Надежность резьбовых соединений зависит в первую очередь от способности сохранять свои эксплуатационные качества (расчетную нагрузку) под воздействием окружающей среды (в т. ч. в неблагоприятных условиях). Поэтому в проектах при расчетах используют такой параметр крепежа, как прочность. При этом к метизам, изготовленных из обычной и аустенитной нержавеющей стали, предъявляются свои требования: в последнем случае они регламентированы ГОСТ Р ИСО 3506-1-2009.
Структура сплава
Нержавеющий крепеж отличается чрезвычайно малым содержанием углерода – менее 0,1%. Легирующих компонентов гораздо больше. Например, количество хрома достигает 15 и более процентов. Для улучшения пластичности добавляют никель (от 8%). Также в составе есть медь, сера, фосфор, марганец, кремний. Для изготовления нержавеющего крепежа в РФ используются кислотоустойчивые сплавы 12Х18Н9Т (сталь марки А2), 10Х17Н14М2Т (А4).
Краткие характеристики материала:
- А2. Наиболее распространенный сплав: хорошо сваривается и является нетоксичным. После механической обработки может проявлять магнитные свойства. Материал не изменяет свои качества в диапазоне температур от минус 200 до плюс 425 градусов. Крепежи из этого сплава востребованы в строительстве: например, при сооружении вентилируемых фасадов, алюминиевых витражных конструкций, в приборостроительной отрасли, химической промышленности, машиностроении.
- А4. От предыдущей марки отличается наличием молибдена (до 3%), что увеличивает устойчивость к воздействию коррозии, кислот. Этот вид стали совершенно немагнитен. Крепеж из А4 чаще всего применяют в судостроении. Рабочий температурный диапазон: от -60 до +450 градусов.
Классы прочности
Классов прочности всего три, и они обозначаются, согласно ГОСТ Р ИСО3506-1-2009, цифрами 50, 70, 80. Ниже – предел прочности на разрыв (в скобках – максимальная способность к текучести) по классам прочности нержавеющего крепежа:
- 50: 500 Н/кв. мм (210 Н/кв. мм);
- 70: 700 Н/кв. мм (450 Н/кв. мм);
- 80: 800 Н/кв. мм (600 Н/кв. мм).
Наименее надежной считается сталь первого типа, отожженная. Нержавейка не закаливается, наибольшая прочность достигается в холоднодеформированном состоянии. Это классы 70 и 80.
Примеры маркировки
Если это болт, то маркировка наносится на его головку около клейма компании-изготовителя. Шпильки обозначаются на торце (полнорезьбовой вариант) или гладкой части. В некоторых случаях, например, когда метиз имеет слишком малые габариты, используется цветная маркировка. А2 присвоен зеленый, А4 красный оттенок. Если цвет отсутствует, считается, что метиз имеет средний класс прочности – 70. В обозначениях на первом месте стоит марка стали, далее указывается классификационная группа:
- А2-50: класс мягкой нержавеющей стали с прочностью на разрыв до 500 Н/кв. мм или 500 Мпа;
- А2-70: холоднодеформированная нержавейка с характеристикой надежности 700 Мпа;
- А4-80: специальный сплав повышенной прочности, предел которой составляет 800 Мпа.
Как рассчитать нагрузку
Знание класса прочности помогает выбрать метиз с оптимальными характеристиками. Для этого используют формулу (на примере болта М12, изготовленного из стали марки А2-70): Np0,2=AsxRp0,2=84,3х450=37935Н. Здесь:
- As – площадь сечения болта 84,3 кв. мм (можно найти в ГОСТ Р ИСО3506 в таблице А1);
- Rp: предел текучести стали.
Чтобы вычислить максимальную нагрузку, допустимую для данного метиза, полученное значение разделите на 20. Результат – 1896 кг. Это и есть максимально допустимая нагрузка на болт. Если хотите перестраховаться, быть уверенным в большей безопасности, делите на 30.
