W niniejszym tekście przyjrzymy się zagadnieniu konstrukcji stalowych, ze szczególnym uwzględnieniem różnic między stalą S235 a S355. Omówimy ich właściwości mechaniczne, procesy obróbki, techniki spawania oraz aspekty ekonomiczne i normatywne. Przybliżymy kluczowe kryteria doboru materiału, wskazując na praktyczne zastosowania obu gatunków. W kolejnych fragmentach skupimy się na wytrzymałośći, plastycznośći, twardośći oraz kwestiach związanych z spawalnośćą i odpornośćą korozyjną. Poniższa analiza pomoże projektantom i wykonawcom podejmować świadome decyzje przy wyborze stali konstrukcyjnej.
Charakterystyka stali S235 i S355
Geneza nazewnictwa
Oznaczenia S235 i S355 pochodzą od normy EN 10025, gdzie litera „S” symbolizuje stal konstrukcyjną (Structural steel), a cyfry wskazują minimalną granicę plastyczności w megapaskalach (MPa). Tym samym stal S235 ma gwarantowaną granicę plastyczności rzędu 235 MPa, a S355 – 355 MPa. W praktyce oznacza to inne zachowanie pod obciążeniem, różną nośność i dopuszczalne ugięcia przy projektowaniu konstrukcji.
Skład chemiczny
Podstawowe elementy stopowe w obu gatunkach to węgiel, mangan, krzem, fosfor i siarka. W stali S355 dopuszcza się nieco wyższy udział węgla oraz dodatkowe pierwiastki stopowe (np. niob, wanad), które wzmacniają strukturę. Z kolei S235 cechuje się prostszym składem, co przekłada się na lepszą obrabialność, lecz niższą wytrzymałość. W obydwu przypadkach zawartość siarki i fosforu jest ściśle kontrolowana, aby zminimalizować ryzyko kruchości.
Właściwości mechaniczne i zastosowania
Wytrzymałość i plastyczność
Stal S235 cechuje się umiarkowaną plastyczność i stosunkowo niższą granicą plastyczności. Pozwala to na łatwiejszą obróbkę mechaniczną i gięcie, ale wymaga większych przekrojów elementów przy dużych obciążeniach. Natomiast stal S355 oferuje wyższą granicę plastyczności, co przekłada się na większą nośność i możliwość redukcji masy konstrukcji. Jednak wyższa twardość utrudnia obróbkę i zwiększa ryzyko pęknięć w newralgicznych miejscach, jeśli nie zastosuje się odpowiednich procedur obróbki cieplnej.
Zastosowania w konstrukcjach
- Stal S235: lekkie konstrukcje nośne, ramy maszyn, barierki, profile gięte;
- Stal S355: mosty, konstrukcje przemysłowe, wysięgniki, maszty i dźwigi;
- Elementy prefabrykowane: obie stali znajdują zastosowanie w prefabrykacji, gdzie parametr konstrukcjaalizuje montaż na placu budowy.
Procesy obróbki, spawania i zabezpieczenia
Metody obróbki mechanicznej
Obróbka skrawaniem i gięcie profili stalowych wymagają doboru odpowiednich parametrów. Dla stali S235 stosuje się standardowe wartości prędkości skrawania i głębokości cięcia. W przypadku S355 zaleca się redukcję prędkości, aby zredukować naprężenia w strefie przegrzanej i ograniczyć ryzyko powstawania wtrąceń. Obróbka plastyczna obu stopów często wymaga wcześniejszego odpalenia, szczególnie przy dużych grubościach.
Spawalność i techniki
Spawalność stali konstrukcyjnych zależy od składu chemicznego i przewodności cieplnej. S235 spawa się łatwo metodami MIG/MAG i MMA, a przy większych grubościach stosuje się techniki wieloetapowe. W przypadku S355 niezbędna jest często pre- i pospawalnicza obróbka cieplna (np. odprężanie), by zminimalizować naprężenia szczątkowe i ryzyko pęknięć zimnych. Zastosowanie drutów niskowęglowych oraz kontrola temperatury wstępnej (150–200°C) to kluczowe elementy procesu.
Zabezpieczenia antykorozyjne
- Malowanie proszkowe i farby epoksydowe – ochrona atmosferyczna;
- Cynkowanie ogniowe – odporność na korozję morską i przemysłową;
- Powłoki kompozytowe – systemy wielowarstwowe z żywicami poliuretanowymi.
Dobór odpowiedniej metody zależy od środowiska eksploatacji oraz wymagań norm dotyczących bezpieczeństwo i trwałości konstrukcji.
Aspekty ekonomiczne i dobór materiału
Analiza kosztów
Koszt zakupu stali S355 jest wyższy o około 20–30% względem S235, co w prostych konstrukcjach może nie być uzasadnione. Jednak redukcja masy elementów i mniejsza liczba połączeń spawanych może zrekompensować wyższy wydatek na materiał. Dokładne wyliczenia opierają się na wadze konstrukcji, stopniu skomplikowania oraz cenach rynkowych w danym okresie.
Normy i certyfikacja
Wymogi prawne i dokumentacja
Obie stalowe grupy podlegają normie EN 10025-2, a także krajowym regulacjom budowlanym. Przy zakupie materiału należy żądać certyfikatu 3.1 zgodnie z EN 10204, potwierdzającego zgodność chemiczną i mechaniczną. Dodatkowo w niektórych projektach wymagane są badania nieniszczące (RTG, UT) lub kontrola twardości, zwłaszcza w miejscach krytycznych dla nośności.
