فولادهای ساختمانی یکی از پرکاربردترین فولادها هستند که به طور معمول در سازه‌ها به کار می‌روند. اساسا فولادها را براساس کاربرد آنها و به تبع، درصد عناصر آلیاژی و میزان کربن موجود در آنها دسته‌بندی می‌کنند. اصطلاحا با توجه به ترکیب شیمیایی فولادهای ساختمانی و میزان پایین عناصر آلیاژی موجود در آنها، به فولادهای نرمه نیز معروف‌اند. این فولادها عموما فولادهای کم‌کربن و کربن متوسط هستند که میزان کربن آنها ماکزیمم ۰.۳ درصد می‌باشد. قیمت پایین و خواص مکانیکی مطلوب این دسته از فولادها، باعث کاربرد گسترده آنها در مصالح ساختمانی است.
فولاد ساختمانی چگونه تولید می‌شود؟
تولید فولاد ساختمانی
امروزه فولادهای ساختمانی به یکی از روش‌هایی که در ادامه به آنها اشاره خواهد شد تولید می‌شوند. در روش مرسوم و قدیمی فولاد بوسیله کوره بلند (blast furnace) ذوب می‌شود و سپس از کوره اکسیژن جهت تولید محصول مورد نظر استفاده می‌گردد. از سوی دیگر فولاد ساختمانی را می‌توان به کمک کوره‌های قوس الکتریکی که بوسیله قراضه‌های آهن شارژ می‌شوند نیز تولید نمود.
در کوره بلند عموما سنگ آهن، کک و فلاکس (سنگ آهک و دولومیت) در کوره شارژ می‌شود. هوای گرم شده در پایین کوره دمیده شده و از بستر مواد خام عبور می‌کند و یک سوخت مکمل مانند گاز، محصولات روغنی یا کک نیز معمولا شارژ می‌شود. در نهایت سنگ آهن به عنصر فلزی آهن تبدیل شده و ذوب می‌گردد. در این حالت فولاد ذوب شده حاوی عناصر منگنز، گوگرد، فسفر و سیلیس هستند.
در کوره دمش اکسیژن، فولاد ذوب شده از مرحله قبل (کوره بلند) بهمراه قراضه فولاد شارژ می‌گردد. اکسیژن از پایین کوره جهت کاهش و حذف ناخالصی‌ها به مذاب فولاد دمیده می‌شود.
روش دیگری که فولادهای ساختمانی به وسیله آن تولید می‌شوند تولید به روش کوره قوس الکتریکی است. کوره قوس الکتریکی نیازی به شارژ فلز حرارت داده شده ندارد اما عمدتاً به ضایعات فولادی متکی است. حرارت لازم در این فرآیند ناشی از تشکیل قوس بین الکترود کربنی و ذوب می‌باشد، و همچنین اکسیژن با سرعت بالا در این روش دمش می‌کند. یکی از مزیت‌های این روش نسبت به روش کوره بلند، آلودگی زیست محیطی کمتر است. اما در این روش مصرف انرژی الکتریکی بالاتر است.
در مقاله کوره قوس الکتریکی به این روش تولید فولاد کاملا پرداخته شده است.
انواع فولادهای ساختمانی
تولید فولاد ساختمانی
نامگذاری این دسته از فولادها مطابق استاندارد ۱۰۰۲۵EN براساس حروف و میزان استحکام تسلیم است. به عنوان مثال فولاد S275 j2 حرف اول به معنای Structure عدد ۲۷۵ میزان استحکام تسلیم بر حسب N/mm2 و j2 نشان دهنده دمای ضربه است.
خصوصیات و ویژگی‌های فولاد ساختمانی
از جمله خواص مهم و مورد نیاز جهت ساخت مصالح ساختمانی استحکام و چقرمگی مناسب است. یکی دیگر از خواص مهم تغییر شکل کم می‌باشد که مستلزم آن است که هندسه ساختار و هرگونه تغییر شکل ایجاد شده با یکدیگر سازگار باشند.
در ساخت فولادهای سازه میزان جذب انرژی و چقرمگی شکست بسیار حائز اهمیت است.
جوش پذیری فولادهای ساختمانی
فولاد نرمه
یکی از موضوعات حیاتی در سازه‌ها مبحث اتصالات سازه‌ها و جوشکاری آنهاست. با توجه به محدودیت‌های اعمالی بعد یا قبل از جوشکاری مانند پیش یا پس گرم کردن، نیاز است از فولادهایی استفاده شود که نیاز به عملیات ثانویه نباشد. عموما فولادهای ساختمانی مانند ST به دلیل کربن پایین جوش پذیری مطلوبی دارند.
خوردگی فولادهای سازه
عموما در این نوع از فولادها خوردگی یکنواخت ناشی از رطوبت و وجود اکسیژن اتفاق می‌افتد. محصول ناشی از خوردگی زنگ زدگی است. عموما مقاومت به خوردگی این فولادها به دلیل نداشتن عناصر آلیاژی مانند کروم و نیکل ضعیف است. از راه‌های افزایش مقاومت به خوردگی این دسته از فولادها، اعمال رنگ با آماده سازی سطح و روش دیگر ایجاد پوشش گالوانیزه برروی این دسته از فولادهاست.
کاربرد فولاد ساختمانی
کاربرد فولاد ساختمانی
بالای ۹۰ درصد از فولادهای مورد استفاده در صنعت جزء فولادهای ساختمانی یا همان فولادهای نرمه هستند. این فولادها در ساختمان سازی (مانند تیرآهن، نبشی، ناودانی و ..)، ریل های راه آهن، بدنه کشتی‌ها و خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
