление низкоуглеродистой стали составляет примерно 0.13 Ом·мм²/м (для сравнения, у меди – 0.0175). Это определяет ее применение преимущественно в цепях защитного заземления, где не требуется высокая проводимость для рабочих токов, но критична механическая прочность и стойкость к коррозии. Для шин, работающих под нагрузкой, используется медь или алюминий.

Применение в электротехнике и энергетике

1. Системы заземления и молниезащиты

Это основная сфера применения полосы 4х40 мм, 4х50 мм. Из нее изготавливаются:

• Горизонтальные заземлители (контур заземления). Полоса укладывается в траншею вокруг объекта и соединяет вертикальные электроды. Толщина 4 мм обеспечивает необходимую стойкость к коррозии в грунте на протяжении длительного срока службы (не менее 25-30 лет при условии защиты или использования оцинкованной полосы).
• Полоса выравнивания потенциалов (ПВП) в зданиях. Укладывается по периметру технических помещений (подстанций, серверных) для обеспечения уравнивания потенциалов.
• Токоотводы в системах молниезащиты. Полоса 4 мм, особенно оцинкованная, отвечает требованиям РД 34.21.122-87 и СО 153-34.21.122-2003 по механической прочности и сечению.

2. Несущие и крепежные конструкции

Полоса 4 мм служит материалом для изготовления:

• Кронштейнов и консолей для крепления кабельных лотков, коробов, трубопроводов.
• Элементов каркасов щитового оборудования (распределительных щитов, шкафов).
• Усиливающих накладок, стяжек, хомутов.

3. Изготовление шин (шинопроводов) постоянного и переменного тока

Хотя для силовых шин высокого тока чаще применяют медь и алюминий, стальная полоса 4 мм может использоваться для:

• Шин вспомогательных цепей (цепи управления, сигнализации) с малыми токами.
• Шин заземления (нулевых защитных) внутри распределительных устройств. Часто окрашивается в черный цвет или имеет маркировку чередующимися полосами желтого и зеленого цвета.
• Гибких компенсаторов (для соединения шин, требующих подвижности для компенсации температурных расширений или вибраций).

Коррозионная защита

Для обеспечения долговечности в агрессивных средах (грунт, атмосфера промышленных зон, помещения с высокой влажностью) полоса 4 мм подвергается защитным покрытиям:

• Оцинкование (горячее или гальваническое). Наиболее распространенный и эффективный метод. Толщина цинкового слоя по ГОСТ 9.307-89 для изделий, эксплуатируемых в атмосферных условиях, составляет 40-60 мкм. Оцинкованная полоса является стандартом для систем заземления.
• Лакокрасочные покрытия. Применяются для полос, используемых в видимых местах внутри помещений, в декоративных или идентификационных целях (цветовая маркировка фаз).
• Нержавеющая сталь. Использование полос из марок типа 12Х18Н10Т для особо агрессивных сред или ответственных объектов. Значительно дороже.

Технология обработки и монтажа

Полоса толщиной 4 мм хорошо поддается основным видам механической обработки:

• Резка: гильотинными ножницами, абразивно-отрезными кругами, ленточнопильными станками, плазменной резкой.
• Гибка: выполняется на листогибочных прессах или вручную в тисках с использованием оправок. Минимальный радиус гибки зависит от марки стали и направления прокатки (обычно R ≥ толщины полосы).
• Сверление: для создания отверстий под болтовые соединения. Рекомендуется использовать охлаждение.
• Сварка: полоса 4 мм отлично сваривается ручной дуговой сваркой (ММА), полуавтоматической в среде защитных газов (MIG/MAG), контактной сваркой. Для сварки заземлителей предпочтительна сварка внахлест с обваркой по периметру или кузнечная сварка. Места сварных соединений требуют дополнительной антикоррозионной защиты (например, окрашивание битумным лаком).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается полоса 4 мм по ГОСТ 103 от шинной полосы?

Шинная полоса, хотя часто и соответствует геометрическим параметрам ГОСТ 103, производится по специальным ТУ, которые предъявляют повышенные требования к качеству поверхности (меньшее количество раковин, закатов), состоянию кромок (чаще – обрезная) и иногда к электропроводности. Она предназначена specifically для изготовления токопроводящих элементов.

Как рассчитать массу заказа, звая длину и ширину полосы?

Используйте формулу: Масса (кг) = Толщина (м) Ширина (м) Длина (м) Плотность стали (7850 кг/м³). Для полосы 4х40 мм длиной 100 м: 0.004 0.04 100 7850 = 125.6 кг. На практике всегда учитывают 2-3% запас на торцовку и возможный брак.

Какая полоса лучше для заземления: 4х40 или 5х50?

Выбор зависит от требований проекта (расчетного сопротивления заземления) и коррозионной стойкости. Полоса 5х50 имеет большее поперечное сечение (250 мм² против 160 мм²) и больший запас по коррозии, что увеличивает срок службы контура. Однако она дороже и менее удобна в гибке. Полоса 4х40 – экономичный и технологичный вариант, удовлетворяющий большинству требований ПУЭ при правильном монтаже.

Можно ли использовать черную (неоцинкованную) полосу для контура заземления?

ПУЭ (п. 1.7.111) допускает применение черных стальных заземлителей, но требует, чтобы их размеры (толщина, сечение) учитывали коррозионный износ. Для полосы 4 мм в обычных грунтах это возможно, но срок службы контура будет меньше, чем у оцинкованного. В агрессивных грунтах (кислых, с низким удельным сопротивлением) применение черной стали без катодной защиты не рекомендуется.

Как правильно соединять полосы заземления между собой?

Надежное соединение обеспечивается только сваркой. Болтовые соединения не допускаются для подземной части контура, так как в грунте они быстро окисляются, dramatically увеличивая переходное сопротивление. Надземные части, доступные для осмотра, могут соединяться на болтах с обязательным применением стружеконтактирующих шайб и антикоррозионной смазки.

Каковы допустимые отклонения по толщине и ширине для полосы 4 мм?

Согласно ГОСТ 103-2006, для полосы толщиной 4 мм:

• По толщине: для полос шириной до 100 мм – отклонение ±0.3 мм.
• По ширине: для полос с обрезной кромкой шириной до 50 мм – отклонение ±0.5 мм; шириной 60-100 мм – отклонение ±0.6 мм.

Эти отклонения необходимо учитывать при проектировании ответственных узлов и расчете массы.

Что означает маркировка «Ст3сп5» на сертификате для полосы?

Это обозначение марки стали: Ст3 – марка стали (углеродистая обыкновенного качества, номер 3), «сп» – степень раскисления (спокойная, обладает лучшей свариваемостью и ударной вязкостью по сравнению с «кп» – кипящей), «5» – категория стали (определяет обязательный набор гарантируемых механических свойств и испытаний, для 5-й категории это предел текучести, временное сопротивление, относительное удлинение, ударная вязкость при +20°C и -20°C).