У світі стандартизації металів відіграють важливу роль різні організації та їх стандарти. Серед них особливе місце займають ASTM (American Society for Testing and Materials), EN (European Norm), ASME (American Society of Mechanical Engineers) та CSA (Canadian Standards Association). Давайте розглянемо ці стандарти більш докладно і заглибимося в їх системи позначень та термінологію.
Визначення сталевих стандартів
ASTM та CEN розробили два основні стандарти для визначення термінів, пов’язаних з металами:
- ASTM A 941-03: Термінологія, що відноситься до сталі, нержавіючої сталі, суміжних сплавів та феросплавів. Цей стандарт встановлює визначення таких термінів, як вуглецева сталь, легована сталь, низьколегована сталь і нержавіюча сталь.
- EN 10020:2000: Визначення та класифікація марок сталі. Цей стандарт визначає терміни, такі як нелеговані сталі, інші леговані сталі (включаючи якісні леговані сталі та леговані спеціальні сталі) і нержавіючі сталі.
Введення в стандарти та системи позначень сталей
На початку ХХ століття метали стали першому плані стандартизації. Французький уряд у 1895 році призначив комісію для розробки стандартних методів випробувань будівельних матеріалів. У той же час у Цюріху провела свою першу конференцію Міжнародна Асоціація з випробування матеріалів (IATM), і стандартизація металів розпочалася.
Система позначень ASTM
Система позначення металів в ASTM складається з літери “A” для чорних металів, за якою слідує довільний номер. Ці позначення часто використовуються для певних продуктів. Наприклад, “A 548” застосовується до дроту з вуглецевої сталі холодної висадки для нарізування різьблення або гвинтів для листового металу. Метричні стандарти ASTM мають літеру “M” на кінці.
Розгляньмо приклад: ASTM A 582 / A 582M-95b (2000), сорт 303Se – це нержавіюча сталь без механічної обробки.
A вказує на чорний метал, але не класифікує його за видами сталі.
“582” – це порядковий номер, який не має відношення до властивостей металу.
“M” вказує на те, що стандарт A582M використовує метричну систему одиниць.
“95” означає рік прийняття або останнього перегляду, “b” після року вказує на третій перегляд стандарту у 1995 році.
“(2000)” зазначає рік останнього повторного затвердження.
“Сорт 303Se” показує марку сталі.
Слід зазначити, що в сталеливарній промисловості терміни “grade”, “тип” і “клас” мають свої визначення. Наприклад, “grade” використовується для опису хімічного складу, “тип” – для методики дезоксидації, і “клас” – для інших характеристик, таких як рівень міцності або якість поверхні. В рамках стандартів ASTM ці терміни використовуються для ідентифікації металу без суворих визначень.
Приклади системи позначення чорних металів ASTM
Давайте розглянемо приклади системи позначення чорних металів ASTM, щоб зрозуміти, як використовувати номери та літери у специфікаціях:
ASTM A 106-02a, Grade A, Grade B, Grade C – це стандарт для безшовних труб із вуглецевої сталі, призначених для експлуатації в умовах високих температур. Збільшення алфавіту (A, B, C) зазвичай пов’язане зі збільшенням міцності та, у разі вуглецевої сталі, вмісту вуглецю.
Grade A: Максимальний вміст вуглецю – 0,25%, межа міцності на розрив – 48 ksi (хв.).
Grade B: Мінімальний вміст вуглецю – 0,30%, межа міцності на розрив – 60 ksi (хв.).
Grade C: вміст вуглецю – 0,35%, межа міцності на розрив – 70 ksi (хв.).
Вуглецеві сталі знову обробляються і класифікуються в системі позначень SAE наступним чином: сталі з повторною сульфурацією і фосфоризацією позначаються в серії 12XX, а сталі, що містять марганець в діапазоні від 0,9 до 1,5%, але без додавання інших легуючих елементів, позначаються як 15XX. Композиції для вмісту марганцю та кремнію, а також максимальні значення для сірки та фосфору також вказуються.
У випадку легованих сталей перші дві цифри в системі SAE визначають основні легуючі елементи в матеріалі, і перша цифра вказує на групу сплавів. Наприклад, сталі із серії 43XX містять від 1,65% до 2,00% нікелю, від 0,50% до 0,80% хрому, і від 0,20% до 0,30% молібдену. Для кожної групи сплавів також уточнюються діапазони марганцю і кремнію, а також максимальні значення для сірки і фосфору.
Додаткові літери, що вставляють між другою і третьою цифрами, мають такі значення: “B” вказує на додавання бору в діапазоні від 0,0005% до 0,003% для поліпшення прожарювання, “L” вказує на наявність свинцю в діапазоні від 0,15% до 0,35% підвищення оброблюваності. Префікс “М” використовується для позначення сортової якісної сталі, яка зазвичай використовується у некритичних частинах конструкцій та механізмів.
Крім цього існує система позначень UNS (Unified Numbering System), яка використовується для унікальної ідентифікації хімічного складу металів і сплавів. Префікс UNS для вуглецевих і легованих сталей – “G”, а перші чотири цифри позначають стандартні позначення SAE. Наприклад, SAE 1040 стає UNS G10400. Додаткові символи “B” та “L” замінюються п’ятою цифрою 1 і 4 відповідно, а префікс “Е” для сталей для електропечей позначається п’ятою цифрою “6”. Стандарти UNS також включають класифікацію прожарюваних сталей в серії Hxxxxx.
Отже, система позначень SAE та UNS використовується для класифікації вуглецевих та легованих сталей, а також для встановлення їх хімічного складу та властивостей.
Канадська асоціація стандартів (CSA) розробила нормативні документи для різних металевих матеріалів, включаючи конструкційні сталі (CSA G40.20/40.21), сталі для трубопроводів (CSA Z245.1), сталеві гофровані труби (G401), дротяну продукцію (CSA G4, G12 , G30.x, G279.2, G387), напилені металеві покриття (G189) та зварювальні матеріали (CSA W48.x). CSA зазвичай використовує метричну систему вимірювань, хоча деякі стандарти також доступні в британських одиницях (наприклад, CSA G40.20/G40.21-04). Використання метричних одиниць залежить від конкретної галузі.
CSA також прагне гармонізувати свої стандарти з міжнародними стандартами ISO. Наприклад, CSA G4 для сталевих канатів та CSA Z245.1 для сталевих магістральних труб посилаються на вимоги ISO у своїх стандартах.
Введення до європейської (EN) системи стандартів для сталей пов’язане з Європейським комітетом з нормалізації (CEN). CEN був створений у 1961 році національними органами стандартизації у Європейському економічному співтоваристві та Європейській асоціації вільної торгівлі (ЄАВТ). CEN розробляє технічні стандарти, які є добровільними, але регулярно використовуються у Європейському Союзі та Європейській економічній зоні.
CEN включає 28 національних членів, 8 асоційованих членів та центр управління у Брюсселі. Він співпрацює з іншими організаціями, такими як Європейський комітет з електротехнічної стандартизації (CENELEC) та Європейський інститут стандартів електрозв’язку (ETSI), а також з Міжнародною організацією зі стандартизації (ISO).
Основним завданням CEN є розробка та випуск європейських стандартів (EN), які потім реалізуються як національні стандарти в кожній країні-члені. Національні стандарти повинні відповідати EN, і суперечливі національні стандарти мають бути відкликані. Номер EN може включати префікс pr, що означає, що стандарт знаходиться в стадії проекту.
Таким чином, стандарти EN для сталей мають єдине позначення з додаванням літери країни і послідовного номера, наприклад, BS EN 10025, DIN EN 10025 або NF EN 10025. Ці стандарти можуть включати кілька частин, де кожна частина визначає конкретні характеристики сталі.
Система позначення сталей відповідно до стандартів CEN (Європейський комітет з нормалізації) представлена у документі EN 10027, який включає дві частини:
Частина 1 – Назва сталей: У цій частині описується система позначення сталей, яка включає комбінації літер та цифр відповідно до EN 10027-1. Система поділяє назви сталей дві групи. Ця система має деякі подібності, але не збігається повністю з літерними позначеннями, наведеними в технічному звіті ISO (ISO TR 4949: 1989 (E)).
Група назв сталей 1: Ця група відноситься до сталей, які позначаються на основі їх застосування та механічних чи фізичних властивостей. Назви сталей складаються з букв, пов’язаних із застосуванням, та номера, пов’язаного із властивостями. Наприклад, конструкційні сталі мають назву, що починається з букви “S”, магістральні труби – з букви “L”, рейкові сталі – з букви “R”, а сталі для роботи під тиском – з букви “P”, наприклад, сталь з назвою P275N EN 10028-3.
Група назв сталей 2: Ця група використовується для сталей, які позначаються на основі їх хімічного складу та поділяються на чотири підгрупи залежно від вмісту сплаву.
Частина 2 – Цифрове позначення сталей: EN 10027-2 описує систему присвоєння номерів сталей, які доповнюють назви, зазначені в частині 1. Номер складається з фіксованої кількості цифр і є формою 1.XXXX, де “1” відноситься до сталі, а перші дві цифри після “1” позначають номер групи сталей.
Ця система позначення сталей EN замінила безліч національних стандартів у Європі та Великій Британії. Перехід від старих національних стандартів до нових стандартів EN зробив процес порівняння замінених національних стандартів із чинними стандартами в інших країнах та регіонах більш складним.
Додаток 6 та Додаток 7 документа EN 10027 містять списки стандартів EN, які замінили національні стандарти та стандарти, які були замінені чинними стандартами EN відповідно. Національні стандарти можуть бути замінені одним або декількома новими стандартами EN, і цю інформацію можна знайти у зазначених додатках.