Стальной круг диаметром 190 мм
Стальной круг диаметром 190 мм: технические характеристики, стандарты и применение в электротехнической и кабельной промышленности
Стальной круг диаметром 190 мм представляет собой сортовой металлопрокат с круглым поперечным сечением, являющийся критически важным конструктивным элементом в ряде отраслей, включая энергетику и кабельное производство. Его применение выходит за рамки общестроительных задач, находя специализированное использование в качестве силовых элементов, опорных конструкций, сердечников и армирующих компонентов. Данная статья детально рассматривает технические параметры, нормативную базу, методы производства, контроль качества и специфику применения данного металлоизделия в профессиональной сфере.
1. Технология производства и нормативная документация
Стальной круг 190 мм изготавливается преимущественно методом горячей прокатки на сортовых станах. Исходной заготовкой служит слиток или блюм, который последовательно деформируется в калибрах для достижения заданного диаметра и требуемых механических свойств. Реже, для специальных марок стали с повышенной точностью размеров, может применяться метод ковки или термообработка (нормализация, отпуск) для снятия внутренних напряжений и улучшения структуры металла.
Основным документом, регламентирующим производство горячекатаного круглого проката в России, является ГОСТ 2590-2006 «Прокат стальной горячекатаный круглый. Сортамент». Для прутков, подвергаемых последующей механической обработке (калибровке, шлифовке), может применяться ГОСТ 7417-75 «Калиброванный прокат круглый». Ключевые допуски по диаметру 190 мм согласно ГОСТ 2590-2006 (класс точности В – повышенной) составляют ±3.0 мм. Кривизна прутка не должна превышать 0.4% от его длины.
2. Марки стали и их механические свойства
Выбор марки стали для круга диаметром 190 мм определяется конечным назначением изделия. В энергетике и кабельной промышленности предъявляются повышенные требования к прочности, ударной вязкости и, в отдельных случаях, к электромагнитным свойствам.
| Марка стали | Группа/Назначение | Предел текучести (σт), Н/мм², мин. | Временное сопротивление (σв), Н/мм² | Относительное удлинение (δ5), % | Применение в энергетике/кабельной отрасли |
|---|---|---|---|---|---|
| Ст3сп/пс5 | Углеродистая обыкновенного качества | 245 | 370 – 480 | 26 | Несиловые элементы конструкций, корпуса, опорные кронштейны, траверсы. |
| 09Г2С | Низколегированная конструкционная | 345 | 490 – 690 | 21 | Ответственные конструкции, элементы опор ЛЭП, работающие при низких температурах (до -70°С). |
| 35, 45 | Качественная углеродистая конструкционная | 315 (ст.35), 355 (ст.45) | 530 (ст.35), 600 (ст.45) | 20 (ст.35), 16 (ст.45) | Валы, оси, шпиндели механизмов подстанционного оборудования, крепежные детали высокой прочности. |
| 40Х, 30ХГСА | Легированная конструкционная | 785 (40Х), 835 (30ХГСА) | 980 (40Х), 1080 (30ХГСА) | 9 (40Х), 10 (30ХГСА) | Особо ответственные детали, работающие под высокой нагрузкой и в условиях ударных воздействий. |
| Ст10, Ст20 | Малоуглеродистая (технически чистое железо) | 215 | 335 – 450 | 31 | Сердечники для гибких стальных тросов (СГТ), армирующий элемент в некоторых типах кабелей. |
3. Применение в электротехнической и кабельной продукции
Круг стальной диаметром 190 мм находит применение в следующих ключевых областях:
- Силовые элементы опор и порталов: Используется в качестве стоек, ригелей, элементов решетчатых конструкций порталов открытых распределительных устройств (ОРУ) подстанций напряжением 110 кВ и выше, а также в конструкциях мощных переходных опор ЛЭП. Его прочность и жесткость обеспечивают устойчивость к ветровым и гололедным нагрузкам.
- Армирование и силовые элементы кабелей: В кабельной технике сталь аналогичного или близкого сечения применяется в качестве центрального силового элемента (CSE – Central Strength Member) в оптических кабелях связи (ОКС), особенно в подвесных и самонесущих конструкциях (типа ОКГТ, ОКСН). Он воспринимает механические нагрузки при монтаже и эксплуатации, защищая волокна от растяжения. Также используется для армирования силовых кабелей большого сечения, работающих в тяжелых условиях.
- Изготовление гибких стальных тросов (ГСТ, СГТ): Проволока, навиваемая в тросы для подвески кабелей, грозозащитных тросов, такелажных работ, производится методом волочения именно из стального круга. Диаметр 190 мм является крупной заготовкой для последующей переработки в катанку и волочения.
- Токопроводящие элементы заземления: Может использоваться для изготовления вертикальных заземлителей в сложных грунтах (например, вечная мерзлота), где требуется высокая механическая прочность при забивании.
- Машиностроение энергооборудования: Из круга 190 мм изготавливаются валы крупных электродвигателей, генераторов, элементы силовых трансформаторов (шпильки, стяжки), детали коммутационной аппаратуры.
- Геометрические размеры: Контроль диаметра в нескольких сечениях по длине прутка и в двух перпендикулярных плоскостях с помощью штангенциркуля или микрометра. Проверка кривизны.
- Механические свойства: Испытания на растяжение (определение σт, σв, δ), ударную вязкость (KCU) на образцах, вырезанных из тела проката в соответствии с ГОСТ 7564. Для марок типа 09Г2С обязательны испытания при отрицательных температурах.
- Химический состав: Спектральный анализ на соответствие заявленной марке стали. Особое внимание уделяется содержанию углерода (C), серы (S), фосфора (P) и легирующих элементов.
- Внешние дефекты: Визуальный осмотр на наличие закатов, трещин, раковин, следов плены. Допустимая глубина отдельных дефектов регламентирована стандартами.
- Ультразвуковой контроль (УЗК): Для ответственных применений (элементы ОРУ, детали генераторов) проводится сплошной УЗК для выявления внутренних расслоений, неметаллических включений.
4. Контроль качества и приемка
Приемка партии стального круга диаметром 190 мм проводится по следующим параметрам:
5. Логистика, хранение и обработка
Прутки диаметром 190 мм поставляются в плетях мерной, кратной мерной и немерной длины, обычно от 3 до 12 метров. Вес одного погонного метра составляет приблизительно 222.5 кг (расчетная плотность 7850 кг/м³). Транспортировка осуществляется автомобильным или железнодорожным транспортом с обязательным креплением для предотвращения сдвигов. Хранение должно осуществляться в закрытых складах или под навесом, на ровных площадках с деревянными прокладками между рядами для предотвращения коррозии и искривления. Для обработки (резки, сверления) требуются мощное оборудование: газовые резаки, отрезные станки с абразивными кругами, станки термической резки, сверлильные станки с усиленной конструкцией.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос: Можно ли использовать стальной круг 190 мм в качестве токоведущей шины?
Ответ: Нет, в качестве основной токоведущей шины переменного тока его использование неэффективно из-за скин-эффекта, приводящего к неравномерному распределению тока по сечению и повышенным потерям. Для шин применяются полосы или трубы. Однако он может использоваться для шин постоянного тока или в качестве заземляющего проводника.
Вопрос: Какой аналог у круга 190 мм по ГОСТ 2590-2006 в зарубежных стандартах?
Ответ: Ближайшими аналогами являются продукты по стандартам DIN EN 10060 (Германия/ЕС), ASTM A36 (США) или JIS G4051 (Япония). Однако полное соответствие гарантируется только при совпадении не только размеров, но и марки стали, и ее механических свойств. Например, сталь S235JR по EN 10025 может рассматриваться как аналог Ст3пс.
Вопрос: Каковы основные риски при использовании круга 190 мм без термообработки для силовых деталей?
Ответ: Основные риски: наличие остаточных напряжений от прокатки, которые могут привести к деформации при механической обработке или в процессе эксплуатации; неоптимальная структура металла (крупное зерно), снижающая ударную вязкость и сопротивление хрупкому разрушению, особенно при отрицательных температурах.
Вопрос: Как рассчитывается допустимая нагрузка на круг 190 мм из стали 09Г2С при использовании его в качестве стойки?
Ответ: Расчет ведется на сжатие с учетом продольного изгиба. Критическая сила (по Эйлеру или Ясинскому) зависит не только от площади сечения (≈283.5 см²) и предела текучести (345 МПа), но и от длины стойки, способа закрепления ее концов (коэффициент приведения длины μ), и гибкости λ. Точный расчет должен выполнять проектировщик конструкций согласно СП 16.13330.2017.
Вопрос: Чем отличается круг для последующего волочения в проволоку (для СГТ) от обычного конструкционного?
Ответ: Круг для волочения (марок Ст10, Ст20) имеет более строгие требования к химическому составу (пониженное содержание углерода и вредных примесей) и однородности структуры. Это необходимо для обеспечения высокой пластичности при многократном волочении без разрывов. Часто подвергается контролю на макроструктуру (травлением) для выявления дефектов.
Заключение
Стальной круг диаметром 190 мм является крупногабаритным, высоконагруженным металлоизделием, чье применение в электротехнической и кабельной отраслях носит строго специализированный характер. Его выбор требует тщательного анализа условий эксплуатации (нагрузки, температура, агрессивность среды) и соответствующего подбора марки стали и состояния поставки. Соблюдение нормативных требований при приемке, правил хранения и обработки является обязательным условием для обеспечения надежности и долговечности конечных конструкций и изделий, в которых он используется. Понимание его полного цикла – от химического состава до монтажа – позволяет инженерам и техническим специалистам оптимизировать проектные решения и минимизировать риски при эксплуатации.