A615 مقابل A706 – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات
شارك
Table Of Content
Table Of Content
مقدمة
ASTM A615 و ASTM A706 هما من أكثر درجات الفولاذ المسلح (الحديد المسلح) المحددة شيوعًا في إنشاءات الخرسانة. غالبًا ما يوازن المهندسون ومديرو المشتريات والمصنعون بين الخيارين بين A615 منخفض التكلفة والاستخدام العام و A706 الأكثر تحكمًا عند تحديد التعزيز للمشاريع. تشمل العوامل الرئيسية التي تؤثر على القرار التكلفة، والتوافر، والمرونة المطلوبة، وما إذا كانت اللحام أو التفاصيل الزلزالية مطلوبة.
التمييز الفني الرئيسي الذي يقود المقارنة هو التحكم المعدني الموجه نحو المرونة ومقاومة الهياكل الدقيقة القابلة للتشقق أثناء اللحام والتحميل الزلزالي. نظرًا لأن A706 يتم إنتاجه بحدود كيميائية أكثر صرامة وأداء ميكانيكي محدد لتحسين المتانة والمرونة، غالبًا ما يتم تقييم الدرجتين معًا عندما تتطلب المشاريع أداءً محسّنًا (على سبيل المثال، وصلات قابلة للحام أو مقاومة زلزالية) مقابل عندما تكون الاقتصاد والتوافر هما الأهم.
1. المعايير والتسميات
- ASTM/ASME:
- ASTM A615: مواصفة قياسية لحديد التسليح الكربوني المشوه والمستقيم للخرسانة.
- ASTM A706: مواصفة قياسية لحديد التسليح الفولاذي منخفض السبيكة المشوه والمستقيم للخرسانة.
- المكافئات الدولية / المعايير ذات الصلة:
- EN: تحدد أنواع مختلفة من EN 10080 / BS 4449 الفولاذ المسلح بأدوار قابلة للمقارنة (مرن مقابل استخدام عام).
- JIS/GB: توفر المعايير الوطنية للحديد المسلح في اليابان والصين فئات منتجات قابلة للمقارنة، لكن الكيمياء والمتطلبات الميكانيكية تختلف.
- التصنيف:
- A615 — قضيب تسليح من الفولاذ الكربوني (مستقيم أو مشوه).
- A706 — قضيب تسليح من الفولاذ منخفض السبيكة مع كيمياء وخصائص ميكانيكية محكومة تهدف إلى تحسين المرونة وقابلية اللحام.
- لا يعتبر أي منهما فولاذ مقاوم للصدأ أو فولاذ أدوات؛ كلاهما درجات تسليح هيكلية من الكربون/السبائك المنخفضة.
2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبيكة
الدرجتان هما في الأساس فولاذ كربوني، لكنهما يختلفان في كيفية التحكم في العناصر الكيميائية. تلخص الجدول التالي الحضور، والتركيز على التحكم، والغرض من العناصر الشائعة بدلاً من النسب الدقيقة.
| عنصر | A615 (حديد التسليح الكربوني) | A706 (حديد التسليح منخفض السبيكة، مرن) |
|---|---|---|
| C (الكربون) | موجود؛ التركيب نموذجي لحديد التسليح الكربوني ويمكن أن يكون أعلى من A706؛ أقل تحكمًا | محكوم لحدود قصوى أقل لتحسين المرونة وقابلية اللحام |
| Mn (المنغنيز) | موجود كسبائك قوة وإزالة الأكسدة؛ نموذجي لحديد التسليح الكربوني | موجود ولكن محكوم؛ يستخدم لتحقيق القوة مع كربون أقل |
| Si (السيليكون) | موجود كعامل إزالة الأكسدة؛ ليس مقيدًا بشدة | موجود، دور مشابه؛ الحدود تساعد في التحكم في المتانة |
| P (الفوسفور) | عادة ما يكون محدودًا ولكن يمكن أن يكون أعلى من A706 في بعض المصادر | حدود أكثر صرامة لتقليل خطر الهشاشة |
| S (الكبريت) | عادة ما يكون موجودًا بكميات منخفضة؛ الكبريت العالي يقلل من المرونة | حدود أكثر صرامة لتحسين المرونة وتقليل الهشاشة الساخنة |
| Cr, Ni, Mo (Cr, Ni, Mo) | عادة لا يتم سبكها عمدًا؛ قد تكون موجودة بمستويات ضئيلة | مقيدة عمومًا؛ نهج منخفض السبيكة يتجنب الزيادات الكبيرة في القدرة على التصلب |
| V, Nb, Ti (السبك الدقيق) | قد تكون موجودة في بعض المنتجين للتحكم في القوة/الصلابة | يمكن أن تكون موجودة بكميات محكومة في A706 لإدارة حجم الحبيبات والمتانة، ولكن محدودة لتجنب القدرة على التصلب |
| B | لا يتم التحكم فيه عادة؛ ضئيل | لا يستخدم عادة؛ محكوم إذا كان موجودًا |
| N (النيتروجين) | لا يتم التحكم فيه عادةً بما يتجاوز الممارسات القياسية للصلب | محكوم كجزء من الكيمياء العامة عند الحاجة للتحكم في المتانة |
كيف تؤثر السبيكة على السلوك: - يزيد الكربون العالي من القوة والقدرة على التصلب ولكنه يقلل من قابلية اللحام والمرونة. - يزيد المنغنيز من القوة والقدرة على التصلب ويساعد في إزالة الأكسدة؛ عند دمجه مع كربون أعلى يمكن أن يزيد من القابلية للهياكل الدقيقة الصلبة والهشة. - يمكن أن يؤدي السبك الدقيق (V، Nb، Ti) إلى تنقية الحبيبات وزيادة القوة من خلال تقوية الترسيب، ولكن الكميات المفرطة أو القدرة العالية على التصلب الناتجة يمكن أن تزيد من خطر التشقق في مناطق التأثير الحراري للحام. - استراتيجية الكيمياء في A706 هي تقليل العناصر التي تزيد من القدرة على التصلب وخطر التشقق المساعد بالهيدروجين بينما تستخدم المنغنيز المحكوم والسبك الدقيق لتحقيق القوة المستهدفة مع مرونة أفضل.
3. البنية الدقيقة واستجابة المعالجة الحرارية
تتم معالجة الحديد المسلح عادةً من خلال الدرفلة الساخنة والتبريد المحكوم بدلاً من المعالجات الحرارية المتميزة بعد الدرفلة لمعظم الإنتاج.
- A615:
- البنية الدقيقة النموذجية بعد الدرفلة الساخنة: مزيج من الفريت والبرلايت، اعتمادًا على معدل التبريد والتركيب.
- نظرًا لأن الكيمياء موجهة نحو الحديد المسلح الكربوني، يمكن أن تحتوي البنية الدقيقة على نسب أعلى من البرلايت أو مستعمرات برلايتية أدق في درجات حرارة الكربون العالية.
- التطبيع، والتبريد السريع، أو التخمير ليست خطوات إنتاج شائعة لحديد التسليح القياسي A615؛ يتم تحديد الخصائص إلى حد كبير من خلال التركيب والدرفلة/التبريد.
- A706:
- يتم إنتاجه بكيمياء وممارسات درفلة تهدف إلى إنتاج بنية دقيقة أكثر مرونة وقوة (مصفوفة فريتية مع برلايت محكوم و/أو مكونات باينيتية اعتمادًا على التبريد).
- يمكن استخدام التحكم الحراري الميكانيكي (الدرفلة المحكومة والتبريد المعجل) لتنقية حجم الحبيبات وتعزيز المتانة/المرونة دون زيادة القدرة على التصلب.
- استجابة A706 للمعالجات الحرارية مشابهة للفولاذ منخفض السبيكة الأخرى، لكن المعالجة الحرارية بعد الدرفلة ليست القاعدة لمنتجات الحديد المسلح؛ التركيز هو على معالجة المطحنة لتحقيق السلوك الميكانيكي المطلوب.
أثر المعالجة: - يزيد التبريد الأسرع أو محتوى السبيكة العالي من القدرة على التصلب وإمكانية الهياكل الدقيقة الأكثر صلابة؛ عادة ما يتم تجنب ذلك لـ A706. - يتم استخدام تنقية الحبيبات ودرجات حرارة التحول المحكومة لتحسين المتانة لتطبيقات الزلازل.
4. الخصائص الميكانيكية
توفير توصيف ميكانيكي مقارن بدلاً من قيم عددية ثابتة لجميع المنتجات، حيث تسمح كلا المعايير بمستويات درجات متعددة.
| الخاصية | A615 (نموذجي) | A706 (نموذجي) |
|---|---|---|
| قوة الشد | تفي بفئات الشد المحددة للحديد المسلح القياسي؛ القوة النموذجية لرقم درجة معين قابلة للمقارنة | متطلبات الشد الاسمية مشابهة لأرقام الدرجات المطابقة |
| قوة الخضوع | محددة حسب الدرجة (على سبيل المثال، 40، 60، 75) — الدرجة 60 المستخدمة على نطاق واسع شائعة | نفس تسميات الدرجات المتاحة، لكن A706 غالبًا ما يتطلب سلوك محدد للخضوع/التمدد |
| التمدد (المرونة) | مقبول للتطبيقات العامة للخرسانة؛ أقل من A706 عند قوى مماثلة في العديد من الحالات | مرونة مطلوبة أعلى وتمدد محكوم؛ تمدد موحد أفضل وسلوك بعد الخضوع |
| صلابة التأثير | لا يتم تحديدها بشكل موحد لجميع المنتجات؛ يمكن أن تكون أقل اعتمادًا على الكيمياء | غالبًا ما تظهر متانة أفضل ومقاومة للكسر الهش بسبب الكيمياء/المعالجة المحكومة |
| الصلابة | متغيرة؛ قد تكون أعلى في درجات حرارة الكربون العالية | متحكم فيها عمومًا لتجنب الصلابة العالية التي قد تؤثر على قابلية اللحام أو المتانة |
التفسير: - بالنسبة لأرقام الدرجات المطابقة (على سبيل المثال، "الدرجة 60")، فإن قوى الخضوع/الشد الاسمية قابلة للمقارنة بين A615 و A706؛ يكمن الاختلاف بشكل أساسي في المرونة والمتانة عند مستويات قوة مماثلة. - يتم تحديد A706 لتوفير قابلية تشوه ومقاومة كسر متفوقة في سيناريوهات التحميل الديناميكي أو الزلزالي.
5. قابلية اللحام
تعتمد قابلية اللحام على المعادل الكربوني، ومحتوى الهيدروجين، والقدرة على التصلب. هناك مؤشرين تجريبيين شائعين:
-
معادل الكربون IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
-
Pcm الدولي: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
التفسير النوعي: - تشير القيم المنخفضة لـ $CE_{IIW}$ و $P_{cm}$ إلى قابلية لحام أسهل مع تقليل خطر التشقق البارد. يتم إنتاج A706 مع معادلات كربونية أقل (من خلال كربون أقل وسبيكة محكومة) لتحسين قابلية اللحام وتقليل القابلية للتشقق المساعد بالهيدروجين في منطقة التأثير الحراري للحام. - قد يحتوي A615 على كربون أعلى ومحتويات سبائك دقيقة غير محكومة في بعض الدرجات، مما يمكن أن ينتج عنه قدرة أعلى على التصلب وزيادة خطر التشقق عند اللحام، خاصة مع إدخالات حرارية عالية أو تسخين غير كافٍ/تسخين بعد اللحام وظروف درجة حرارة محيطة منخفضة. - إرشادات عملية: حدد A706 عندما تكون الأداء بعد اللحام ومقاومة التشقق مهمة؛ بالنسبة لـ A615، يجب التعامل مع اللحام بحذر وتطبيق ضوابط هندسية (تسخين مسبق، أقطاب منخفضة الهيدروجين، إجراءات مؤهلة).
6. التآكل وحماية السطح
- كلا من A615 و A706 هما فولاذان كربونيان/منخفضا السبيكة غير مقاومين للصدأ وهما عرضة للتآكل في بيئات الكلور أو البيئات التآكلية.
- استراتيجيات الحماية الشائعة:
- طلاء الإيبوكسي للحديد المسلح
- التغليف بالزنك (طلاء الزنك)، على الرغم من أن التشوه والتصاق الطلاء يتطلبان العناية
- حديد مسلح مغطى بالفولاذ المقاوم للصدأ أو فولاذ مقاوم للصدأ للبيئات القاسية
- غطاء خرساني، ومواد مضافة، وأنظمة حماية كاثودية
- رقم مقاومة التآكل (PREN) غير قابل للتطبيق على هذه الدرجات غير المقاومة للصدأ. لاختيار الحديد المسلح المقاوم للصدأ، استخدم: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
- ملاحظة الاختيار: إذا كانت مقاومة التآكل هي المحرك الرئيسي، يجب تحديد A615 أو A706 مع الطلاءات المناسبة أو استبدالهما ببدائل مقاومة للصدأ أو التآكل.
7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل
- الانحناء والتشكيل:
- يفضل عمومًا A706 حيث تكون المرونة العالية وأشعة الانحناء الضيقة مطلوبة (تفاصيل زلزالية، انحناء ميداني).
- يؤدي A615 بشكل مقبول للانحناء القياسي ولكنه قد يكون لديه مرونة احتياطية أقل للانحناء البارد الشديد أو تركيزات الإجهاد الشديدة.
- القطع/التشغيل:
- عادة ما يتم قطع كلا الدرجتين بواسطة منشار كاشط، أو مقص ميكانيكي، أو قطع بالأكسجين/الحرارة. قابلية التشغيل ليست مصدر قلق رئيسي للحديد المسلح.
- التشطيب:
- تطبق الطلاءات السطحية (الإيبوكسي، التغليف) بعد الدرفلة في كلا الحالتين؛ لا تعيق كيمياء A706 عمليات الطلاء وقد تساعد في عمر الطلاء بشكل غير مباشر من خلال دعم سلوك ارتباط أفضل مع الخرسانة بسبب أنماط الفشل المرنة.
8. التطبيقات النموذجية
| A615 — الاستخدامات النموذجية | A706 — الاستخدامات النموذجية |
|---|---|
| الخرسانة المسلحة العامة في المباني، والأساسات، والألواح، والهياكل غير الزلزالية حيث يكون اللحام محدودًا | المناطق والهياكل الزلزالية حيث تكون المرونة العالية مطلوبة؛ تسليح ملحوم ووصلات هيكلية |
| الخرسانة الكتلية حيث تكون الاقتصاد والتوافر الواسع هما الأولوية | الجسور، والبنية التحتية الحيوية، والهياكل التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في سلوك الكسر |
| الأعضاء الهيكلية غير الحرجة والتجديد حيث يتم استخدام الحديد المسلح المطلي لتخفيف التآكل | التطبيقات التي تتطلب لحامًا ميدانيًا، وصلات ميكانيكية مع متطلبات تشوه عالية، والامتثال المحكوم للرموز |
مبررات الاختيار: - اختر A615 من أجل الاقتصاد والتوافر الواسع في أدوار التسليح التقليدية. - اختر A706 للتطبيقات الحرجة التي تتطلب تحسين المرونة، وقابلية اللحام، ومقاومة الكسر، خاصة في التصميم الزلزالي أو حيث يتم تحديد لحام القضبان.
9. التكلفة والتوافر
- A615: يتم إنتاجه على نطاق واسع وعادة ما يكون الخيار الأكثر اقتصادية؛ متوفر في مجموعة واسعة من الأحجام وأرقام الدرجات من العديد من المصانع.
- A706: عادة ما يكون سعره أعلى بسبب التحكم الأكثر صرامة في الكيمياء وأحيانًا المعالجة المتخصصة؛ قد يكون التوافر أكثر محدودية وأوقات التسليم أطول اعتمادًا على المنطقة والمورد.
- ملاحظة الشراء: يجب أن تشمل التكلفة الإجمالية للمشروع المدخرات المحتملة من التفاصيل المبسطة (إذا كان استخدام A706 يسمح بالوصلات الملحومة) مقابل تكلفة المواد الأعلى.
10. الملخص والتوصية
| السمة | A615 | A706 |
|---|---|---|
| قابلية اللحام | كافية للموصلات ما بعد الشد عندما تكون محكومة؛ أكثر حساسية للحام بشكل عام | متفوقة — مصممة لقابلية اللحام وتقليل خطر التشقق |
| توازن القوة–المتانة | تفي بدرجات القوة الاسمية؛ المتانة أقل للقوة المماثلة | متانة ومرونة أفضل عند درجات القوة القابلة للمقارنة |
| التكلفة | أقل، متاحة على نطاق واسع | أعلى، قد تكون لديها أوقات تسليم أطول |
التوصيات: - اختر A615 إذا كانت التكلفة والتوافر الواسع هما المحركان الرئيسيان، ولا يتطلب التصميم لحام التعزيز، وكانت المرونة القياسية مقبولة. - اختر A706 إذا كانت المشروع يتطلب تحسين المرونة، والمتانة، وقابلية اللحام — على سبيل المثال، في التفاصيل الزلزالية، أو الوصلات الملحومة، أو البنية التحتية الحرجة حيث يجب تقليل خطر الكسر.
ملاحظة عملية نهائية: حدد دائمًا الدرجة الدقيقة، والحجم، وإجراءات اللحام المطلوبة، وأي طلاء أو حماية من التآكل في وثائق العقد. بالنسبة للتطبيقات الملحومة، قم بتضمين مؤهلات إجراءات اللحام، ومتطلبات التسخين المسبق/بعد اللحام، وضوابط الهيدروجين في المواصفات لضمان توافق الأداء الميداني مع نية التصميم.