A615 مقابل A706 – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات
شارك
Table Of Content
Table Of Content
مقدمة
ASTM A615 و ASTM A706 هما من أكثر قضبان التسليح المشوهة المحددة شيوعًا في بناء الخرسانة. يقوم المهندسون ومديرو المشتريات والمصنعون بوزن التبادلات بين تكلفة الأساس وقابلية اللحام والليونة ومقاومة الكسر عند الاختيار بينهما. تشمل سياقات القرار النموذجية: تقليل تكلفة الشراء للأعضاء الخرسانية المسلحة الروتينية (حيث تقود القوة الاسمية ونمط التشوه الاختيار) مقابل تحديد أداء محسّن في الوصلات الزلزالية أو التعب أو الملحومة (حيث تكون الليونة وكيمياء الكربون المنخفض حاسمة).
الفرق العملي الرئيسي هو أن A706 هو درجة قضبان تسليح منخفضة السبيكة ومنخفضة الكربون يتم إنتاجها مع تحكم في الكيمياء والمعالجة لتحسين قابلية اللحام والليونة، بينما A615 هو فولاذ كربوني أكثر عمومية يتم إنتاجه بشكل أساسي من أجل القوة والاقتصاد. يجعل هذا الفرق A706 الخيار المفضل حيث تكون اللحام أو الليونة الصارمة أو الأداء الحرج للكسر مطلوبًا؛ بينما يُستخدم A615 على نطاق واسع حيث تكون الأداء الميكانيكي القياسي وكفاءة التكلفة هي القضايا الرئيسية.
1. المعايير والتسميات
- ASTM/ASME:
- ASTM A615/A615M — مواصفة قياسية لقضبان الفولاذ الكربوني المشوهة والعادية لتسليح الخرسانة.
- ASTM A706/A706M — مواصفة قياسية لقضبان الفولاذ السككي المشوهة لتسليح الخرسانة (قابلة للحام).
- EN (الأوروبية): يتم تحديد مكافئات قضبان التسليح بموجب EN 10080 و EN 1992؛ لا يتم ضمان التكافؤ المباشر واحد لواحد - يجب على المهندسين رسم متطلبات الميكانيكا والليونة بدلاً من الاعتماد على أرقام الدرجات.
- JIS/GB: توجد معايير وطنية لقضبان التسليح (مثل JIS G3112، GB 1499) مع حدود كيميائية وميكانيكية مختلفة؛ يجب إجراء الاختيار من خلال مقارنة المتطلبات الوظيفية.
- التصنيف: كل من A615 و A706 هما فولاذ كربوني/منخفض السبيكة مخصصان كقضبان تسليح (قضبان تسليح). A615 هو عائلة من الفولاذ الكربوني العادي المستخدمة على نطاق واسع؛ A706 يتم إنتاجه كسبائك منخفضة الكربون وأكثر تحكمًا (وظيفيًا مثل HSLA) لتعزيز قابلية اللحام والليونة.
2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبيكة
تلخص الجدول التالي الحضور النموذجي ودور العناصر السبيكية الشائعة في A615 و A706. القيم هي أوصاف نوعية تهدف إلى عكس الفروق المدفوعة بالمواصفات بدلاً من الحدود العددية الدقيقة.
| عنصر | A615 (قضبان كربونية عامة) | A706 (قضبان كربونية منخفضة قابلة للحام) |
|---|---|---|
| C (الكربون) | أعلى نسبيًا مقارنة بـ A706؛ العنصر الرئيسي للتصلب | محتوى كربون أقل وتحكم أكثر لتحسين قابلية اللحام والصلابة |
| Mn (المنغنيز) | معتدل؛ يستخدم لزيادة القوة وقابلية التصلب | معتدل؛ يتم التحكم فيه لتحقيق توازن بين القوة والصلابة |
| Si (السيليكون) | موجود لإزالة الأكسدة والمساهمة في القوة | موجود، ولكن يتم التحكم فيه لدعم قابلية اللحام |
| P (الفوسفور) | محتفظ به منخفضًا ولكن مسموح به ضمن الحدود العامة | حدود ضيقة لتقليل الهشاشة وتحسين مقاومة الكسر |
| S (الكبريت) | محتفظ به منخفضًا؛ قد تساعد الكبريتيدات في التشغيل ولكن تقلل من الصلابة | حدود أقل من A615 النموذجي لتحسين الليونة |
| Cr, Ni, Mo | غالبًا غائبة أو موجودة فقط بكميات ضئيلة | عادة ما تكون ضئيلة؛ يركز A706 على الكربون المنخفض بدلاً من السبيكة الكبيرة |
| V, Nb, Ti (السبائك الدقيقة) | نادرة في A615 السلع؛ قد تظهر في بعض الدرجات المنتجة | قد تُستخدم في حالات محدودة للسبائك الدقيقة وتنقية الحبوب، ولكن A706 يعتمد بشكل أساسي على المعالجة والكربون المنخفض |
| B, N | لا يتم استهدافها عادة؛ يتم التحكم في النيتروجين إذا كانت اللحام مطلوبة | النيتروجين تحت السيطرة؛ البورون عمومًا لا يضاف |
كيف تؤثر السبيكة على الخصائص: - يزيد الكربون والمنغنيز من القوة وقابلية التصلب ولكن يزيد من خطر تصلب منطقة اللحام وتقليل قابلية اللحام إذا لم يتم التحكم فيها. - يحسن الكربون المنخفض والحدود الضيقة على P و S من الليونة ويقلل من خطر الكسر الهش - الهدف التصميمي لـ A706. - يمكن أن تعمل العناصر السبيكية الدقيقة (V، Nb، Ti) عند وجودها على تنقية حجم الحبوب وزيادة العائد لليونة معينة، ولكن استخدامها أكثر شيوعًا في قضبان التسليح المتخصصة منها في A615 السلع العامة.
3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية
البنى المجهرية النموذجية: - A615: البنية المجهرية كما تم تصنيعها لقضبان A615 هي عمومًا مزيج من الفريت والبرليت عند الدرفلة الساخنة. تنشأ القوة من التشوه البارد (نمط الأضلاع)، ونسبة البرليت، والتصلب الناتج عن الشد. في غياب المعالجة الحرارية الميكانيكية المنضبطة، لا يتم التحكم بشكل دقيق في حجم الحبوب وترسبات السبيكة الدقيقة. - A706: يتم إنتاجه مع تحكم أكثر صرامة في الكيمياء والعمليات؛ البنية المجهرية لا تزال فريت-برليت ولكن مع حجم حبوب أدق ونسبة برليت أقل حيثما كان ذلك مطلوبًا. قد تُستخدم المعالجة الحرارية الميكانيكية (الدرفلة المنضبطة والتبريد المعجل) لتحقيق تحسين في الصلابة والليونة.
تأثيرات المعالجة الحرارية والمعالجة: - تحسين النعومة والدرفلة المنضبطة يحسن من تنقية الحبوب والصلابة في كلا الدرجتين، ولكن A706 يستفيد أكثر بسبب محتواه المنخفض من الكربون وكيمياءه الأكثر تحكمًا. - التبريد والتخمير ليست شائعة لقضبان التسليح القياسية (لأسباب اقتصادية وعملية)، ولكن يمكن أن تعطي السبيكة الدقيقة المدمجة مع الدرفلة الحرارية A706 توازنًا متفوقًا بين القوة والصلابة دون معالجة حرارية ثقيلة. - يمكن أن يطور A615، إذا تعرض لتبريد أكثر شدة، محتوى برليت أعلى وقوة أعلى على حساب الصلابة وقابلية اللحام.
4. الخصائص الميكانيكية
تحدد كلا المعايير الخصائص الميكانيكية الدنيا، ولكن الفروق العملية تكمن في الليونة والصلابة.
| الخاصية الميكانيكية | A615 (نموذجي) | A706 (نموذجي) |
|---|---|---|
| قوة العائد | حسب تسمية الدرجة (مثل، الدرجة 60 → 60 ksi كحد أدنى) | حسب تسمية الدرجة (نفس أرقام الدرجات) |
| قوة الشد | قابلة للمقارنة مع A706 من نفس الدرجة، تختلف مع المعالجة | قابلة للمقارنة؛ أحيانًا نطاقات مواصفات أضيق لـ A706 |
| التمدد (الليونة) | تفي بمتطلبات التمدد الدنيا العامة؛ أقل من A706 في العديد من المنتجين | تمدد أدنى أعلى ومتطلبات ليونة أكثر صرامة |
| صلابة التأثير | كافية للتطبيقات الروتينية؛ إمكانيات صلابة كسر أقل | صلابة كسر محسنة وأداء أفضل في ظروف الزلازل/التعب |
| الصلابة | قابلة للمقارنة؛ تعتمد على البنية المجهرية | قابلة للمقارنة أو أقل قليلاً في بعض الحالات بسبب انخفاض الكربون |
تفسير: - لنفس رقم الدرجة (مثل، الدرجة 60)، تكون قوة العائد الاسمية متساوية حسب التسمية، ولكن تم صياغة A706 ومعالجته لتوفير ليونة محسنة ومقاومة للكسر. مما يجعل A706 أقل عرضة للكسر الهش، خاصة عند مراكز الضغط ووصلات اللحام. - غالبًا ما تكون نسب الشد إلى العائد ونسبة التمدد موثقة بشكل أفضل ومراقبة لـ A706 لتلبية متطلبات قابلية اللحام والليونة الزلزالية.
5. قابلية اللحام
تعتمد قابلية اللحام على محتوى الكربون، وقابلية التصلب الناتجة عن السبيكة، والعناصر المتبقية (P، S، Cu، إلخ). هناك مقياسان شائعان يستخدمان لمعادلة الكربون:
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
و
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
التفسير: - تعكس القيم المنخفضة لـ $CE_{IIW}$ و $P_{cm}$ قابلية لحام أفضل وانخفاض خطر التشقق البارد الناتج عن الهيدروجين. - عادةً ما يكون لـ A706 معادلة كربون فعالة أقل بسبب محتواه المنخفض من الكربون ومحتوى السبيكة المنضبط، مما يوفر أداء لحام متفوقًا للوصلات الزاوية والفتحات الشائعة في البناء. - قد يتطلب A615 تسخينًا مسبقًا، أو تبريدًا منضبطًا، أو علاجات بعد اللحام في الأقسام الأكثر سمكًا أو ظروف اللحام المزدحمة بسبب معادلات الكربون الأعلى وكيمياء أقل تحكمًا.
إرشادات نوعية: - بالنسبة للحام القضبان في الميدان، يقلل A706 من الحاجة إلى تسخين مسبق واسع أو إجراءات لحام خاصة. - حيثما كانت اللحام ضرورية وتحدد متطلبات الشهادات أو الزلازل قابلية اللحام، غالبًا ما يُطلب A706.
6. التآكل وحماية السطح
- كل من A615 و A706 هما فولاذ كربوني غير مقاوم للصدأ وعرضة للتآكل في البيئات العدوانية.
- استراتيجيات الحماية النموذجية:
- التغليف بالغمس الساخن - يوفر حماية تضحوية؛ يجب مراعاة تحمل القسم وتأثيرات الحرارة على الخصائص الميكانيكية إذا تم تطبيقه بعد التصنيع.
- طلاء الإيبوكسي - شائع لقضبان التسليح في الخدمة العدوانية (البحرية، التعرض للكلوريد)؛ يجب أخذ التعامل والضعف في الأضرار الميدانية في الاعتبار.
- غطاء الخرسانة ومثبطات التآكل - خيارات تصميم تكمل اختيار المواد.
- PREN (رقم مقاومة التآكل) ينطبق فقط على السبائك المقاومة للصدأ:
$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
- لا ينطبق PREN على A615 أو A706 لأن أي منهما ليس مقاومًا للصدأ؛ يتم إدارة مقاومة التآكل لهذه الدرجات من خلال الطلاءات، وتصميم الخرسانة، أو الحماية الكاثودية بدلاً من تركيب السبيكة.
7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل
- القطع: يمكن قطع كلا الدرجتين بسهولة باستخدام طرق الأكسجين والوقود، أو الطرق الكاشطة، أو الطرق الميكانيكية. لا يغير انخفاض الكربون في A706 سلوك القطع بشكل كبير.
- الانحناء/التشكيل: كلاهما يفي بمتطلبات الانحناء القياسية والانحناء البارد المحددة بواسطة أكواد الخرسانة؛ يظهر A706 عمومًا ليونة أفضل وأقل خطر من الكسر أثناء الانحناءات الضيقة، مما يجعله مفضلًا للتفاصيل المزدحمة أو الانحناء البارد الشديد.
- قابلية التشغيل: لا يتم تحسين أي منهما للتشغيل - كلاهما فولاذ تسليح مع قابلية تشغيل معتدلة. تؤثر قشور المطحنة والتشوه السطحي على عمر الأدوات بشكل مشابه.
- التشطيب: يمكن أن تؤثر الطلاءات (الإيبوكسي، المجلفن) على اللحام والانحناء والتعامل - حدد تسلسلات التصنيع المتوافقة.
8. التطبيقات النموذجية
| A615 — الاستخدامات النموذجية | A706 — الاستخدامات النموذجية |
|---|---|
| الخرسانة المسلحة العامة في المباني، الألواح، الأساسات، الأعضاء الهيكلية غير الحرجة حيث تكون السيطرة على التكلفة أولوية | الخرسانة المسلحة في المناطق الزلزالية، الأعضاء الهيكلية الحرجة، الوصلات الملحومة، وحيث تكون الليونة/الصلابة الصارمة مطلوبة |
| الخرسانة الكتلية، تسليح غير مزدحم | عناصر مسبقة الصنع ومشدودة تتطلب اللحام أو أداء عالي الليونة |
| البنية التحتية حيث تكفي متطلبات الكود القياسية | الجسور، الحواجز، والوصلات التي تتطلب تحسين التحكم في الكسر وموثوقية اللحام |
مبررات الاختيار: - اختر A615 عندما يتطلب التصميم الهيكلي قوة قضبان تسليح قياسية وتكون الاقتصاد أولوية. - اختر A706 عندما تتطلب المواصفات أو مخاوف السلامة تحسين قابلية اللحام، والليونة، ومقاومة الكسر (مثل التفاصيل الزلزالية أو الوصلات الملحومة).
9. التكلفة والتوافر
- التكلفة: A615 عمومًا أقل تكلفة بسبب الإنتاج الأوسع، والتحكم الأقل صرامة في الكيمياء، والتوافر الواسع في السوق. A706 يتحمل تكلفة إضافية بسبب الكيمياء الأكثر صرامة، والتحكم الإضافي في المعالجة، وأحيانًا انخفاض حجم الإنتاج.
- التوافر حسب شكل المنتج: كلا الدرجتين متاحة عادةً في أحجام وأطوال قضبان قياسية؛ يتمتع A615 بأوسع توافر في سلاسل الإمداد الأساسية. قد يتطلب A706 تحديدًا ووقتًا مسبقًا في بعض الأسواق؛ ومع ذلك، يتم تخزينه على نطاق واسع في المناطق التي تحتوي على أكواد تصميم زلزالية أو معايير بناء عالية.
10. الملخص والتوصية
جدول الملخص - مقارنة نوعية:
| السمة | A615 | A706 |
|---|---|---|
| قابلية اللحام | جيدة للحام القضبان الروتينية؛ قد تحتاج إلى إجراءات للحامات السميكة/المزدحمة | متفوقة؛ مصممة لتحسين اللحام في الميدان وفي الورشة |
| توازن القوة والصلابة | قوة كافية بتكلفة اقتصادية؛ الصلابة تختلف مع المنتج | محسنة لزيادة الليونة ومقاومة الكسر عند عائد مماثل |
| التكلفة | أقل (درجة السلع) | أعلى (علاوة على الكيمياء المنضبطة) |
الخاتمة وإرشادات الاختيار: - اختر A615 إذا: - كانت الفعالية من حيث التكلفة والتوافر الواسع هما المحركان الرئيسيان. - تتضمن التطبيق عناصر خرسانية مسلحة روتينية مع طرق وصل وتثبيت قياسية. - يكون اللحام ضئيلاً أو يمكن تنفيذه تحت إجراءات منضبطة حيث تكون معادلات الكربون الأعلى مقبولة.
- اختر A706 إذا:
- تم تحديد الوصلات الملحومة، أو التفاصيل الزلزالية، أو الأعضاء الحرجة للكسر.
- تتطلب أكواد التصميم أو الملاك تعزيز الليونة، وكيمياء منضبطة، ومقاومة محسنة للكسر الهش.
- تكون الحاجة إلى التسخين المسبق وإجراءات اللحام الميدانية المبسطة من الأولويات على الرغم من ارتفاع تكلفة المواد.
ملاحظة نهائية: تأكد دائمًا من متطلبات المشروع، وأكواد البناء المعمول بها، وإجراءات اللحام عند الاختيار بين A615 و A706. بالنسبة للمشاريع الحرجة، اطلب تقارير كيميائية من المصنع وشهادات اختبار ميكانيكية، واعتبر تحديد A706 حيث تؤثر صلابة الكسر وقابلية اللحام على السلامة والأداء على المدى الطويل.