Главная балка мостовых и козловых кранов: подробное руководство по стальным конструкциям.

Главная балка, как основная несущая конструкция крана, часто составляет значительную часть его веса. Мостовой кран Главная балка составляет от 401 до 601 тонны общей массы крана, а главная балка козлового крана превышает 301 тонну. Материал стали главной балки напрямую определяет общую несущую способность, безопасность эксплуатации и общую стоимость крана. Данные Китайской ассоциации тяжелой машиностроительной промышленности показывают, что более 651 тонны структурных повреждений происходит из-за несоответствия стали главной балки и условий эксплуатации. Чтобы помочь вам снизить риски, связанные с оборудованием, и оптимизировать весь процесс выбора, мы составили сравнительную таблицу параметров основных материалов стали для мостовых и козловых кранов. Далее будут проанализированы основные характеристики различных материалов стали, подходящих для главной балки.

Низкоуглеродистая сталь: лучший выбор для легких и небольших мостовых и козловых кранов.

Благодаря превосходной пластичности, свариваемости и экономическим преимуществам, низкоуглеродистая сталь (например, Q235B / S235JR / A283) является основным экономически выгодным материалом для главных балок мостовых и козловых кранов в условиях легких нагрузок и низкой рабочей нагрузки, занимая около 221 тыс. тонн на рынке материалов для небольших кранов малой грузоподъемности (≤20 т).

Q235B (EN S235JR/ASTM A283)

Q235B, наиболее распространенный тип низкоуглеродистой стали, используемый в подъемном оборудовании, особенно часто применяется в легких кранах с низким рабочим классом, таких как 5-тонные. двухбалочные мостовые краны используется на складах и в качестве однобалочной подвесной конструкции грузоподъемностью 3 тонны. козловые краны в мастерских. Его основной химический состав и механические свойства показаны в таблице ниже:

На основе вышеуказанных показателей производительности мы можем более четко проанализировать основные преимущества Q235B:

• Высокое содержание углерода, превосходные сварочные характеристики: Главная балка мостовых и козловых кранов имеет плотную и сложную структуру сварных швов. Низкое содержание углерода в стали Q235B позволяет получать высококачественные сварные швы при использовании традиционных методов сварки, снижая вероятность сварочных дефектов и обеспечивая высокую стабильность производства.
• Умеренная прочность, выдерживает обычные удары: Благодаря ударной вязкости при комнатной температуре 20℃, составляющей не менее 27 Дж, материал обладает высокой прочностью. Он поглощает удары и вибрации при работе мостовых и козловых кранов, устойчив к хрупкому разрушению от резких изменений нагрузки и обеспечивает более безопасную и надежную работу конструкции.
• Низкая стоимость, превосходная экономическая эффективность: Сплав Q235B отличается относительно низкой себестоимостью производства. Кроме того, его комплексные характеристики соответствуют требованиям большинства стальных конструкций мостовых и козловых кранов, эффективно снижая производственные затраты при обеспечении безопасности и надежности, что приводит к высокой экономической эффективности.

Однако из-за ограничений по прочности и эксплуатационным характеристикам самого материала, Q235B также имеет определенные ограничения; следовательно:

• Низкий предел текучести: Предел текучести стали Q235B составляет всего 235 МПа. В условиях высоких нагрузок для обеспечения требуемой прочности необходимы более толстые стальные пластины, что значительно увеличивает вес конструкции, и это делает сталь непригодной для тяжелых условий эксплуатации и высокочастотных нагрузок.
• Низкая коррозионная стойкость: Поскольку стальные конструкции кранов длительное время подвергаются воздействию окружающей среды, сталь марки Q235B подвержена коррозии, что требует нанесения антикоррозионного покрытия и делает ее непригодной для использования в сильно агрессивных средах.
• Не подходит для использования в условиях низких температур: Ударная вязкость стали Q235B гарантируется только при комнатной температуре. При низких температурах она склонна к хрупкому разрушению. Поэтому прямое использование в условиях низких температур представляет опасность хрупкого разрушения, что требует применения низкотемпературной стали или стали марки Q355D/E.

Q235C/Q235D (EN S235J2/ASTM A1011)

Q235C и Q235D — это модернизированные низкотемпературные варианты стали Q235B. Они отличаются более стабильной низкотемпературной ударной вязкостью, меньшим количеством примесей и меньшей склонностью к охрупчиванию в зимний период, что делает их подходящими для мостовых и козловых кранов с повышенными требованиями к безопасности, ударопрочности и низкотемпературной стабильности. 

Для стали Q235C требуется ударная вязкость ≥ 27 Дж при 0℃, однако её прочность значительно снижается при температурах ниже -10℃. Для стали Q235D требуется ударная вязкость ≥ 27 Дж при -20℃, что позволяет эффективно предотвращать хрупкое разрушение при низких температурах во время длительной эксплуатации на открытом воздухе в зимнее время и обеспечивает высочайший уровень безопасности, но сопряжено с более высокими производственными затратами и более высокой ценой.

Высокопрочная низколегированная сталь: идеально подходит для мостовых и козловых кранов средней и большой грузоподъемности.

Высокопрочная низколегированная сталь (также известная как HSLA) производится путем добавления следовых количеств легирующих элементов, таких как V, Nb и Ti, к углеродистой конструкционной стали. Она обеспечивает баланс между прочностью и обрабатываемостью и в настоящее время является «основным материалом» для главных балок кранов. На ее долю приходится более 581 тонны на внутреннем рынке материалов для главных и концевых балок кранов и она является предпочтительным материалом для более чем 801 тонны кранов общего назначения. Она подходит для большинства сценариев эксплуатации в условиях средних и тяжелых нагрузок, удовлетворяет потребностям эксплуатации и позволяет контролировать затраты, что делает ее «безопасным выбором» для покупателей.

Q355B (EN S355JR/ASTM A572 Gr.50)

Q355B — широко используемая низколегированная высокопрочная сталь, являющаяся «основным материалом» в отрасли и подходящая для мостовых и козловых кранов средней и малой грузоподъемности с рабочим классом A3-A5. Ее основные компоненты следующие:

Именно эти основные параметры являются ключевыми факторами, позволяющими стали использовать сталь Q355B в качестве основного материала для кранов, что проявляется, в частности, в следующих преимуществах:

• Высокий предел текучести, облегченная конструкция: Когда толщина стального листа превышает 16 мм, предел текучести стали Q355B примерно на 511 тонн выше, чем у стали Q235B, что приводит к снижению веса на 151–251 тонн при той же несущей способности. Это уменьшает как собственный вес крана, так и нагрузку на завод.
• Низкое содержание углерода в эквиваленте, улучшенная свариваемость: Риск образования холодных трещин при сварке низок. При толщине стали Q355B ≤16 мм предварительный нагрев обычно не требуется, что позволяет выполнять прямую сварку. Это сокращает производственный цикл и повышает эффективность производства.
• Превосходная ударная вязкость при низких температурах: Сталь Q355B обладает повышенной устойчивостью к низким температурам, успешно проходит испытания на ударную вязкость при -20℃. Она подходит для холодных регионов или конструкций, требующих высокой прочности, эффективно предотвращая хрупкое разрушение в условиях низких температур.

Несмотря на то, что сталь Q355B демонстрирует превосходные общие характеристики, она имеет заметные ограничения, особенно при низких температурах и в агрессивных средах, а также с точки зрения сварки толстых листов, стоимости и сложности обработки. Конкретные недостатки заключаются в следующем:

• Ограниченные возможности при низких температурах: Сталь Q355B обеспечивает надлежащую ударную вязкость только при 20 ℃. Ее вязкость резко снижается ниже 0 ℃, что создает высокий риск хрупкости при низких температурах при хранении в холодильных камерах или в холодных условиях на открытом воздухе. Следовательно, ее нельзя использовать в условиях сильного холода.
• Высокая сложность сварки толстых листов: Когда толщина стали Q355B превышает 25 мм, её углеродный эквивалент значительно возрастает, что увеличивает риск образования трещин при сварке. В процессе сварки требуется предварительный нагрев и строгий контроль температуры, что приводит к усложнению технологических процессов.
• Более высокая стоимость, чем у Q235B: Цемент Q355B, как правило, на 101–151 тонну дороже, чем Q235B. Для применений с небольшой нагрузкой или компонентов, не несущих нагрузку, использование Q355B обеспечит повышение производительности без существенного увеличения стоимости.

Q390B (EN S355J2/ASTM A572 Gr.60))

Благодаря пределу текучести более 390 МПа, сталь Q390B обеспечивает превосходную несущую способность и структурную безопасность. При тех же условиях нагрузки она снижает расход стали примерно на 151 тонну по сравнению с Q355B, что делает ее широко применяемой в мостовых и козловых кранах, требующих высокой прочности.

Из-за низкого содержания углерода сталь Q390B не подходит для закалки и отпуска. Тем не менее, она обладает превосходной износостойкостью и умеренной коррозионной стойкостью, способна выдерживать эрозию под воздействием атмосферных условий и некоторых химических сред.

Q420B (EN S420ML/ASTM A572 Gr.70)

Q420B — это сверхвысокопрочная сталь. Согласно Анализ состояния развития и спроса на сталь в китайской сталелитейной промышленности.На долю стали Q420B приходится более 501 тонны высокопрочной стали, и она в основном используется в стальных конструкциях для строительства, мостов или тяжелого оборудования, такого как главные балки козловых кранов грузоподъемностью 50-300 тонн или портовое оборудование.

Однако, при увеличении толщины стальных листов Q420B их предел текучести ступенчато снижается. Например, при толщине ≤16 мм предел текучести составляет ≥420 МПа, а при толщине >50 мм — всего ≥360 МПа. Поэтому в производстве сверхтолстых листов необходимо оптимизировать технологический процесс или выбирать сталь более высокого качества для соответствия требованиям к прочности, что, соответственно, приведет к увеличению стоимости.

Специальная сталь: оптимальный выбор для мостовых и козловых кранов, используемых в экстремальных условиях.

Специальная сталь — это материал, специально разработанный для главных балок мостовых и козловых кранов, работающих в экстремальных условиях. Она отличается от низкоуглеродистой стали и высокопрочной низколегированной стали. Благодаря точному соотношению легирующих элементов и оптимизации технологического процесса, она преодолевает недостатки обычной стали в таких условиях, как экстремальный холод, высокая концентрация солевого тумана, сильная коррозия, сверхбольшие тоннажные нагрузки и высокочастотная непрерывная работа, и становится ключевым элементом обеспечения безопасности оборудования и его длительной эксплуатации в суровых условиях.

Q460NE (ENS460NL/ASTM A537 Cl.2)

Q460NE — это коррозионностойкая низколегированная сталь, специально разработанная для работы в суровых условиях. Буква «N» в названии марки обозначает устойчивость к атмосферным воздействиям, а «E» соответствует ударной вязкости при низких температурах -40°C. По сравнению с обычной сталью, она отвечает требованиям к прочности конструкций большой грузоподъемности и может стабильно работать в течение длительного времени в условиях экстремально низких температур, высокой влажности и солевого тумана. Ее основные эксплуатационные параметры следующие:

Для достижения двойного улучшения в плане атмосферостойкости и характеристик при низких температурах в состав стали Q460NE добавлены специальные легирующие элементы. Содержание и функции каждого элемента следующие:

В заключение, благодаря низкоуглеродистой конструкции и синергетическому эффекту легирующих элементов, таких как Cr, Ni и Cu, сталь Q460NE отвечает механическим требованиям и требованиям к долговечности в условиях высокой влажности и высокой концентрации соли. Даже при экстремально низких температурах -40℃ сталь Q460NE сохраняет хорошую ударную вязкость, эффективно предотвращая охрупчивание материала, вызванное низкими температурами. Это обеспечивает надежную защиту при строительстве в экстремально холодных регионах, повышая надежность оборудования и эффективность его работы.

Q355NH (EN S355J2W/ASTM A588)

Q355NH — это атмосферостойкая стальная пластина, также известная как атмосферостойкая сталь. Модификаторы «N» и «H» обычно обозначают требования к нормализации и улучшению низкотемпературной ударной вязкости. Нормализация (выдержка выше температуры фазового перехода с последующим охлаждением на воздухе) позволяет измельчить зерна, образуя более тонкую феррито-перлитную структуру и делая свойства более однородными по толщине.

По сравнению с низкоуглеродистой сталью, сталь Q355NH обладает в 2-8 раз большей атмосферостойкостью, главным образом за счет добавления в ее состав специальных легирующих элементов.

Как видно, сталь Q355NH сохраняет прочность, ударную вязкость и свариваемость обычной конструкционной стали, а также обладает пластичностью, коррозионной стойкостью, термостойкостью и усталостной прочностью высококачественной стали. Кроме того, способность стали Q355NH к покраске в 1,5-10 раз выше, чем у обычной углеродистой стали. Таким образом, исключается необходимость частой покраски и технического обслуживания, что эффективно снижает общую стоимость жизненного цикла кранов, работающих на открытом воздухе. Устойчивость к ржавчине, коррозионная стойкость, продлевающая срок службы компонентов, и снижение расхода материала делают ее предпочтительной сталью для конструкционных элементов кранов в сложных условиях эксплуатации, таких как наружная и прибрежная среда.

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

Q450NQR1 — это высокопрочная атмосферостойкая сталь, которая отличается сниженным весом, превосходной ударной вязкостью при низких температурах и коррозионной стойкостью к атмосферным воздействиям, что делает её пригодной для использования в различных экстремальных климатических условиях. NQR обозначает атмосферостойкую (атмосферостойкую) сталь, высокопрочную низколегированную сталь, специально разработанную для использования на открытом воздухе, в прибрежных и других агрессивных средах; 1 — это номер серии марки, обозначающий конкретное соотношение легирующих элементов и уровень эксплуатационных характеристик.

Как видно из вышеперечисленных основных свойств, сталь Q450NQR1 обладает тройным преимуществом: высокой прочностью, атмосферостойкостью и ударной вязкостью при низких температурах, что обусловлено точным соотношением легирующих элементов.

Благодаря низкому содержанию углерода и чрезвычайно низкому содержанию серы, а также синергетическому эффекту легирующих элементов Cr, Ni и Cu, сталь Q450NQR1 обладает превосходными комплексными характеристиками, соответствующими требованиям стандартов отрасли атмосферостойкой стали. Она обеспечивает баланс между высокой прочностью, атмосферостойкостью и ударной вязкостью при низких температурах, что делает ее идеальным материалом для кранов, работающих в тяжелых условиях, таких как порты и открытые складские площадки.

Q690E (EN S690QL/ASTM A514 Gr.B)

Q690E — высокопрочный материал. Благодаря лазерной сварке и процессам снятия напряжений его вес снижается на 151 тонну, несущая способность увеличивается на 251 тонну, а ресурс усталостной прочности — на 371 тонну по сравнению со средними показателями по отрасли. Он соответствует уровню нагрузки A7 и подходит для высокопроизводительных специальных кранов большой грузоподъемности, таких как 300-тонные ковшовые краны в металлургической промышленности и 200-тонные краны для подъема корпусов судов в судостроении. Его основные компоненты и механические свойства следующие:

Между тем, для достижения двойной цели – легкости и высокой прочности – в стали Q690E оптимизированы микроструктура и свойства за счет добавления определенных легирующих элементов. Содержание и функции каждого ключевого элемента следующие:

Таким образом, сталь Q690E обладает чрезвычайно высокой несущей способностью, что позволяет увеличить верхний предел нагрузки при одновременном уменьшении размеров поперечного сечения основной балки; она также обладает превосходной низкотемпературной ударной вязкостью и хорошей усталостной прочностью, что делает ее подходящей для высокочастотной непрерывной работы с большими нагрузками, но при этом имеет относительно высокую стоимость, и ее выбор может осуществляться в соответствии с фактическими требованиями к несущей способности.

Обладая более чем 20-летним опытом в области материалов для стальных конструкций кранов, DGCRANE Глубоко осознает, что каждая деталь выбора материалов напрямую определяет коэффициент запаса прочности оборудования, срок службы и общую стоимость цикла при различных тоннажных характеристиках, классах работы и условиях эксплуатации. DGCRANE Мы можем точно поставлять весь спектр марок стали, соответствующих международным стандартам, включая Q355B, Q460NE и Q690E, с учетом ваших реальных условий эксплуатации, таких как экстремально низкие температуры, высокая концентрация солевого тумана и непрерывная интенсивная эксплуатация, полностью удовлетворяя потребности в материалах как для обычных, так и для специальных сценариев.

DGCRANE Мы предлагаем комплексные решения полного цикла, включающие индивидуальные консультации по материалам, резку, сварку и антикоррозионную обработку, а также полную отслеживаемость качества и гарантийное послепродажное обслуживание. Мы помогаем вам избежать рисков, связанных с выбором материалов на этапе производства, обеспечивая более безопасную эксплуатацию кранов, более долговечные конструкции и лучший контроль над общими затратами.

Зора Чжао

Эксперт в области мостовых кранов/козловых кранов/консольных кранов/запчастей для кранов

Имея более чем 10-летний опыт работы в сфере экспорта кранов за границу, мы помогли более чем 10 000 клиентам решить их предпродажные вопросы и проблемы. Если у вас есть какие-либо соответствующие потребности, пожалуйста, свяжитесь со мной!

Ватсап: +86 189 3735 0200

Электронная почта: zorazhao@dgcrane.com