В мире стандартизации металлов играют важную роль различные организации и их стандарты. Среди них особое место занимают ASTM (American Society for Testing and Materials), EN (European Norm), ASME (American Society of Mechanical Engineers) и CSA (Canadian Standards Association). Давайте рассмотрим эти стандарты более подробно и углубимся в их системы обозначений и терминологию.
Определения стальных стандартов
ASTM и CEN разработали два основных стандарта для определения терминов, связанных с металлами:
- ASTM A 941-03: Терминология, относящаяся к стали, нержавеющей стали, смежным сплавам и ферросплавам. Этот стандарт устанавливает определения для таких терминов, как углеродистая сталь, легированная сталь, низколегированная сталь и нержавеющая сталь.
- EN 10020:2000: Определение и классификация марок стали. Этот стандарт определяет термины, такие как нелегированные стали, другие легированные стали (включая легированные качественные стали и легированные специальные стали) и нержавеющие стали.
Введение в стандарты и системы обозначений сталей
В начале XX века металлы стали на первый план стандартизации. Французское правительство в 1895 году назначило комиссию для разработки стандартных методов испытаний строительных материалов. То же самое время в Цюрихе провела свою первую конференцию Международная Ассоциация по испытанию материалов (IATM), и стандартизация металлов началась.
Система обозначений ASTM
Система обозначения металлов в ASTM состоит из буквы “A” для черных металлов, за которой следует произвольный номер. Эти обозначения часто используются для конкретных продуктов. Например, “A 548” применяется к проволоке из углеродистой стали холодной высадки для нарезания резьбы или винтов для листового металла. Метрические стандарты ASTM имеют букву “M” на конце.
Давайте рассмотрим пример: ASTM A 582 / A 582M-95b (2000), сорт 303Se – это нержавеющая сталь без механической обработки.
- “A” указывает на черный металл, но не классифицирует его по видам стали.
- “582” – это порядковый номер, не имеющий отношения к свойствам металла.
- “M” указывает на то, что стандарт A 582M использует метрическую систему единиц.
- “95” обозначает год принятия или последнего пересмотра, “b” после года указывает на третий пересмотр стандарта в 1995 году.
- “(2000)” указывает год последнего повторного утверждения.
- “Сорт 303Se” указывает марку стали.
Следует отметить, что в сталелитейной промышленности термины “grade,” “тип,” и “класс” имеют свои определения. Например, “grade” используется для описания химического состава, “тип” – для методики дезоксидации, и “класс” – для других характеристик, таких как уровень прочности или качество поверхности. В рамках ASTM стандартов эти термины используются для идентификации металла без строгих определений.
Примеры системы обозначения черных металлов ASTM
Давайте рассмотрим примеры системы обозначения черных металлов ASTM, чтобы понять, как использовать номера и буквы в спецификациях:
ASTM A 106-02a, Grade A, Grade B, Grade C – это стандарт для бесшовных труб из углеродистой стали, предназначенных для эксплуатации в условиях высоких температур. Увеличение алфавита (A, B, C) обычно связано с увеличением прочности и, в случае углеродистой стали, содержания углерода.
- Grade A: Максимальное содержание углерода – 0,25%, предел прочности на разрыв – 48 ksi (мин.).
- Grade B: Минимальное содержание углерода – 0,30%, предел прочности на разрыв – 60 ksi (мин.).
- Grade C: Содержание углерода – 0,35%, предел прочности на разрыв – 70 ksi (мин.).
Углеродистые стали снова обрабатываются и классифицируются в системе обозначений SAE следующим образом: стали с повторной сульфурацией и фосфоризацией обозначаются в серии 12XX, а стали, содержащие марганец в диапазоне от 0,9% до 1,5%, но без добавления других легирующих элементов, обозначаются как 15XX. Композиции для содержания марганца и кремния, а также максимальные значения для серы и фосфора также указываются.
В случае легированных сталей, первые две цифры в системе SAE определяют основные легирующие элементы в материале, и первая цифра указывает на группу сплавов. Например, стали из серии 43XX содержат от 1,65% до 2,00% никеля, от 0,50% до 0,80% хрома, и от 0,20% до 0,30% молибдена. Для каждой группы сплавов также уточняются диапазоны содержания марганца и кремния, а также максимальные значения для серы и фосфора.
Дополнительные буквы, вставляемые между второй и третьей цифрами, имеют следующие значения: “B” указывает на добавление бора в диапазоне от 0,0005% до 0,003% для улучшения прокаливаемости, “L” указывает на наличие свинца в диапазоне от 0,15% до 0,35% для повышения обрабатываемости. Префикс “М” используется для обозначения сортовой качественной стали, которая обычно используется в некритических частях конструкций и механизмов.
Помимо этого, существует система обозначений UNS (Unified Numbering System), которая используется для уникальной идентификации химического состава металлов и сплавов. Префикс UNS для углеродистых и легированных сталей – “G”, а первые четыре цифры обозначают стандартные обозначения SAE. Например, SAE 1040 становится UNS G10400. Дополнительные символы “B” и “L” заменяются пятой цифрой 1 и 4 соответственно, а префикс “Е” для сталей для электропечей обозначается пятой цифрой “6”. Стандарты UNS также включают в себя классификацию прокаливаемых сталей в серии Hxxxxx.
Итак, система обозначений SAE и UNS используется для классификации углеродистых и легированных сталей, а также для установления их химического состава и свойств.
Канадская ассоциация стандартов (CSA) разработала нормативные документы для различных металлических материалов, включая конструкционные стали (CSA G40.20 / 40.21), стали для трубопроводов (CSA Z245.1), гофрированные стальные трубы (G401), проволочную продукцию (CSA G4, G12, G30.x, G279.2, G387), напыленные металлические покрытия (G189) и сварочные материалы (CSA W48.x). CSA обычно использует метрическую систему измерений, хотя некоторые стандарты также доступны в британских единицах (например, CSA G40.20 / G40.21-04). Использование метрических единиц зависит от конкретной отрасли.
CSA также стремится к гармонизации своих стандартов с международными стандартами ISO. Например, CSA G4 для стальных канатов и CSA Z245.1 для стальных магистральных труб ссылаются на требования ISO в своих стандартах.
Введение в европейскую (EN) систему стандартов для сталей связано с Европейским комитетом по нормализации (CEN). CEN был создан в 1961 году национальными органами стандартизации в Европейском экономическом сообществе и Европейской ассоциации свободной торговли (ЕАСТ). CEN разрабатывает технические стандарты, которые являются добровольными, но регулярно используются в Европейском союзе и Европейской экономической зоне.
CEN включает 28 национальных членов, 8 ассоциированных членов и центр управления в Брюсселе. Он сотрудничает с другими организациями, такими как Европейский комитет по электротехнической стандартизации (CENELEC) и Европейский институт стандартов электросвязи (ETSI), а также с Международной организацией по стандартизации (ИСО).
Основная задача CEN – разработка и выпуск европейских стандартов (EN), которые затем реализуются как национальные стандарты в каждой стране-члене. Национальные стандарты должны соответствовать EN, и противоречивые национальные стандарты должны быть отозваны. Номер EN может включать префикс “pr”, что означает, что стандарт находится в стадии проекта.
Таким образом, EN стандарты для сталей имеют единое обозначение с добавлением буквы страны и последовательного номера, например, BS EN 10025, DIN EN 10025 или NF EN 10025. Эти стандарты могут включать несколько частей, где каждая часть определяет конкретные характеристики стали.
Система обозначения сталей в соответствии с стандартами CEN (Европейский комитет по нормализации) представлена в документе EN 10027, который включает две части:
Часть 1 – Название сталей: В этой части описывается система обозначения сталей, которая включает комбинации букв и цифр в соответствии с EN 10027-1. Система разделяет названия сталей на две группы. Эта система имеет некоторые сходства, но не совпадает полностью с буквенными обозначениями, представленными в техническом отчете ИСО (ISO TR 4949: 1989 (E)).
- Группа названий сталей 1: Эта группа относится к сталям, которые обозначаются на основе их применения и механических или физических свойств. Названия сталей состоят из букв, связанных с применением, и номера, связанного со свойствами. Например, конструкционные стали имеют название, начинающееся с буквы “S”, магистральные трубы – с буквы “L”, рельсовые стали – с буквы “R”, а стали для работы под давлением – с буквы “P”, например, сталь с названием P275N по EN 10028-3.
- Группа названий сталей 2: Эта группа используется для сталей, которые обозначаются на основе их химического состава и делятся на четыре подгруппы в зависимости от содержания сплава.
Часть 2 – Цифровое обозначение сталей: EN 10027-2 описывает систему присвоения номеров сталей, которые дополняют названия, указанные в части 1. Номер состоит из фиксированного количества цифр и представляет собой форму 1.XXXX, где “1” относится к стали, а первые две цифры после “1” обозначают номер группы сталей.
Эта система обозначения сталей EN заменила множество национальных стандартов в Европе и Великобритании. Переход от старых национальных стандартов к новым стандартам EN сделал процесс сравнения замененных национальных стандартов с действующими стандартами в других странах и регионах более сложным.
Приложение 6 и Приложение 7 документа EN 10027 содержат списки стандартов EN, которые заменили национальные стандарты и стандарты, которые были заменены действующими стандартами EN, соответственно. Национальные стандарты могут быть заменены одним или несколькими новыми стандартами EN, и эту информацию можно найти в указанных приложениях.