不锈钢H型钢在石油化工及电力等工业设备结构中的应用 及优点

应用范围

不锈钢H型钢是断面形状类似于大写拉丁字母H的一种经济断面型材，又叫万能钢梁、宽边（缘）工字钢或平行边（翼缘）工字钢，其不同于国内沿用已久的翼缘较窄且内侧面倾斜的热轧工字钢。不锈钢H型钢的断面形状与普通工字钢的的区别见图。不锈钢H型钢的断面通常分成为腰部和边部，又称为腹板和翼缘。
不锈钢H型钢的边部内侧与外侧平行或接近于平行，边端部呈直角，由此得名平行边工字钢。与腰部同样高度的普通工字钢相比，不锈钢H型钢的腰部厚度小，边部宽度大，因此又叫宽边工字钢。由形状特点所决定，不锈钢H型钢的截面模数、惯性矩及相应的强度均明显优于同样单重的普通工字钢。
实际工程中最常用的是工字形截面，但工字钢宽度较窄、承载性能较差，而与其截面类型相似的不锈钢H型钢，截面形状配置更为合理、更加优良，属于工程应用中较为理想的一种经济断面型材产品。根据使用中承载的特点热轧不锈钢H型钢分为梁、柱、桩三种系列的不锈钢H型钢。在钢结构工程应用方面，前者适用于钢梁等受弯构件，柱型系列适用于钢柱等受压构件，而后者则适用于建筑基础施工。热轧不锈钢H型钢是一种截面分配优异、强重比更佳的钢材。与普通工字钢相比，热轧不锈钢H型钢有以下显著的产品特点：
①翼缘内外表面平行，翼缘端面平直，便于机械加工、结构连接和安装；
②翼缘宽、侧向刚度大，其绕弱轴的惯性矩一般要大一倍以上；
③抗弯、抗压、抗扭能力强，一般约增加5～10%；
④型号规格系列较工字钢多2倍以上，极大地方便了设计选用和优化。
不锈钢H型钢用在不同要求的金属结构中，不论是承受弯曲力矩、压力负荷还是偏心负荷都显示出它的优越性能，可较普通工字钢大大提高承载能力，并且由于它的边宽、腰薄、规格多、使用灵活，故可节约金属10--40%。由于其边部内侧与外侧平行，边端呈直角，便于拼装组合成各种构件，从而可节约焊接和铆接工作量25%左右，能大大加快工程的建设速度，缩短工期。
由于具有前述优点，不锈钢H型钢的应用广泛，用途完全覆盖普通工字钢。主要用于：各种工业和民用建筑结构；各种大跨度的工业厂房和现代化高层建筑，尤其是地震活动频繁地区和高温工作条件下的工业厂房；要求承载能力大、截面稳定性好、跨度大的大型桥梁；重型设备；高速公路；舰船骨架；矿山支护；地基处理和堤坝工程；各种机械构件。
目前我国建筑工程中仍在大量采用钢筋砼和砖混结构的模式，最终大量报废的混凝土块无法回收利用、难以分解，从长期发展看这种建筑方式对生态环境破坏较大。以热轧不锈钢H型钢作为建筑结构的主要结构材料，由于材料可完全回收重复利用，对环境的影响极小，故热轧不锈钢H型钢在建筑钢结构领域享有“绿色建材”的美誉。
不锈钢H型钢结构可有效克服钢筋混凝土结构自重大、结构尺寸大的缺陷，并改善结构的延性，提高结构的抗震性能。以热轧不锈钢H型钢为结构主体材料的钢结构建筑，通过工厂化生产的钢梁、钢柱为骨架，同时配以新型轻体的保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构而构成。具有强度高、跨度大、自重轻、抗侧力性能好、结构断面尺寸小、施工周期短，可提高建筑面积利用系数，提高经济效益等优点（上海希尔顿酒店工程设计时所作的钢结构、组合结构和钢筋混凝土结构三种结构方案的技术经济比较结果是：钢结构的自重比钢筋混凝土结构的自重轻60%，使用面积前者比后者增加6%，施工速度前者比后者快近50%）。
不锈钢H型钢使用中有以下显著的优点：
①不锈钢H型钢可使建筑等钢结构件重量减轻15～30%，用于桥梁上可减轻结构件重量13～15%；
②在荷载相同的情况下，使用不锈钢H型钢可节省用钢量；
③用不锈钢H型钢建造建筑物或工程,可比采用钢筋砼缩短一半的建设工期并减少施工对周围环境的影响；
④建造同等面积的楼宇，用不锈钢H型钢比用钢筋砼能增加约6%的有效使用面积,在同样跨度时可减少梁的高度,故同净空高度时可减少楼层高度,节约内外墙工作量约3%；
⑤不锈钢H型钢可剖分﹑切割组装加工成T形钢及蜂窝梁，用其替代工、角、槽等普通型钢制作屋架、支撑等构件可节省很多材料,减轻结构重量；
⑥不锈钢H型钢的抗动载性能大大高于焊接不锈钢H型钢和钢筋砼,其抗震性及抗台风性极好,更适合用来建造高层建筑、工业厂房和大跨度桥梁等；
⑦热轧不锈钢H型钢由万能轧机轧制成型，截面尺寸准确﹑平直，比焊接不锈钢H型钢少了焊接、校正工序，可节约成本费用约15～30%。
因而不锈钢H型钢作为钢结构主体材料的结构设计，已被业内专家认为是今后的发展趋势。
不锈钢H型钢的产品规格很多，有如下几种分类：
①按产品边宽分为宽边、中边和窄边不锈钢H型钢。宽边不锈钢H型钢的边宽b大于或等于腰高h，中边不锈钢H型钢的边宽b大于或等于腰高h的1/2，窄边不锈钢H型钢的边宽b等于或小于腰高h的1/2。
②按用途分为不锈钢H型钢梁、不锈钢H型钢柱、不锈钢H型钢桩、厚边不锈钢H型钢梁。有时将平行腿槽钢和平行边丁字钢也列入不锈钢H型钢。一般以窄边不锈钢H型钢作为梁材，宽边不锈钢H型钢作为柱材。故又有梁型不锈钢H型钢和柱型不锈钢H型钢之称。
③按生产方式分为焊接不锈钢H型钢和轧制不锈钢H型钢。
④按尺寸规格分为大、中、小号不锈钢H型钢。通常将腰高在700mm以上的产品称为大号、腰高在300--700mm的产品称为中号、腰高小于300mm的产品称为小号。
国际上不锈钢H型钢的产品标准分为英制系统和公制系统两大类。美、英等国采用英制，中国、日本、德国和俄罗斯等国采用公制。尽管英制和公制采用的计量单位不同，但对不锈钢H型钢大都使用四个尺寸表示它们的规格，即腰高h、腰厚d、边宽b和边厚t。各国对不锈钢H型钢尺寸规格大小的表示方法不同，但所生产的产品尺寸规格范围及尺寸公差相差不大。
不锈钢H型钢有热轧成型及焊接组合成型两种生产方式。焊接不锈钢H型钢是将厚度合适的带钢裁成合适的宽度，在连续式焊接机组上将边部和腰部焊接在一起。焊接不锈钢H型钢有金属消耗大、生产的经济效益低、不易保证产品性能均匀等缺点。因此，不锈钢H型钢生产以轧制方式为主。不锈钢H型钢和普通工字钢在轧制上的主要区别是，后者可以在两辊孔型中轧制，前者需要在万能孔型中轧制。采用近终形连铸异型坯、通过四辊万能轧制工艺生产的热轧不锈钢H型钢具有优质、高效、低耗、低成本等显著特点，在提高钢铁材料质量、提升使用经济效益方面具备巨大的优越性。
长期以来，不锈钢H型钢产品一直维持变规格时腹板内宽保持恒定的生产方式。近来，日本开发了外宽尺寸一定的不锈钢H型钢，更加方便了钢结构件的连接。另外，轻型薄壁不锈钢H型钢和一些特殊断面形状的不锈钢H型钢也受到市场的青睐。在钢种上，除了一般结构用不锈钢H型钢外，还开发了耐候、高强度焊接、不锈钢、防火、涂层不锈钢H型钢等。可以说：随着技术的不断进步，不锈钢H型钢花色品种和规格不断增长，质量更加优良。
大力推广应用不锈钢H型钢，替代普通工字钢，可以节约钢材的使用量，其重点技术是采用万能轧机。