Dźwigary główne suwnic pomostowych i bramowych: kompletny przewodnik po stali

Główna belka, jako główna konstrukcja nośna dźwigu, często stanowi znaczną część jego ciężaru. Suwnica Dźwigar główny odpowiada za 40%-60% całkowitej masy suwnicy, podczas gdy dźwigar główny suwnicy bramowej przekracza 30%. Materiał stalowy dźwigara głównego bezpośrednio decyduje o jego nośności, bezpieczeństwie eksploatacji i całkowitym koszcie. Dane Chińskiego Stowarzyszenia Przemysłu Maszyn Ciężkich (China Heavy Machinery Industry Association) pokazują, że ponad 65% uszkodzeń konstrukcyjnych wynika z niedopasowania stali dźwigara głównego i warunków eksploatacji. Aby pomóc Ci zmniejszyć ryzyko związane ze sprzętem i zoptymalizować cały proces doboru, stworzyliśmy tabelę porównawczą parametrów dla popularnych materiałów stalowych suwnic pomostowych i bramowych. Poniższy tekst analizuje podstawowe cechy różnych materiałów stalowych odpowiednich na dźwigar główny.

Stal niskowęglowa: najlepszy wybór dla lekkich i małych suwnic i suwnic bramowych

Dzięki doskonałej plastyczności, spawalności i niskim kosztom stal niskowęglowa (na przykładzie Q235B / S235JR / A283) jest głównym, ekonomicznym materiałem na główne dźwigary suwnic pomostowych i bramowych w zastosowaniach o małym obciążeniu i niskiej klasie robotniczej, zajmując około 221 t rynku materiałów do lekkich małych dźwigów (≤20 t).

Q235B (EN S235JR/ASTM A283)

Stal niskowęglowa Q235B, najpopularniejszy rodzaj stali niskowęglowej stosowany w urządzeniach dźwigowych, jest szczególnie rozpowszechniona w lekkich dźwigach o niskim udźwigu, takich jak dźwigi 5-tonowe suwnice dwudźwigarowe stosowany w magazynach i 3-tonowych jednodźwigarowych konstrukcjach nadziemnych suwnice bramowe w warsztatach. Jego główny skład chemiczny i właściwości mechaniczne przedstawiono w poniższej tabeli:

Na podstawie powyższych wskaźników wydajności możemy dokładniej przeanalizować główne zalety Q235B:

• Wysoka zawartość węgla, doskonałe właściwości spawalnicze: Główna belka suwnic pomostowych i bramowych ma gęstą i złożoną strukturę spawu. Niska zawartość węgla w stali Q235B pozwala na uzyskanie wysokiej jakości spoin przy użyciu konwencjonalnych procesów spawalniczych, zmniejszając prawdopodobieństwo wystąpienia wad spawalniczych i zapewniając wysoką stabilność produkcji.
• Umiarkowana wytrzymałość, wytrzymuje ogólne uderzenia: Dzięki energii uderzenia w temperaturze pokojowej 20°C wynoszącej nie mniej niż 27 J, materiał ten charakteryzuje się dobrą wytrzymałością. Amortyzuje wstrząsy i wibracje podczas pracy suwnic pomostowych i bramowych, jest odporny na kruche pękanie spowodowane nagłymi zmianami obciążenia oraz zapewnia bezpieczniejsze i bardziej niezawodne działanie konstrukcji.
• Niskie koszty, doskonała opłacalność: Q235B charakteryzuje się stosunkowo niskimi kosztami produkcji. Co więcej, jego wszechstronna funkcjonalność spełnia wymagania większości stalowych konstrukcji suwnic pomostowych i bramowych, skutecznie obniżając koszty produkcji, zapewniając jednocześnie bezpieczeństwo i niezawodność, co przekłada się na wysoką opłacalność.

Jednakże ze względu na ograniczenia klasy wytrzymałości i właściwości użytkowych samego materiału, Q235B ma również pewne ograniczenia, dlatego też:

• Niska granica plastyczności: Q235B ma granicę plastyczności wynoszącą zaledwie 235 MPa. W warunkach dużego obciążenia, spełnienie wymagań wytrzymałościowych wymaga zastosowania grubszych blach stalowych, co znacznie zwiększa masę konstrukcyjną, co nie jest odpowiednie do zastosowań wymagających dużej wytrzymałości i wysokiej częstotliwości.
• Słaba odporność na korozję: Ponieważ stalowe konstrukcje dźwigów są narażone na działanie czynników atmosferycznych przez dłuższy czas, Q235B jest podatny na korozję, co wymaga powłoki antykorozyjnej i sprawia, że nie nadaje się do stosowania w środowiskach silnie korozyjnych.
• Nieodpowiednie do środowisk o niskiej temperaturze: Stal Q235B gwarantuje udarność tylko w temperaturze pokojowej. Jest podatna na kruche pękanie w niskich temperaturach. Dlatego bezpośrednie stosowanie w niskich temperaturach stwarza zagrożenie bezpieczeństwa w postaci kruchego pękania, co wymaga stosowania stali niskotemperaturowej lub stali gatunku Q355D/E.

Q235C/Q235D (EN S235J2/ASTM A1011)

Gatunki Q235C i Q235D to ulepszone niskotemperaturowe warianty gatunku Q235B. Charakteryzują się one stabilniejszą wytrzymałością w niskich temperaturach, mniejszą ilością zanieczyszczeń i są mniej podatne na kruchość w zimie, dzięki czemu nadają się do suwnic i suwnic bramowych o wyższych wymaganiach dotyczących bezpieczeństwa, odporności na uderzenia i stabilności w niskich temperaturach. 

Q235C wymaga energii uderzenia ≥ 27 J w temperaturze 0°C, jednak jego wytrzymałość spada znacznie poniżej -10°C. Q235D wymaga energii uderzenia ≥ 27 J w temperaturze -20°C, co skutecznie zapobiega kruchemu pękaniu w niskich temperaturach podczas długotrwałej eksploatacji na zewnątrz w zimie i zapewnia najwyższy poziom bezpieczeństwa, ale wiąże się z wyższymi kosztami produkcji i wyższą ceną.

Stal niskostopowa o wysokiej wytrzymałości: idealna do suwnic pomostowych i bramowych o średnim i dużym udźwigu

Stal niskostopowa o wysokiej wytrzymałości (HSLA) powstaje poprzez dodanie śladowych ilości pierwiastków stopowych, takich jak V, Nb i Ti, do stali konstrukcyjnej węglowej. Łączy ona wytrzymałość z obrabialnością i jest obecnie „głównym materiałem” na belki główne dźwigów. Stanowi ona ponad 58% krajowego rynku belek głównych i końcowych dźwigów i jest pierwszym wyborem dla ponad 80% dźwigów ogólnego przeznaczenia. Nadaje się do większości zastosowań o średnim i dużym obciążeniu, co pozwala na spełnienie wymagań dotyczących użytkowania i kontroli kosztów, czyniąc ją „bezpiecznym wyborem” dla nabywców.

Q355B (EN S355JR/ASTM A572 Gr.50)

Q355B, powszechnie stosowana niskostopowa stal o wysokiej wytrzymałości, jest „podstawowym materiałem” w branży i nadaje się do suwnic pomostowych i bramowych o średnim i małym tonażu, o klasie wytrzymałości A3-A5. Jej główne komponenty to:

Te podstawowe parametry stanowią kluczowe czynniki, dzięki którym Q355B może stać się podstawowym materiałem do produkcji dźwigów, co przejawia się w następujących zaletach:

• Wysoki współczynnik granicy plastyczności, lekka konstrukcja: Przy grubości blachy stalowej >16 mm, granica plastyczności Q355B jest o około 51% wyższa niż Q235B, co przekłada się na redukcję masy o 15%–25% przy tej samej nośności. Zmniejsza to zarówno masę własną dźwigu, jak i nacisk na fabrykę.
• Niska emisja dwutlenku węgla, lepsza spawalność: Ryzyko pęknięć na zimno podczas spawania jest niskie. Przy grubości stali Q355B ≤16 mm, podgrzewanie wstępne jest zazwyczaj zbędne, co umożliwia bezpośrednie spawanie. Skraca to cykl produkcyjny i poprawia wydajność produkcji.
• Doskonała wytrzymałość w niskich temperaturach: Gatunek Q355B charakteryzuje się lepszą adaptacją do niskich temperatur, przechodząc testy udarności w temperaturze -20°C. Nadaje się do stosowania w regionach o niskiej temperaturze lub konstrukcjach wymagających wysokiej wytrzymałości, skutecznie zapobiegając kruchemu pękaniu w niskich temperaturach.

Chociaż Q355B zapewnia doskonałą ogólną wydajność, ma zauważalne ograniczenia, zwłaszcza w niskich temperaturach i warunkach korozyjnych, a także w zakresie spawania grubych blach, kosztów i trudności obróbki. Do konkretnych wad należą:

• Ograniczona wydajność w niskich temperaturach: Gatunek Q355B gwarantuje kwalifikowaną udarność tylko w temperaturze 20°C. Jego udarność gwałtownie spada poniżej 0°C, co wiąże się z wysokim ryzykiem kruchości w przypadku stosowania w chłodniach lub na zewnątrz w niskich temperaturach. Z tego powodu nie nadaje się do stosowania w ekstremalnie niskich temperaturach.
• Wysoka trudność spawania grubych płyt: Gdy grubość stali Q355B przekracza 25 mm, jej ekwiwalent węglowy znacznie wzrasta, co zwiększa ryzyko pęknięć spawalniczych. Podczas spawania wymagane jest podgrzewanie wstępne i ścisła kontrola temperatury, co prowadzi do bardziej złożonych procedur obróbki.
• Wyższy koszt niż Q235B: Q355B jest generalnie o 10%–15% droższy niż Q235B. W zastosowaniach o małym obciążeniu lub w elementach nienośnych, zastosowanie Q355B zapewni nadwyżkę wydajności bez korzyści kosztowych.

Q390B (EN S355J2/ASTM A572 gr.60)

Dzięki granicy plastyczności ponad 390 MPa, stal Q390B zapewnia doskonałą nośność i bezpieczeństwo konstrukcyjne. W tych samych warunkach obciążenia zmniejsza zużycie stali o około 15% w porównaniu z stalą Q355B, co sprawia, że jest szeroko stosowana w suwnicach pomostowych i bramowych wymagających wysokiej wytrzymałości.

Ze względu na niską zawartość węgla, stal Q390B nie nadaje się do ulepszania cieplnego. Niemniej jednak charakteryzuje się doskonałą odpornością na zużycie i umiarkowaną odpornością na korozję, a także jest odporna na erozję wywołaną warunkami atmosferycznymi i niektórymi mediami chemicznymi.

Q420B (EN S420ML/ASTM A572 Gr.70)

Q420B to stal o ultra wysokiej wytrzymałości. Według Analiza stanu rozwoju i popytu na stal w chińskim przemyśle konstrukcji stalowychGatunek Q420B stanowi ponad 50% stali o wysokiej wytrzymałości i jest stosowany głównie w konstrukcjach stalowych dla budownictwa, mostów lub ciężkiego sprzętu, np. w belkach głównych suwnic bramowych o udźwigu 50–300 ton lub maszyn portowych.

Jednak wraz ze wzrostem grubości blach ze stali Q420B, jej granica plastyczności stopniowo maleje. Na przykład, dla grubości ≤16 mm, granica plastyczności wynosi ≥420 MPa, ale dla grubości >50 mm, granica plastyczności wynosi tylko ≥360 MPa. Dlatego w zastosowaniach blach ultragrubych konieczna jest optymalizacja procesu lub wybór stali wyższej jakości, aby spełnić wymagania wytrzymałościowe, a koszty odpowiednio wzrosną.

Stal specjalna: wybór dla suwnic pomostowych i bramowych używanych w ekstremalnych warunkach

Stal specjalna to materiał dostosowany do potrzeb klienta, przeznaczony na dźwigary główne suwnic pomostowych i bramowych pracujących w ekstremalnych warunkach. Różni się ona od stali niskowęglowej i stali niskostopowej o wysokiej wytrzymałości. Dzięki precyzyjnemu doborowi składników stopowych i optymalizacji procesu, przezwycięża ona niedostatki konwencjonalnej stali w takich warunkach, jak ekstremalne zimno, wysoka mgła solna, silna korozja, obciążenia o bardzo dużym tonażu oraz praca ciągła z wysoką częstotliwością, stając się kluczowym elementem zapewniającym bezpieczeństwo sprzętu i jego długotrwałą eksploatację w trudnych warunkach.

Q460NE (ENS460NL/ASTM A537 kl. 2)

Q460NE to odporna na korozję stal niskostopowa, zaprojektowana specjalnie do trudnych warunków pracy. Litera „N” w nazwie gatunku oznacza odporność na warunki atmosferyczne, a „E” odpowiada udarności w niskich temperaturach do -40°C. W porównaniu ze zwykłą stalą, spełnia ona wymagania wytrzymałościowe stawiane konstrukcjom o dużej wytrzymałości i może stabilnie pracować przez długi czas w ekstremalnie niskich temperaturach, wysokiej wilgotności i w środowisku zasolonym. Jej kluczowe parametry eksploatacyjne to:

Aby uzyskać podwójną poprawę odporności na warunki atmosferyczne i wydajności w niskich temperaturach, do formuły Q460NE dodano określone pierwiastki stopowe. Zawartość i funkcja każdego pierwiastka są następujące:

Podsumowując, dzięki niskoemisyjnej konstrukcji i synergistycznemu działaniu pierwiastków stopowych, takich jak Cr, Ni i Cu, Q460NE spełnia wymagania mechaniczne i wytrzymałościowe w środowiskach o wysokiej wilgotności i zasoleniu. Nawet w ekstremalnie niskich temperaturach, sięgających -40℃, Q460NE zachowuje dobrą udarność, skutecznie zapobiegając kruchości materiału spowodowanej niskimi temperaturami. Zapewnia to solidną barierę bezpieczeństwa dla konstrukcji inżynieryjnych w ekstremalnie zimnych regionach, poprawiając niezawodność sprzętu i wydajność operacyjną.

Q355NH (EN S355J2W/ASTM A588)

Q355NH to blacha stalowa odporna na korozję atmosferyczną, znana również jako stal korozyjnie odporna. Modyfikatory „N” i „H” zazwyczaj określają wymagania dotyczące normalizacji i poprawy wytrzymałości w niskich temperaturach. Normalizacja (utrzymywanie powyżej temperatury przemiany fazowej, a następnie chłodzenie na powietrzu) pozwala na rozdrobnienie ziaren, tworząc drobniejszą strukturę ferrytyczno-perlityczną i ujednolicenie właściwości w kierunku grubości.

W porównaniu ze stalą niskowęglową Q355NH osiąga 2–8-krotnie lepszą odporność na warunki atmosferyczne, głównie dzięki dodaniu do jej formuły specjalnych pierwiastków stopowych.

Jak widać, stal Q355NH zachowuje wytrzymałość, udarność i spawalność zwykłej stali konstrukcyjnej, a jednocześnie charakteryzuje się ciągliwością, odpornością na korozję, odpornością na wysokie temperatury i zmęczeniem stali wysokiej jakości. Co więcej, Q355NH jest od 1,5 do 10 razy bardziej podatny na malowanie niż zwykła stal węglowa. Eliminuje to potrzebę częstego malowania i konserwacji, skutecznie obniżając całkowity koszt cyklu życia dźwigów zewnętrznych. Jej odporność na rdzę, odporność na korozję wydłużająca żywotność komponentów oraz mniejsze zużycie materiałów sprawiają, że jest to preferowana stal do produkcji elementów konstrukcyjnych dźwigów w trudnych warunkach pracy, takich jak praca na zewnątrz i w środowisku nadmorskim.

Q450NQR1 (EN S355K2W/ASTM A633 gatunek C/D)

Q450NQR1 to stal o wysokiej wytrzymałości, odporna na warunki atmosferyczne, która redukuje wagę i charakteryzuje się doskonałą udarnością w niskich temperaturach oraz odpornością na korozję atmosferyczną, dzięki czemu nadaje się do stosowania w różnych ekstremalnych warunkach klimatycznych. NQR to stal odporna na warunki atmosferyczne (warunki atmosferyczne), stal niskostopowa o wysokiej wytrzymałości, specjalnie zaprojektowana do stosowania na zewnątrz, w strefach przybrzeżnych i innych środowiskach korozyjnych; 1 to numer serii gatunku, oznaczający określony udział stopu i poziom wydajności.

Jak wynika z powyższych podstawowych właściwości, Q450NQR1 łączy w sobie potrójne zalety: wysoką wytrzymałość, odporność na warunki atmosferyczne i odporność na niskie temperatury, co wynika z precyzyjnego stosunku składników stopowych.

Dzięki niskiej zawartości węgla i wyjątkowo niskiej zawartości siarki, w połączeniu z synergistycznym działaniem pierwiastków stopowych Cr, Ni i Cu, stal Q450NQR1 charakteryzuje się doskonałymi parametrami, spełniającymi wymagania branżowych norm dotyczących stali odpornych na warunki atmosferyczne. Osiąga równowagę między wysoką wytrzymałością, odpornością na warunki atmosferyczne i udarnością w niskich temperaturach, co czyni ją idealnym materiałem do dźwigów pracujących w trudnych warunkach, takich jak porty i składowiska na wolnym powietrzu.

Q690E (EN S690QL/ASTM A514 Gr.B)

Q690E to materiał o wysokiej wytrzymałości. Dzięki spawaniu laserowemu i procesom odprężania, jego masa została zmniejszona o 15%, nośność zwiększona o 25%, a trwałość zmęczeniowa wydłużona o 37% w porównaniu ze średnią w branży. Spełnia on wymagania klasy A7 dla ciężkich warunków pracy i nadaje się do specjalistycznych dźwigów o dużym tonażu i wysokiej wydajności, takich jak 300-tonowe suwnice kadziowe w przemyśle metalurgicznym i 200-tonowe suwnice do podnoszenia sekcji kadłuba w przemyśle stoczniowym. Jego główne komponenty i właściwości mechaniczne są następujące:

Jednocześnie, aby osiągnąć podwójny cel: lekkość i wysoką wytrzymałość, Q690E optymalizuje swoją mikrostrukturę i właściwości poprzez dodanie specjalnych pierwiastków stopowych. Zawartość i funkcja każdego kluczowego pierwiastka są następujące:

Dlatego Q690E ma wyjątkowo wysoką nośność, co pozwala na zwiększenie górnej granicy obciążenia przy jednoczesnym zmniejszeniu przekroju poprzecznego belki głównej; charakteryzuje się również doskonałą wytrzymałością w niskich temperaturach i dobrą odpornością na zmęczenie, dzięki czemu nadaje się do ciągłej pracy przy dużej częstotliwości i dużym obciążeniu, ale jego koszt jest stosunkowo wysoki, a dobór może być dokonany zgodnie z rzeczywistymi wymaganiami dotyczącymi nośności.

Posiadając ponad 20-letnie doświadczenie w zakresie materiałów do konstrukcji stalowych dźwigów, DGCRANE głęboko uznaje, że każdy szczegół doboru materiałów bezpośrednio determinuje współczynnik bezpieczeństwa sprzętu, żywotność i koszty pełnego cyklu przy różnych tonażach, klasach roboczych i środowiskach operacyjnych. DGCRANE może precyzyjnie dostarczyć pełną gamę międzynarodowych standardów gatunków stali, w tym Q355B, Q460NE i Q690E, dostosowanych do rzeczywistych warunków pracy, takich jak ekstremalne zimno, wysoka wilgotność i ciągła ciężka praca, w pełni spełniając wymagania materiałowe zarówno w przypadku scenariuszy konwencjonalnych, jak i specjalnych.

DGCRANE Oferujemy kompleksowe rozwiązania obejmujące pełen proces, obejmujące konsultacje materiałowe dostosowane do indywidualnych potrzeb, cięcie na wymiar, spawanie i wstępną obróbkę antykorozyjną, a także pełną identyfikowalność jakości i wsparcie gwarancyjne posprzedażowe. Pomagamy uniknąć ryzyka związanego z wyborem u źródła, umożliwiając bezpieczniejszą obsługę dźwigów, trwalsze konstrukcje i lepszą kontrolę kosztów ogólnych.

Zora Zhao

Ekspert w zakresie rozwiązań w zakresie suwnic/suwnic bramowych/żurawów/części dźwigów

Dzięki ponad 10-letniemu doświadczeniu w branży eksportu dźwigów za granicę pomogłem ponad 10 000 klientom w przypadku pytań i wątpliwości przedsprzedażowych. Jeśli masz jakiekolwiek powiązane potrzeby, skontaktuj się ze mną!

WhatsApp: +86 189 3735 0200

Email: zorazhao@dgcrane.com