Стальной круг диаметром 36 мм

Стальной круг диаметром 36 мм: технические характеристики, стандарты и применение в электротехнике и энергетике

Стальной круг диаметром 36 мм является одним из ключевых видов металлопроката, широко используемым в строительстве, машиностроении и, что особенно важно, в электротехнической и энергетической отраслях. Его применение обусловлено сочетанием высокой механической прочности, доступности и технологичности. В контексте энергетики данный прокат чаще всего выступает не как токопроводящий элемент, а как конструкционная основа, обеспечивающая надежность, безопасность и долговечность объектов инфраструктуры.

1. Технология производства и основные стандарты

Стальной круг диаметром 36 мм изготавливается методом горячей прокатки на сортовых станах. Исходным материалом служат стальные заготовки (блюмы), которые последовательно деформируются в валках до достижения требуемого диаметра с допусками по ГОСТ или ТУ. Для ответственных применений может использоваться также калиброванный прокат (холоднокатаный/холоднотянутый), отличающийся повышенной точностью размеров и качеством поверхности.

Основные стандарты, регламентирующие производство и поставку стального круга диаметром 36 мм в РФ и странах СНГ:

• ГОСТ 2590-2006 «Прокат стальной горячекатаный круглый. Сортамент». Определяет ряд диаметров, предельные отклонения, кривизну и другие геометрические параметры. Для диаметра 36 мм устанавливаются следующие отклонения по классам точности:
  • Обычная точность (В3): ±0.5 мм
  • Повышенная точность (В2): ±0.3 мм
  • Высокая точность (В1): ±0.25 мм
• ГОСТ 14955-77 «Прокат круглый стальной калиброванный со специальной отделкой поверхности».
• ГОСТ 535-2005 «Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические условия». Определяет марки стали (Ст0, Ст3кп/пс/сп, Ст5 и др.), их химический состав и механические свойства.
• ГОСТ 1050-2013 «Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали». Регламентирует стали марок 10, 20, 35, 45 и др., используемые для более ответственных деталей.

2. Марки стали и их свойства

Выбор марки стали для круга 36 мм напрямую зависит от условий эксплуатации будущей конструкции. В электротехнической практике применяются следующие группы сталей.

2.1. Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 535-2005)

Наиболее распространенная и экономичная группа. Применяется для неответственных конструкций, не подвергающихся высоким динамическим нагрузкам.

• Ст3пс/сп: Основная марка для строительных металлоконструкций, включая кронштейны, опорные элементы, траверсы. Имеет достаточную прочность (σ_в = 370-480 МПа) и хорошую свариваемость.
• Ст5пс/сп: Применяется для деталей, требующих повышенной прочности (σ_в = 490-630 МПа), например, для валов, осей, шпилек, работающих под умеренной нагрузкой.

2.2. Качественные конструкционные углеродистые стали (ГОСТ 1050-2013)

Используются для изготовления деталей машин и механизмов энергетического оборудования.

• Сталь 35: После нормализации имеет предел прочности около 530 МПа. Подходит для изготовления ответственных крепежных изделий, валов, осей, штоков, применяемых в механизмах коммутационных аппаратов.
• Сталь 45: Более прочная (σ_в ≥ 600 МПа после термообработки). Используется для деталей, работающих в условиях трения и умеренных ударных нагрузок: валы, шпиндели, опорные пальцы разъединителей.

2.3. Низколегированные стали (ГОСТ 19281-2014)

Применяются для конструкций, эксплуатируемых в условиях низких температур или несущих повышенную нагрузку (например, элементы опор ЛЭП в северных регионах).

• 09Г2С: Обладает высокой прочностью и хорошей свариваемостью. Круг 36 мм из этой стали может использоваться для ответственных узлов в энергетическом строительстве.

3. Механические и физические характеристики

Для проектирования и расчета конструкций необходимы точные данные о свойствах материала. Ниже приведены типичные значения для наиболее употребительных марок.

Таблица 1. Механические свойства стального круга диаметром 36 мм из различных марок стали

Марка стали	Предел прочности, σв (МПа), мин.	Предел текучести, σт (МПа), мин.	Относительное удлинение, δ5 (%), мин.	Твердость по Бринеллю (HB), не более
Ст3пс	370	245	26	131
Ст5пс	490	285	20	152
Сталь 35 (норм.)	530	315	20	163
Сталь 45 (норм.)	600	355	16	192
09Г2С	490	345	21	146

Таблица 2. Физические характеристики стального круга диаметром 36 мм (усредненные)

Параметр	Значение	Примечание
Площадь поперечного сечения	1017.88 мм²	Расчет по формуле S = π d² / 4
Теоретическая масса 1 погонного метра	7.990 кг	При плотности стали 7850 кг/м³
Момент инерции (J)	82400 мм⁴	Ключевой параметр для расчета на изгиб
Момент сопротивления (W)	4580 мм³	W = J / (d/2)
Радиус инерции (i)	9.0 мм	i = √(J/S)

4. Применение в электротехнической и энергетической отраслях

В сфере энергетики стальной круг 36 мм редко используется как проводник (за исключением специальных случаев заземления), но является критически важным конструктивным материалом.

4.1. Элементы заземляющих устройств

Круг 36 мм из стали Ст3, часто оцинкованный, применяется для изготовления вертикальных заземлителей и элементов горизонтального контура заземления подстанций, распределительных пунктов и электроустановок. Его сечение обеспечивает необходимую стойкость к коррозии и механическую прочность для долговременной работы в грунте.

4.2. Детали опор воздушных линий электропередачи (ЛЭП) и порталов подстанций

• Элементы решетчатых конструкций: Раскосы, диафрагмы, связи в стальных опорах башенного типа. Круг 36 мм работает на растяжение-сжатие, обеспечивая пространственную жесткость.
• Детали траверс: Элементы крепления изоляторов и фиксации положения проводов.
• Штыри и анкерные элементы: Для крепления оттяжек, монтажа оборудования.

4.3. Несущие и крепежные элементы для электротехнического оборудования

Из круга 36 мм изготавливают:

• Опорные колонны и стойки для щитов управления, комплектных распределительных устройств (КРУ).
• Кронштейны для крепления кабельных трасс, шинопроводов, осветительной арматуры.
• Валы, оси и штоки в механических приводах выключателей, разъединителей и другого коммутационного аппарата высокого и среднего напряжения.
• Усиливающие элементы в конструкциях силовых трансформаторов, реакторов.

4.4. Арматура для железобетонных конструкций энергетических объектов

В качестве ненапрягаемой арматуры (хомуты, монтажные элементы) при строительстве фундаментов под оборудование, стенок трансформаторных ям, зданий подстанций.

5. Особенности обработки и монтажа

Работа с кругом 36 мм требует соблюдения определенных технологий.

• Резка: Газовая (кислородно-пропановая) резка, резка абразивными кругами (болгарка), гильотинные и дисковые пилы. Для калиброванного проката предпочтительна холодная резка.
• Гибка: Выполняется на трубогибочных станках или с использованием гибочных шаблонов. Минимальный радиус гибки зависит от марки стали и состояния (горячая/холодная гибка). Для Ст3 при холодной гибке минимальный радиус составляет примерно 2.5d (90 мм).
• Сварка: Все перечисленные стали (Ст3, 35, 09Г2С) хорошо свариваются ручной дуговой сваркой (ММА), полуавтоматической (MIG/MAG) и под флюсом. Для сталей 35, 45 рекомендуется предварительный и сопутствующий подогрев для снятия напряжений. Используются соответствующие марки сварочных материалов (электроды УОНИ 13/55, АНО-4, проволока СВ-08Г2С).
• Сверление, токарная обработка: Стали 35, 45 отлично поддаются механической обработке резанием, что позволяет изготавливать из круга 36 мм точные детали типа валов с проточками, резьбой и т.д.

6. Коррозионная защита

Для обеспечения долговечности в агрессивных средах (атмосфера, грунт) стальной круг 36 мм подвергается защите:

• Горячее цинкование: Наиболее эффективный метод для деталей заземления и наружных конструкций. Слой цинка 50-80 мкм обеспечивает срок службы 20-30 лет.
• Окраска: Нанесение грунтовок и эмалей по системе антикоррозионной защиты. Требует качественной подготовки поверхности (пескоструйная очистка).
• Комбинированная защита: Грунт-эмаль по оцинкованной поверхности для объектов с высокими эстетическими и эксплуатационными требованиями.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: Какой вес у одного погонного метра стального круга диаметром 36 мм?

Ответ: Теоретическая масса 1 метра погонного составляет 7.990 кг. Фактический вес в партии может незначительно отличаться в пределах допусков на диаметр. Для точных расчетов при закупке крупных партий рекомендуется использовать фактический вес, указанный в сопроводительных документах завода-изготовителя.

Вопрос 2: Можно ли использовать стальной круг 36 мм в качестве рабочего заземлителя?

Ответ: Да, это регламентировано ПУЭ (Глава 1.7). Стальной круг (вертикальный заземлитель) должен иметь диаметр не менее 16 мм, а для горизонтальных полос — сечение не менее 100 мм² при толщине 4 мм. Круг 36 мм (сечение ~1018 мм²) значительно превышает эти требования, что увеличивает его коррозионный запас и снижает сопротивление заземления. Обязательным условием является наличие антикоррозионного покрытия (чаще всего — горячее цинкование).

Вопрос 3: В чем принципиальная разница между горячекатаным (ГОСТ 2590) и калиброванным (ГОСТ 14955) кругом 36 мм для изготовления деталей механизмов?

Ответ: Горячекатаный круг имеет более широкие допуски на диаметр (±0.5 мм), окалину на поверхности и может иметь неидеальную цилиндричность. Он подходит для строительных конструкций, сварных изделий. Калиброванный круг имеет точные размеры (допуск h9 или h11, около ±0.062 мм), чистую поверхность (Ra 2.5-1.25 мкм), его механические свойства несколько выше из-за наклепа при холодном волочении. Он предназначен для деталей, изготавливаемых механической обработкой (токарка, фрезеровка), где важна точность заготовки.

Вопрос 4: Как рассчитать максимальную нагрузку на изгиб для консольной балки из круга 36 мм длиной 1 метр из стали Ст3?

Ответ: Упрощенный расчет ведется по формуле для изгиба: σ = M / W ≤ [σ], где [σ] — допускаемое напряжение (для Ст3 принимаем ~160 МПа с запасом), W — момент сопротивления (4580 мм³). Изгибающий момент M = F L (F — искомая сила на конце, L=1000 мм). Отсюда F = [σ] W / L = 160

• 4580 / 1000 ≈ 733 Н (около 75 кгс). Это статическая нагрузка. Для динамических или длительно действующих нагрузок необходим дополнительный запас и учет коэффициентов.

Вопрос 5: Какие существуют альтернативы стальному кругу 36 мм в энергетическом строительстве?

Ответ: Альтернативы выбираются исходя из функции:

• Для конструкционных элементов: Квадрат 32-40 мм, равнополочный уголок, труба профильная. Труба часто предпочтительнее из-за лучшего соотношения массы и момента сопротивления.
• Для заземлителей: Стальная полоса 40х4 или 50х5 (меньший расход металла при том же сечении), омедненный стальной стержень (более дорогой, но с лучшей коррозионной стойкостью и стабильным переходным сопротивлением).
• Для ответственных валов и осей: Пруток из легированных сталей (40Х, 30ХГСА) с термообработкой для повышения прочности и износостойкости.

Заключение

Стальной круг диаметром 36 мм представляет собой универсальный и надежный конструкционный материал, без которого сложно представить современную электроэнергетическую инфраструктуру. Его применение варьируется от фундаментальных элементов заземления до точных деталей коммутационной аппаратуры. Правильный выбор марки стали, типа проката, метода защиты от коррозии и технологии монтажа напрямую влияет на надежность, безопасность и срок службы энергетических объектов. Инженерные расчеты, основанные на точных геометрических и механических характеристиках данного сортамента, являются обязательным этапом проектирования любых ответственных конструкций.