فولاد st37 در صنعت

فولاد ST37 (St37-2): مشخصات فنی، معادل‌های بین‌المللی و کاربردهای صنعتی

چکیده

فولاد ST37 که با نام‌های St37-2، 1.0037 و S235JR نیز شناخته می‌شود. یکی از رایج‌ترین و پرمصرف‌ترین گریدهای فولاد کربنی سازه‌ای در جهان به شمار می‌رود. این فولاد که بر اساس استاندارد قدیمی آلمانی DIN 17100 تعریف شده است. با حداقل استحکام تسلیم ۲۳۵ مگاپاسکال و استحکام کششی ۳۶۰ تا ۵۱۰ مگاپاسکال، ترکیبی متعادل از استحکام، شکل‌پذیری، جوش‌پذیری و هزینه اقتصادی را ارائه می‌دهد. اگرچه استاندارد DIN 17100 از سال ۲۰۰۴ با استاندارد اروپایی EN 10025-2 جایگزین شده است. اما نام ST37 همچنان در صنایع مختلف به ویژه در ایران و خاورمیانه کاربرد گسترده‌ای دارد. معادل‌های بین‌المللی این فولاد شامل S235JR (اروپا)، ASTM A36 (آمریکا)، Q235B (چین)، SS400 (ژاپن) و E250 (هند) می‌شوند. این مقاله با استناد به منابع معتبر بین‌المللی، به بررسی جامع مشخصات فنی، ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی، معادل‌های جهانی. مقایسه با گریدهای مشابه و کاربردهای گسترده فولاد ST37 در صنایع مختلف می‌پردازد.

کلیدواژه‌ها: فولاد ST37، St37-2، S235JR، DIN 17100، فولاد سازه‌ای کربنی، ASTM A36

۱. مقدمه

فولاد ST37 یکی از شناخته‌شده‌ترین و پرکاربردترین گریدهای فولاد کربنی سازه‌ای در سطح جهان است که ریشه در استاندارد صنعتی آلمان دارد. این فولاد که بر اساس استاندارد DIN 17100 تعریف شده است، به دلیل ترکیب متعادل خواص مکانیکی. هزینه اقتصادی و قابلیت فرآوری عالی، به یکی از پایه‌های اصلی صنایع ساخت‌وساز، ماشین‌سازی و تولید قطعات صنعتی تبدیل شده است.

نام ST37 که مخفف عبارت آلمانی “Stahl” (به معنای فولاد) و عدد ۳۷ (نشان‌دهنده استحکام کششی تقریبی بر حسب کیلوگرم بر میلی‌متر مربع) است. در ایران و بسیاری از کشورهای خاورمیانه همچنان به عنوان یک نام آشنا و پرکاربرد در صنایع مختلف شناخته می‌شود. اگرچه این استاندارد از سال ۲۰۰۴ با استاندارد اروپایی EN 10025-2 جایگزین شده و نام رسمی آن به S235JR تغییر یافته است. اما نام ST37 به دلیل سابقه طولانی و شناخت گسترده در میان مهندسان و فعالان صنعت. همچنان در مکاتبات فنی و خرید و فروش مواد اولیه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

هدف از نگارش این مقاله، ارائه یک بررسی جامع و دقیق از فولاد ST37 از جنبه‌های مختلف شامل تعریف، ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی، معادل‌های بین‌المللی. مقایسه با گریدهای مشابه و کاربردهای گسترده آن در صنایع مختلف است.

۲. تعریف و نام‌های دیگر فولاد ST37

۲.۱. تعریف

فولاد ST37 یک فولاد کربنی غیرآلیاژی (Unalloyed Structural Steel) است که بر اساس استاندارد آلمانی DIN 17100 برای کاربردهای سازه‌ای عمومی طراحی شده است. این فولاد به دلیل درصد کربن پایین (حداکثر ۰.۲۱ درصد)، جوش‌پذیری و شکل‌پذیری عالی دارد. و برای ساخت انواع سازه‌های فلزی، قطعات ماشین‌آلات و تجهیزات صنعتی که نیاز به استحکام متوسط دارند، بسیار مناسب است.

۲.۲. زیرگروه‌های ST37

بر اساس استاندارد DIN 17100، فولاد ST37 به چندین زیرگروه با خواص و کاربردهای متفاوت تقسیم می‌شود:

• St37-2 (1.0037): رایج‌ترین و پرمصرف‌ترین زیرگروه که برای مصارف عمومی سازه‌ای استفاده می‌شود.
• USt37-2 (1.0036): نوع آرام (Unkilled) با درجه اکسیژن‌زدایی کمتر.
• RSt37-2 (1.0038): نوع آرام‌شده (Rimmed) با خواص متفاوت.
• St37-3 (1.0116): نوع با چقرمگی بالاتر و آزمون ضربه در دمای ۲۰- درجه سلسیوس.

۲.۳. نام‌های دیگر و معادل‌های استاندارد

فولاد ST37 در استانداردهای مختلف جهان با نام‌های متعددی شناخته می‌شود:

همان‌طور که در جدول مشاهده می‌شود، فولاد ST37 معادل‌های گسترده‌ای در سراسر جهان دارد. که هر یک با تغییرات جزئی در ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی، برای کاربردهای مشابه طراحی شده‌اند.

۳. ترکیب شیمیایی

ترکیب شیمیایی فولاد ST37 نقش مستقیمی در خواص مکانیکی و قابلیت فرآوری آن دارد. جدول زیر محدوده ترکیب شیمیایی گرید St37-2 را بر اساس استاندارد DIN 17100 و منابع معتبر نشان می‌دهد:

مهم‌ترین نکته در ترکیب شیمیایی ST37، درصد کربن پایین آن است که به این فولاد جوش‌پذیری عالی می‌بخشد. به همین دلیل، ST37 به عنوان یک فولاد با قابلیت جوش‌پذیری عالی (Excellent Weldability) در صنایع مختلف شناخته می‌شود.

۴. خواص مکانیکی

۴.۱. استحکام تسلیم و کششی

خواص مکانیکی فولاد ST37 بر اساس ضخامت ورق یا مقطع تغییر می‌کند. جدول زیر خواص مکانیکی گرید St37-2 را بر اساس منابع معتبر نشان می‌دهد:

همان‌طور که مشاهده می‌شود، با افزایش ضخامت، استحکام تسلیم به تدریج کاهش می‌یابد. حداقل استحکام تسلیم در ضخامت‌های تا ۱۶ میلی‌متر برابر ۲۳۵ مگاپاسکال است که مبنای نام‌گذاری S235 در استاندارد اروپایی محسوب می‌شود.

فولاد st37 در صنعت

۴.۲. چقرمگی و آزمون ضربه

گرید St37-2 دارای آزمون ضربه شارپی (Charpy V-Notch) در دمای ۲۰+ درجه سلسیوس با حداقل انرژی جذب شده ۲۷ ژول است. در مقابل، گرید St37-3 که نسخه با چقرمگی بالاتر این فولاد محسوب می‌شود. دارای آزمون ضربه در دمای ۲۰- درجه سلسیوس با همان انرژی جذب شده است.

۴.۳. خواص فیزیکی

خواص فیزیکی فولاد ST37 بر اساس منابع معتبر به شرح زیر است:

۵. معادل‌های بین‌المللی و مقایسه با گریدهای مشابه

۵.۱. S235JR (اروپا) – جانشین مدرن ST37

نزدیک‌ترین و مهم‌ترین معادل فولاد ST37، گرید S235JR تحت استاندارد اروپایی EN 10025-2 است. در واقع، S235JR جانشین مستقیم مدرن ST37 محسوب می‌شود و از سال ۲۰۰۴ جایگزین آن شده است.

فولاد st37 در صنعت

سیستم نام‌گذاری این دو گرید تفاوت فلسفی دارد:

• در ST37، عدد ۳۷ نشان‌دهنده استحکام کششی تقریبی (حدود ۳۷۰ مگاپاسکال) است.
• در S235JR، عدد ۲۳۵ نشان‌دهنده حداقل استحکام تسلیم (۲۳۵ مگاپاسکال) و JR نشان‌دهنده آزمون ضربه در دمای اتاق است.

از نظر ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی، این دو گرید بسیار مشابه هستند و در بسیاری از پروژه‌ها به جای یکدیگر قابل استفاده می‌باشند.

۵.۲. ASTM A36 (آمریکا) – معادل آمریکایی

در ایالات متحده، ASTM A36 رایج‌ترین معادل برای ST37 محسوب می‌شود. با این حال، تفاوت‌های جزئی بین این دو وجود دارد:

• استحکام تسلیم A36: حداقل ۲۵۰ مگاپاسکال (۳۶ ksi) در ضخامت‌های تا ۲۰۰ میلی‌متر.
• استحکام تسلیم ST37: ۲۳۵ مگاپاسکال در ضخامت‌های تا ۱۶ میلی‌متر.

بنابراین، ASTM A36 از استحکام تسلیم حدود ۱۵ مگاپاسکال بالاتری برخوردار است. با این حال، هر دو فولاد در بسیاری از کاربردهای سازه‌ای به جای یکدیگر استفاده می‌شوند.

فولاد st37 در صنعت

۵.۳. Q235B (چین) و SS400 (ژاپن)

• Q235B تحت استاندارد چینی GB/T 700، با استحکام تسلیم ۲۳۵ مگاپاسکال و استحکام کششی ۳۷۰-۵۰۰ مگاپاسکال، یکی از رایج‌ترین معادل‌های ST37 در بازار آسیا است.
• SS400 تحت استاندارد ژاپنی JIS G3101، با استحکام تسلیم ۲۴۵ مگاپاسکال، نیز معادل نزدیکی برای ST37 محسوب می‌شود.

۵.۴. مقایسه جامع گریدهای مشابه

جدول زیر خلاصه‌ای از مقایسه گریدهای مشابه ST37 را بر اساس منابع معتبر نشان می‌دهد:

۵.۵. ملاحظات در جایگزینی گریدها

اگرچه این گریدها به عنوان معادل‌های یکدیگر شناخته می‌شوند، اما جایگزینی کامل و بدون بررسی توصیه نمی‌شود. تفاوت‌های جزئی در ترکیب شیمیایی (مانند میزان کربن، منگنز و مس)، الزامات آزمون ضربه و استانداردهای گواهی ممکن است وجود داشته باشد. بنابراین، هنگام جایگزینی مواد، بررسی دقیق برگه‌های اطلاعات فنی، الزامات مکانیکی پروژه و استانداردهای مربوطه ضروری است.

فولاد st37 در صنعت

۶. کاربردهای صنعتی فولاد ST37

فولاد ST37 به دلیل ترکیب متعادل خواص مکانیکی، جوش‌پذیری عالی، شکل‌پذیری مناسب و هزینه اقتصادی، در طیف گسترده‌ای از صنایع کاربرد دارد.

۶.۱. صنعت ساخت‌وساز و سازه‌های فلزی

بزرگترین حوزه مصرف فولاد ST37، صنعت ساخت‌وساز و سازه‌های فلزی است. این فولاد در ساخت انواع سازه‌های زیر استفاده می‌شود:

• اسکلت فلزی ساختمان‌ها: تیرآهن‌ها، ستون‌ها، خرپاها و اتصالات
• سازه‌های صنعتی: کارخانه‌ها، انبارها و سوله‌ها
• پل‌های با دهانه متوسط و سازه‌های زیرساختی
• سکوهای صنعتی، راه‌پله‌ها و نرده‌ها
• سازه‌های پیش‌ساخته فلزی

در ایران، تیرآهن‌های بال‌پهن با گرید St37 به دلیل مقاومت مناسب در برابر زلزله و افزایش ایمنی ساختمان‌ها، کاربرد گسترده‌ای دارند.

۶.۲. صنعت ماشین‌سازی و ساخت قطعات

فولاد ST37 به عنوان یکی از اصلی‌ترین مواد اولیه در صنعت ماشین‌سازی و تولید قطعات صنعتی شناخته می‌شود:

• ساخت شفت‌ها، پین‌ها، چرخ‌دنده‌ها و کوپلینگ‌ها
• قطعات خودرو: شاسی، تیرهای طولی، میل‌محور و قطعات شاسی خودرو
• ماشین‌آلات کشاورزی و راه‌سازی
• تجهیزات بالابر و جرثقیل
• تجهیزات خطوط تولید و نوار نقاله

۶.۳. صنعت لوله‌سازی و مخازن تحت فشار

فولاد ST37 به دلیل جوش‌پذیری عالی و شکل‌پذیری مناسب، در ساخت انواع لوله‌ها و مخازن کاربرد دارد:

• لوله‌های بدون درز و جوشی برای انتقال سیالات
• مخازن ذخیره‌سازی نفت، گاز و مواد شیمیایی
• مخازن تحت فشار با فشار پایین تا متوسط
• بویلرها و تجهیزات حرارتی

۶.۴. صنایع حمل و نقل و زیرساخت

• ساخت واگن‌های قطار و تجهیزات ریلی
• ساخت کامیون‌ها، تریلرها و تجهیزات سنگین
• سازه‌های دریایی و بندری مانند اسکله‌ها و موج‌شکن‌ها

فولاد st37 در صنعت

۶.۵. سایر کاربردها

• ساخت قوطی‌ها، بشکه‌ها و ظروف صنعتی
• تجهیزات نیروگاهی و صنایع انرژی
• صنایع خانگی و لوازم الکتریکی
• صنایع هوافضا و تجهیزات نظامی
• ساخت پیچ‌ها، مهره‌ها و اتصالات پراستحکام

۷. مزایا و محدودیت‌های فولاد ST37

۷.۱. مزایا

1. جوش‌پذیری عالی: به دلیل درصد کربن پایین (حداکثر ۰.۲۱%)
2. شکل‌پذیری و فرم‌پذیری خوب: مناسب برای خمکاری، برش و شکل‌دهی
3. هزینه اقتصادی: قیمت مناسب نسبت به فولادهای آلیاژی
4. دسترسی گسترده: تولید و عرضه در سراسر جهان
5. قابلیت ماشین‌کاری خوب: سهولت در تراشکاری و فرزکاری
6. قابلیت بازیافت ۱۰۰% و دوستدار محیط زیست
7. قابلیت عملیات حرارتی سطحی: مانند کربوره کردن (Carburizing) برای افزایش مقاومت سایشی سطح

۷.۲. محدودیت‌ها

1. مقاومت به خوردگی محدود: فولاد ST37 در محیط‌های مرطوب و خورنده نیاز به پوشش‌دهی (رنگ، گالوانیزه) یا حفاظت کاتدی دارد.
2. استحکام محدود: برای کاربردهای با تنش بسیار بالا و دماهای بالا مناسب نیست.
3. مقاومت به سایش پایین: در کاربردهای سایشی شدید، نیاز به عملیات حرارتی سطحی یا استفاده از فولادهای آلیاژی دارد.

۸. نتیجه‌گیری

فولاد ST37 (St37-2 با شماره ماده 1.0037) به عنوان یکی از مهم‌ترین و پرمصرف‌ترین گریدهای فولاد کربنی سازه‌ای در جهان. جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف دارد.

نخست، این فولاد با ترکیب شیمیایی شامل حداکثر ۰.۲۱ درصد کربن و حدود ۱.۷۰ درصد منگنز، جوش‌پذیری عالی، شکل‌پذیری مناسب. و هزینه اقتصادی را ارائه می‌دهد که آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهای سازه‌ای تبدیل کرده است.

دوم، خواص مکانیکی این فولاد شامل حداقل استحکام تسلیم ۲۳۵ مگاپاسکال و استحکام کششی ۳۶۰ تا ۵۱۰ مگاپاسکال. پاسخگوی نیازهای طیف گسترده‌ای از پروژه‌های عمرانی، صنعتی و ماشین‌سازی است.

سوم، معادل‌های بین‌المللی متعدد این فولاد از جمله S235JR (اروپا، جانشین مستقیم)، ASTM A36 (آمریکا، با استحکام تسلیم ۲۵۰ مگاپاسکال). Q235B (چین)، SS400 (ژاپن)، E250 (هند) و Fe360B (ایتالیا) نشان‌دهنده شناخت جهانی و قابلیت جایگزینی آن در پروژه‌های بین‌المللی است.

چهارم، گریدهای مختلف خانواده ST37 شامل St37-2 (کاربرد عمومی)، St37-3 (با چقرمگی بالاتر در دمای ۲۰- درجه سلسیوس). USt37-2 و RSt37-2 هر یک برای شرایط کاری خاصی طراحی شده‌اند.

پنجم، کاربردهای گسترده این فولاد در صنایع ساخت‌وساز (اسکلت فلزی، پل‌ها، سوله‌ها)، ماشین‌سازی (قطعات خودرو، شفت‌ها، چرخ‌دنده‌ها). لوله‌سازی و مخازن تحت فشار، حمل و نقل و زیرساخت‌های شهری، نشان‌دهنده نقش حیاتی آن در توسعه صنعتی کشورهاست.

ششم، با وجود مزایای فراوان، این فولاد در محیط‌های خورنده نیاز به پوشش‌دهی و حفاظت دارد. و برای کاربردهای با دمای بسیار بالا یا تنش‌های فوق‌العاده، استفاده از گریدهای با استحکام بالاتر مانند ST52 (معادل S355) توصیه می‌شود.

فولاد st37 در صنعت

در نهایت، با وجود اینکه استاندارد DIN 17100 از سال ۲۰۰۴ بازنشسته شده است. نام ST37 به دلیل سابقه طولانی و شناخت گسترده در صنعت، همچنان در ایران و بسیاری از کشورهای خاورمیانه. به عنوان یک نام آشنا و معتبر در صنایع مختلف باقی خواهد ماند.

منابع و مآخذ

• Redstonemanufacturing.com. ST37 Steel | Equivalent Materials & Metal Specifications. Available at: https://redstonemanufacturing.com/st37-equivalent-materials-metal-specifications/. [ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی، معادل‌های بین‌المللی و کاربردهای ST37]
• BBN Steel Plate. ST37-2 Equivalent Grades Worldwide. Available at: https://www.bbnsteelplate.com/news/st37-2-equivalent-grades-worldwide_2243.html. [معادل‌های جهانی ST37-2 شامل S235JR، ASTM A36، Q235B و SS400]
• AlloyFYI (alloyfyi.com). 1.0037 Material St37-2 Steel Equivalent, Properties, Composition, DIN 17100. Available at: https://alloyfyi.com/zh-hans/alloys/10037-material-st37-2-steel-equivalent-properties-composition-din-17100/. [مشخصات فنی، ترکیب شیمیایی و اطلاعات استاندارد St37-2]

• Honghua Steel Group. St37-2 steel plate – Mechanical Properties and Chemical Composition. Available at: https://www.hhsteelgroup.com/products_details/349.html. [خواص مکانیکی دقیق St37-2 بر اساس ضخامت]
• Honghua Steel Group. ST37-3 steel – Mechanical Properties and Chemical Composition. Available at: https://www.hhsteelgroup.com/products_details/352.html. [خواص مکانیکی St37-3 و تفاوت با St37-2]
• esteelsuppliers.com. ASTM A36 | Low Carbon Steel | A283C | ST37-2 | SS400 | S235JR. Available at: https://www.esteelsuppliers.com/new/a36-a283c-st37-ss400-s235jr/. [مقایسه ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی گریدهای مشابه]
• BBN Steel Plate. ST37-2 vs S235JR Steel Plate. Available at: https://www.bbnsteelplate.com/news/st37-2-vs-s235jr-steel-plate_2242.html. [مقایسه دقیق ST37-2 و S235JR و جانشینی استانداردها]

• TradeChina.com. What is ST37 Mild Steel Plate Sheet – ST37 Mechanical Properties. Available at: https://www.tradechina.com. [تعریف ST37 و محدوده ضخامت قابل تولید]
• AWS Forum (app.aws.org). What is the ASTM equivalent to ST37? Available at: https://app.aws.org. [مقایسه استحکام تسلیم A36 و S235JR]
• BBN Steel Plate. Common Applications of ST37-2 Steel Plate. Available at: https://www.bbnsteelplate.com. [کاربردهای گسترده ST37-2 در سازه‌های فولادی و صنایع مختلف]
• Acikerisim.karabuk.edu.tr. ST37-2 Structural Steel Properties. [چگالی، استحکام ضربه و خواص فیزیکی ST37-2]