Метали і металеві вироби
У водогосподарському будівництві широко застосовують різні матеріали у вигляді металопрокату і металевих виробів. Металопрокат використовують при будівництві насосних станцій, виробничих будівель, виготовленні металевих затворів різного типу. Метали, що застосовуються в будівництві, ділять на дві групи: чорні (залізо і сплави) і кольорові. Залежно від змісту вуглецю чорні метали поділяють на чавун і сталь.
Сірий чавун - містить 2,4-3,8% вуглецю. Він добре піддається обробці, має підвищену крихкість. Його використовують для лиття виробів, що не піддаються ударних впливів.
Білий чавун - містить 2,8-3,6% вуглецю, має високу твердість, проте він крихкий, не піддається обробці, має обмежене застосування.
Високоміцний чавун отримують присадкою в рідкий чавун магнію 0,03-0,04% він має той же хімічний склад що і сірий чавун. Він має найбільш високі властивості міцності. Його застосовують для відливання корпусів насосів, вентилів.
Ковкий чавун - отримують тривалим нагріванням при високих температурах виливків з білого чавуну. Він містить 2,5-3,0% вуглецю. Його застосовують для виготовлення тонкостінних деталей (гайки, скоби ...). У водогосподарському будівництві застосовують чавунні плити - для облицювання поверхонь гідротехнічних споруд, що піддаються стирання наносами, чавунні водопровідні засувки, труби.
Механічні та фізичні властивості сталей значно поліпшуються при додаванні в них легуючих елементів (нікелю, хрому, вольфраму). Залежно від змісту легуючих компонентів стали діляться на чотири групи: вуглецеві (легуючі елементи відсутні), низьколеговані (до 2,5% легуючих компонентів), середньолеговані (2,5-10% легуючих компонентів), високолеговані (більше 10% легуючих компонентів) .
Вуглецеві сталі в залежності від вмісту вуглецю підрозділяють на низкоуглеродистую (вуглеці до 0,15%), середньовуглецеву (0,25-0,6%) і високовуглецеву (0,6-2,0%).
До кольорових металів і сплавів відносять алюміній, мідь і їхні сплави (з цинком, оловом, свинцем, магнієм), цинк, свинець.
У будівництві використовують легкі сплави - на основі алюмінію або магнію, і важкі метали - на основі міді, олова, цинку, свинцю.
Сталеві будівельні матеріали та вироби
Гарячекатані стали випускають у вигляді рівнополичного куточка (з полками шириною 20-250 мм); нерівнополочні куточка; двотаврової балки; двотаврової широкополковий балки; швелера.
Для виготовлення металевих будівельних конструкцій і споруд використовують прокатні сталеві профілі: равнополочний і нерівнополичний куточки, швелер, двотавр, і тавр. В якості кріпильних виробів зі сталі застосовують заклепки, болти, гайки, гвинти і цвяхи. При виконанні будівельно-монтажних робіт застосовують різні способи обробки металів: механічну, термічну, зварювання. До основних способів виробництва металевих робіт відноситься механічна гаряча і холодна обробка металів.
При гарячої обробці метали нагрівають до певних температур, після чого їм надають відповідні форми і розміри в процесі прокату, під впливом ударів молота або тиску преса.
Холодну обробку металів поділяють на слюсарну і обробку металів різанням. Слюсарна і обробка складається з наступних технологічних операцій: розмітки, рубки, різання, виливки, свердління, нарізки.
Обробку металів, різання здійснюють шляхом зняття металевої стружки ріжучим інструментом (точіння, стругання, фрезерування). Її виробляють на металорізальних верстатах.
Для поліпшення будівельних якостей сталевих виробів їх піддають термічній обробці - загартуванню, відпуску, відпалу, нормалізації і цементації.
Загартування полягає в нагріванні сталевих виробів до температури, трохи вище критичної, деякою витримці їх при цій температурі і в наступному швидкому охолодженні їх у воді, маслі, масляної емульсії. Температура нагріву при загартуванню залежить від змісту в сталі вуглецю. При загартуванню збільшується міцність і твердість сталі.
Відпустка полягає в нагріванні загартованих виробів до 150-670 ° C (температура відпустки), вироблення їх при цій температурі (в залежності від марки стали) і наступному повільному або швидкому охолодженні в спокійному повітрі, воді або в маслі. В процесі відпустки підвищується в'язкість стали, зменшується внутрішнє напруження в ній і її крихкість, поліпшується її оброблюваність.
Відпал полягає в нагріві сталевих виробів до певної температури (750-960 ° C), витримці їх при цій температурі і наступному повільному охолодженні в печі. При відпалі сталевих виробів знижується твердість сталі, також поліпшується її оброблюваність.
Нормалізація - залежить від нагріванні сталевих виробів до температури трохи більше високої, ніж температура відпалу, витримці їх при цій температурі і наступному охолодженні в спокійному повітрі. Після нормалізації виходить сталь з більш високою твердістю і дрібнозернистою структурою.
Цементація - це процес поверхневого науглероживания стали з метою отримання у виробів високої поверхневої твердості, зносостійкості і підвищеної міцності; при цьому внутрішня частина стали зберігає значну в'язкість.
Кольорові метали та сплави
До них відносяться: алюміній і його сплави - це легкий, технологічний, коррозионностойкий матеріал. У чистому вигляді його використовують для виготовлення фольги, виливки деталей. Для виготовлення алюмінієвих виробів використовують алюмінієві сплави - алюмінієво-марганцевий, алюмінієво-магнієвий ... Застосовувані в будівництві алюмінієві сплави при незначній щільності (2,7-2,9 г / см?), Мають характеристики міцності, які близькі до міцності будівельних сталей. Вироби з алюмінієвих сплавів характеризуються простотою технологією виготовлення, гарним зовнішнім виглядом, вогне- і сейсмостійкість, антимагнітним, довговічністю. Таке поєднання будівельно-технологічних властивостей у алюмінієвих сплавів дозволяє їм конкурувати зі сталлю. Використання алюмінієвих сплавів в конструкціях дозволяє зменшити вагу стін і покрівлі в 10-80 разів, скоротити трудомісткість монтажу.
Мідь і її сплави. Мідь - це важкий кольоровий метал (щільністю 8,9 г / см?), М'який і пластичний з високою тепло- і електропровідністю. У чистому вигляді мідь використовують в електричних проводах. В основному мідь застосовують в сплавах різних видів. Сплав міді з оловом, алюмінієм, марганцем або нікелем називають бронзою. Бронза - це коррозионностойкий метал, що володіє високими механічними властивостями. Застосовують її для виготовлення санітарно-технічної арматури. Сплав міді з цинком (до 40%) називають латунню. Вона має високі механічні властивості і корозійну стійкість, добре піддається гарячої та холодної обробки. Її застосовують у вигляді виробів, листів, дроту, труб.
Цинк - це коррозионностойкий метал, застосовуваний в якості антикорозійного покриття при оцинкування сталевих виробів у вигляді покрівельної стали, болтів.
Свинець - це важкий, легкообрабативаемий, коррозионностойкий метал, застосовуваний для зачеканювання швів розтрубних труб, герметизації деформаційних швів, виготовлення спеціальних труб.
Корозія металу і захист від неї
Вплив на металеві конструкції і споруди навколишнього середовища призводить до їх руйнування, яке називається корозією. Корозія починається з поверхні металу і поширюється в глиб нього, при цьому метал втрачає блиск, поверхня його стає нерівною, поїденою.
За характером корозійних руйнувань розрізняють суцільну, виборчу і міжкристалітну корозію.
Суцільну корозію поділяють на рівномірну і нерівномірну. При рівномірній корозії руйнування металу протікає з однаковою швидкістю по всій поверхні. При нерівномірної корозії руйнування металу протікає з неоднаковою швидкістю на різних ділянках його поверхні.
Виборча корозія охоплює окремі ділянки поверхні металу. Її поділяють на поверхневу, точкову, наскрізну, і корозію плямами.
Межкристаллитная корозія проявляється всередині металу, при цьому руйнуються зв'язку з кордонів кристалів, що складають метал.
За характером взаємодії металу з навколишнім середовищем розрізняють хімічну і електрохімічну корозію. Хімічна корозія виникає при дії на метал сухих газів або рідин, не електролітів (бензину, масла, смол). Електрохімічна корозія супроводжується появою електричного струму, що виникає при дії на метал рідких електролітів (водних розчинів солей, кислот, лугів), вологих газів і повітря (провідників електрики).
Для запобігання металів від корозії застосовують різні способи їх захисту: герметизацію металів від агресивного середовища, зменшення забруднення навколишнього середовища, забезпечення нормальних температурно-вологісних умов, нанесення довговічних антикорозійного покриття. Зазвичай з метою захисту металів від корозії їх покривають лакофарбовими матеріалами (грунтовками, фарбами, емалями, лаками), захищають корозійностійкими тонкими металевими покриттями (в тому числі Оцинковування, алюмінієві покриття та ін.) За допомогою газотермічного напилення, плакуванням. Крім цього, метал від корозії захищають легированием, тобто шляхом плавлення його з іншим металом (хром, нікель і ін.) І неметаллом.