مقدمة

في بناء هياكل الهندسة المدنية، والهندسة المعمارية والمباني الشاهقة، فإن معيار JIS G3444 هو المعيار الأكثر شيوعًا والأكثر استخدامًا لأنابيب الصلب الكربوني في آسيا وفي العالم أيضًا. ولكن من المثير للدهشة أن العديد من المهندسين العالميين لم يسمعوا أبدًا بنظام التصنيف الفريد الغريب “STK”، بل إن الكثيرين يخطئون في استخدامه مقارنة بمعايير ASTM أو API التي تحمل أسماء أخرى. هذه المقالة عبارة عن ورقة بيضاء تقنية نهائية لفهم مواصفات JIS G3444. سنستعرض درجات الصلب الرئيسية الخمس (بدءًا من STK290 إلى STK540)، وسنسلط الضوء على الاختلافات المهمة في الخصائص الكيميائية والميكانيكية، وسننظر في الاستخدامات الرئيسية في الخوازيق والبنية التحتية المدنية والإنشاءات الثقيلة حتى تتمكن من تحديد أفضل المواد بضمان تام.

ما هو JIS G3444؟

JIS G3444 هي المواصفة القياسية اليابانية التي تصف “أنابيب الصلب الكربوني للأغراض الإنشائية العامة.” وكما يوحي اسمها فإن نطاقها الرئيسي هو أنابيب الصلب الكربوني للهندسة المدنية والمعمارية والأبراج الفولاذية والسقالات والأكوام وما إلى ذلك. ليس لنقل السوائل أو خدمة الضغط (يتم تناول الصرف في معيار JIS منفصل, JIS G3454).

عملية لحام الأنابيب بالمنشار.

 

فك شفرة الاسم: ماذا يعني “STK”؟

نظام التسمية منطقي ولكنه يختلف عن المعايير الأمريكية.

  • S: الفولاذ
  • T: أنبوب
  • K: كوكي (إنشائي/عام)
  • الرقم (على سبيل المثال، 400، 490): هذا هو التمييز الأكثر أهمية. يمثل الرقم الحد الأدنى من قوة الشد بوحدة نيوتن/مم² (أو ميجا باسكال).
    • ملاحظة: ويختلف هذا عن API 5L (حيث X52 = قوة الخضوع) أو ASTM A500 (حيث تكون الدرجة (ب) اعتباطية).
    • مثال على ذلك.أنابيب الصلب STK400 لها حد أدنى الشد قوة 400 نيوتن/مم².

طرق التصنيع

المعيار متعدد الاستخدامات فيما يتعلق بالإنتاج. فهو يغطي:

  • سلس: صُنعت من صفيحة صلبة.
  • ملحومة بالمقاومة الكهربائية (ERW): للأقطار الصغيرة إلى المتوسطة.
  • ملحومة بالعقب: (أقل شيوعًا في الاستخدام الهيكلي الحديث).
  • لحام القوس الأوتوماتيكي: ويشمل ذلك LSAW (اللحام بالقوس الطولي المغمور) و SSAW (الملحومة بالقوس الحلزوني المغمور) الأنابيب، وهي محور التركيز الأساسي للبنية التحتية واسعة النطاق و آلاندز القدرة الأساسية.

الدرجات الأساسية: STK400 مقابل STK490

في حين أن المعيار يسرد خمس درجات (STK290، STK290، STK400، STK490، STK500، STK540)، تهيمن درجتان على السوق: STK400 وSTK490.

1. أنابيب الصلب STK400 (خيار الأغراض العامة)

  • الخصائص: كما أن STK400 هي أيضًا الدرجة الأكثر مبيعًا. ويتميز بالليونة وقابلية اللحام الجيدة، ويتيح محتواه المنخفض من الكربون سهولة التشكيل واللحام في الميدان دون معالجات معقدة قبل التسخين.
  • التطبيقات الأساسية: أعمال الهندسة المدنية العامة، والسقالات القياسية، وأعمدة الدعم، وأعمدة السياج، والأطر الهيكلية الخفيفة.

2. أنابيب الصلب STK490 (الخيار عالي القوة)

  • الخصائص: يُعد STK490 خطوة كبيرة في الأداء. مع الحد الأدنى لقوة الشد التي تبلغ 490 نيوتن/مم² والحد الأدنى لنقطة الخضوع التي تبلغ 315 نيوتن/مم²، فهي تقريبًا 34% أقوى 34% (في العائد) من STK400.
  • القيمة الهندسية: والنتيجة هي أنه يمكن للمهندسين تصميم هياكل أخف وزنًا. يمكنك استخدام سمك جدار أرق لنفس حمل التحميل، مما يقلل من إجمالي حمولة الصلب والحمل على الأساس.
  • التطبيقات الأساسية: أبراج النقل الثقيلة، وأكوام JIS G3444 للمباني الكبيرة، وأكوام منع الانهيارات الأرضية، والمكونات الهيكلية البحرية الضخمة.

3. STK500 و STK540 (فائقة القوة)

تُستخدم هذه الدرجات في التطبيقات المتخصصة لأحمال التحمل القصوى، مثل الجسور ذات الجمالونات الكبيرة جدًا أو الركائز في أعماق البحار، وعادةً ما تحتاج إلى تقنيات لحام أكثر دقة بسبب كيمياء القوة العالية.

التحليل الكمي: صحائف البيانات الفنية

يوفر هذا القسم البيانات المطلوبة للحسابات الهندسية.

الجدول 1: التركيب الكيميائي (%)

الصف ج (كربون) Si (سيليكون) المنغنيز (Mn) ف (الفوسفور) S (كبريت)
STK290 – – – 0.050 كحد أقصى 0.050 كحد أقصى
STK400 0.25 كحد أقصى – – 0.040 كحد أقصى 0.040 كحد أقصى
STK490 0.18 كحد أقصى 0.55 كحد أقصى 1.50 كحد أقصى 0.040 كحد أقصى 0.040 كحد أقصى
STK500 0.23 كحد أقصى 0.55 كحد أقصى 1.50 كحد أقصى 0.040 كحد أقصى 0.040 كحد أقصى
STK540 0.23 كحد أقصى 0.55 كحد أقصى 1.60 كحد أقصى 0.040 كحد أقصى 0.040 كحد أقصى

تحليل المهندس لاحظ أنه بالنسبة إلى STK400، فإن الكربون فقط هو المتوج (إلى جانب P/S)، مما يسمح بمرونة المطاحن. ومع ذلك، بالنسبة لـ STK490, ، يتم التحكم في الكيمياء بشكل صارم للغاية (كربون منخفض، منجنيز مرتفع) لتحقيق قوة عالية مع الحفاظ على قابلية اللحام.

الجدول 2: الخواص الميكانيكية

الصف الحد الأدنى. قوة الشد (نيوتن/مم²) الحد الأدنى. نقطة العائد (نيوتن/مم²) الحد الأدنى. الاستطالة (%) (طولي)
STK290 290 – 30
STK400 400 235 23
STK490 490 315 23
STK500 500 355 15
STK540 540 390 20

الوجبات السريعة الرئيسية: وتوفر القفزة من STK400 إلى STK490 مكسبًا هائلاً في قوة الخضوع (235 إلى 315 ميجا باسكال)، وهي معلمة التصميم الأساسية للأعمدة الإنشائية.

التفاوتات المسموح بها وجودة التصنيع

تشتهر معايير JIS بالتزامها الصارم بدقة الأبعاد. JIS G3444 يحدد التفاوتات الصارمة لـ

  • القطر الخارجي (OD): مقسمة إلى تفاوتات من الفئة 1 والفئة 2 والفئة 3 حسب حجم القطر.
  • سُمك الجدار: عادةً ما يسمح بانحراف + غير محدد / -12.5% (على غرار API 5L)، ولكن يتم تطبيق تفاوتات محددة بناءً على طريقة التصنيع.
  • المظهر: يجب أن تكون الأنبوبة مفيدة ومستقيمة، ويجب أن تكون الأطراف مقطوعة بزاوية قائمة مع محور الأنبوبة. وينبغي أن يكون السطح نظيفاً ومنتظماً بدون تشققات أو قشور يمكن أن تمنع التطبيق.

مزايا آلاند

يتطلب تصنيع أنابيب الصلب الكربوني ذات الأقطار الكبيرة للأغراض الإنشائية العامة لهذه التفاوتات الضيقة معدات متطورة. تم تجهيز خطوط إنتاج أنابيب ألاند LSAW (JCOE) و SSAW بمكابس تشكيل دقيقة ومعدات تحجيم آلية. ويضمن ذلك أن كل أنبوب - سواء كان كومة أساس بقياس 20 بوصة أو قاعدة برج بقياس 60 بوصة - يفي بالمتطلبات الهندسية الصارمة لمواصفات JIS G3444.

تطبيقات في الهندسة المدنية

إن تعدد استخدامات مواصفات JIS G3444 يجعلها عنصرًا أساسيًا في ثلاثة قطاعات رئيسية حيث ألاند توريد المواد بنشاط.

1. خوازيق الأنابيب الفولاذية (الخوازيق)

هذا هو أكبر تطبيق منفرد للأنابيب ذات القطر الكبير بموجب هذه المواصفة القياسية.

  • أكوام منع الانهيارات الأرضية: في المناطق الجبلية (الشائعة في اليابان وآسيا)، يتم دفع أنابيب STK490 ذات الجدران الثقيلة في المنحدرات لمنع حركة التربة.
  • ركائز الأساس: تُستخدم للجسور والمباني وهياكل الموانئ.
  • لماذا SSAW؟ لهذه التطبيقات, SSAW (حلزوني) الأنابيب هو طريقة التصنيع المفضلة نظرًا لقدرته على إنتاج أقطار كبيرة وأطوال طويلة بشكل اقتصادي.

2. الأبراج والصواري الفولاذية

  • أبراج الإرسال: وغالبًا ما تستخدم أرجل الأعمدة الكهربائية الضخمة ذات القوة العالية STK490 أو STK540 الأنبوب.
  • أساسات توربينات الرياح: غالبًا ما تحدد هياكل السترة JIS G3444 نظرًا لموثوقيتها المثبتة.
  • لماذا LSAW؟ بالنسبة للأرجل الحرجة عالية الضغط في هذه الأبراج, LSAW (طولي) الأنابيب غالبًا ما يتم تحديده بسبب صلابته الفائقة وقدرته على الجدران السميكة.

3. الهياكل المدنية العامة

من اللافتات وأعمدة الإضاءة إلى أنظمة الدعامات لحفر مترو الأنفاق، تُعد STK400 بمثابة العمود الفقري الموثوق والقابل للحام للبنية التحتية الحضرية.

الخاتمة

وختامًا فإن معيار JIS G3444 هو معيار صارم قائم على قوة الشد والذي أصبح أساس الهندسة الإنشائية في آسيا ويوفر نظام درجات محدد جيدًا بدءًا من STK400 المرن وحتى STK490 وSTK540 عالي الجودة. وسواءً كانت هندستك لسقالة بسيطة أو كومة أساسات بنية تحتية عملاقة، فإن معرفة المتطلبات الكيميائية والميكانيكية الخاصة بهذا المعيار هي نقطة البداية لسلامة الهيكل ونجاح المشروع. في شركة Allland، لدينا معرفة عميقة بالمعايير الصناعية اليابانية وخبرات طويلة في إنتاج أنابيب الصلب LSAW و SSAW ذات القطر الكبير وفقًا للمتطلبات الصارمة لمعيار JIS G3444. وسواء كان مشروعك في اليابان أو كان مشروع بناء بنية تحتية دولية تستخدم مواصفات JIS، يمكننا تقديم حلول متوافقة تمامًا وعالية الجودة في الأنابيب الإنشائية المصممة خصيصًا لتلبية احتياجات مشروعك المحددة.

الأسئلة الشائعة (FAQ)

س1: ما هو معيار JIS G3444 المكافئ لمعيار ASTM؟

ج1: لا يوجد مكافئ واحد مثالي، ولكن أقرب المقاربات هي

  • لـ STK400 يعادل تقريبًا ASTM A500 درجة B (دائري) أوASTM A252 درجة 2.
  • لـ STK490 يعادل تقريبًا ASTM A500 درجة C (دائري) أوASTM A252 الدرجة 3.
  • ملاحظة: اطلب دائمًا من مهندس إنشائي التحقق من الخواص الميكانيكية قبل الاستبدال، حيث تختلف المتطلبات الكيميائية.

س2: هل تتطلب أنابيب JIS G3444 اختبارًا هيدروستاتيكيًا؟

ج2: بشكل عام، لا. نظرًا لأن المواصفة القياسية JIS G3444 مخصصة “للأغراض الإنشائية العامة”، فهي غير مخصصة لاحتواء الضغط. ولذلك، لا يعد الاختبار الهيدروستاتيكي عادةً شرطًا إلزاميًا للمعيار ما لم يتم الاتفاق على وجه التحديد بين المشتري والشركة المصنعة. إذا كنت بحاجة إلى أنابيب لضغط السوائل، يجب عليك النظر إلى JIS G3454 (STPG).

س3: ماذا يعني الرقم “400” في STK400؟

A3: يمثل الحد الأدنى لمقاومة الشد للفولاذ بوحدة N/مم² (أو MPa). لذا، فإن STK400 لديه قوة شد دنيا تبلغ 400 ميجا باسكال. هذا هو الفرق الرئيسي عن API أو بعض معايير ASTM، والتي غالبًا ما تسمي الدرجات بناءً على قوة العائد (على سبيل المثال، X52 = 52,000 رطل رطل لكل بوصة مربعة من العائد). احرص على عدم الخلط بين الاثنين عند مقارنة المواصفات.