S235 wg EN 10025-2:2019 to stal konstrukcyjna niestopowa przeznaczona do wyrobów walcowanych na gorąco, dla której norma jednoznacznie określa minimalne wymagania mechaniczne i chemiczne w warunkach dostawy. Dokument definiuje minimalną granicę plastyczności ReH zależną od grubości, zakres wytrzymałości na rozciąganie Rm, minimalne wydłużenie A, wymagania udarnościowe JR/J0/J2 w próbie Charpy V oraz maksymalne zawartości pierwiastków i równoważnik węgla CEV.
Parametry te stanowią dane materiałowe wykorzystywane bezpośrednio w obliczeniach nośności wg EN 1993-1-1 oraz podstawę oceny zgodności wyrobu na świadectwie odbioru 3.1 zgodnie z wymaganiami dostawy określonymi w normie. Niespełnienie któregokolwiek z parametrów tabelarycznych wyklucza oznaczenie wyrobu jako S235 wg EN 10025-2 i ma konsekwencje kontraktowe w zakresie zgodności materiałowej.
Szczegółowy zakres normy i jej strukturę omówiono w analizie EN 10025-2: wymagania, zakres i wersja 2019 – co określa?
Zakres normy EN 10025-2 dla S235
EN 10025-2 obejmuje wyroby walcowane na gorąco ze stali konstrukcyjnych niestopowych. Dla S235 określa:
- minimalne wartości ReH w funkcji grubości,
- zakresy Rm w funkcji grubości,
- minimalne wydłużenie A,
- wymagania udarnościowe KV2 dla jakości JR, J0, J2,
- maksymalne zawartości pierwiastków w analizie wytopu,
- maksymalny równoważnik węgla CEV.
Norma nie określa zasad obliczeń nośności konstrukcji ani technologii spawania. Obliczenia konstrukcyjne prowadzi się wg EN 1993-1-1, natomiast kwalifikowanie technologii spawania odbywa się wg serii EN ISO 15614. EN 10025-2 definiuje wyłącznie parametry materiału wyjściowego, które stanowią dane wejściowe do dalszych etapów projektowania i wytwarzania, ale nie zastępują wymagań norm projektowych i wykonawczych.
ReH – granica plastyczności w funkcji grubości
Minimalna granica plastyczności ReH dla S235JR, S235J0 i S235J2 jest wspólna i zależna od grubości wyrobu:
| Grubość [mm] | ReH min. [MPa] |
|---|---|
| ≤16 | 235 |
| >16–40 | 225 |
| >40–63 | 215 |
| >63–80 | 215 |
| >80–100 | 215 |
| >100–150 | 195 |
| >150–200 | 185 |
| >200–250 | 175 |
| >250–400 | 165 |
Dla porównania parametry wytrzymałościowe wyższego gatunku omówiono w analizie: Stal S355 – właściwości mechaniczne, parametry i zastosowanie w konstrukcjach.
Oznaczenie „235” odnosi się wyłącznie do zakresu ≤16 mm. Przy grubości >250–400 mm minimalna ReH wynosi 165 MPa. Różnica 70 MPa oznacza redukcję o około 30% względem wartości nominalnej 235 MPa. W projektowaniu wg EN 1993-1-1 skutkuje to bezpośrednim obniżeniem nośności przekroju przy zginaniu i ściskaniu, ponieważ granica plastyczności jest parametrem wyjściowym do wyznaczania nośności plastycznej. Nieuwzględnienie spadku ReH w elementach grubościennych prowadzi do przeszacowania nośności i zwiększenia ryzyka projektowego, zwłaszcza w słupach i blachach węzłowych o dużej grubości.
Typowy błąd w dokumentacji polega na przyjmowaniu stałej wartości 235 MPa niezależnie od grubości, bez odniesienia do tabeli normowej.
Rm – wytrzymałość na rozciąganie
Zakres Rm dla S235 również zależy od grubości:
| Grubość [mm] | Rm [MPa] |
|---|---|
| <3 | 360–510 |
| ≥3–100 | 360–510 |
| >100–150 | 350–500 |
| >150–250 | 340–490 |
| >250–400 | 330–480 |
ReH jest parametrem decydującym dla stanów granicznych nośności wg EN 1993-1-1, ponieważ stanowi podstawę wyznaczania nośności przekrojów w zakresie plastycznym. Rm ma znaczenie przy analizach zachowania materiału po przekroczeniu granicy plastyczności, przy ocenie relacji Rm/ReH oraz w analizach zniszczenia i pracy pod obciążeniami dynamicznymi. Zakres Rm w funkcji grubości wpływa również na ocenę rezerwy plastycznej i potencjalnej zdolności do redystrybucji momentów w elementach statycznie niewyznaczalnych.
Udarność – JR, J0, J2
Wszystkie jakości S235 mają minimalną energię łamania KV2 równą 27 J. Różnica dotyczy temperatury badania:
| Jakość | KV2 | Temperatura |
|---|---|---|
| S235JR | 27 J | +20°C |
| S235J0 | 27 J | 0°C |
| S235J2 | 27 J | −20°C |
ReH i Rm są identyczne dla JR, J0 i J2. Różnica jakościowa wynika z wymagań udarnościowych oraz z zaostrzonych limitów P i S w wyższych klasach.
W konstrukcjach pracujących w obniżonych temperaturach wybór JR zamiast J2 może prowadzić do zwiększonego ryzyka kruchego pękania, ponieważ minimalna energia 27 J w przypadku JR jest weryfikowana przy +20°C, a nie przy 0°C lub −20°C. Dobór jakości powinien uwzględniać rzeczywistą temperaturę eksploatacji elementu oraz potencjalne obciążenia dynamiczne, gdyż wymaganie udarnościowe stanowi zabezpieczenie przed inicjacją pęknięć w warunkach obniżonej temperatury.
Wydłużenie A
Dla zakresu ≥3–40 mm minimalne wydłużenie dla S235JR wynosi:
- 26% w kierunku wzdłużnym do walcowania,
- 24% w kierunku poprzecznym.
Wydłużenie jest miarą ciągliwości materiału i wpływa na zdolność redystrybucji naprężeń w stanie granicznym nośności. Parametr ten określa minimalną rezerwę odkształceniową przed zerwaniem próbki i ma znaczenie przy ocenie zachowania elementów w zakresie plastycznym. W kontekście projektowym wyższa ciągliwość sprzyja kontrolowanemu uplastycznieniu przekroju, natomiast niska rezerwa odkształceniowa zwiększa podatność na lokalne zniszczenia w rejonach koncentracji naprężeń.
Skład chemiczny (analiza wytopu)
Wartości maksymalne dla S235JR:
- C: 0,17% (≤16 mm), 0,17% (>16–40 mm), 0,20% (>40 mm),
- Mn: 1,40%,
- P: 0,035%,
- S: 0,035%,
- N: 0,012%,
- Cu: 0,55%.
W S235J0 i S235J2 obniżone są limity P i S (odpowiednio 0,030% i 0,025% dla J2).
Równoważnik węgla CEV
Maksymalne wartości CEV dla S235J0/J2:
| Grubość [mm] | CEV max |
|---|---|
| ≤30 | 0,35 |
| >30–40 | 0,35 |
| >40–150 | 0,38 |
| >150–250 | 0,40 |
| >250–400 | 0,40 |
Wzrost CEV wraz z grubością oznacza większą wrażliwość na pęknięcia zimne w strefie wpływu ciepła (HAZ), szczególnie przy wysokiej sztywności złącza i ograniczonej możliwości odkształceń. W praktyce technologicznej parametr CEV stanowi podstawę doboru warunków spawania i oceny potrzeby podgrzewania wstępnego. Przy elementach grubościennych wyższe wartości CEV mogą wymagać kontroli energii liniowej oraz ograniczenia zawartości wodoru dyfuzyjnego w materiale dodatkowym zgodnie z wymaganiami kwalifikowania technologii wg EN ISO 15614.
Oznaczenia i odniesienie DIN
Numery stali wg EN:
- S235JR – 1.0038
- S235J0 – 1.0114
- S235J2 – 1.0117
Historyczny odpowiednik w normie DIN 17100 to St37-2, najczęściej porównywany z S235JR. Jest to porównanie materiałowe, a nie pełna równoważność warunków dostawy.
Praktyczne wnioski techniczne
S235 wg EN 10025-2 nie jest materiałem o stałej granicy plastyczności 235 MPa. ReH zależy od grubości i w zakresie >250–400 mm wynosi 165 MPa, co bezpośrednio wpływa na obliczeniową nośność elementów wg EN 1993-1-1. Jakość JR/J0/J2 nie zmienia ReH ani Rm, lecz określa temperaturę badania udarności 27 J oraz zaostrzone limity P i S, co ma znaczenie przy ocenie odporności na kruche pękanie.
Z technicznego punktu widzenia kluczowe są trzy elementy: rzeczywista grubość wyrobu w odniesieniu do tabeli ReH, temperatura eksploatacji konstrukcji determinująca wybór jakości udarnościowej oraz weryfikacja parametrów mechanicznych i chemicznych na świadectwie 3.1 przed wbudowaniem materiału.
Najczęstsze pytania techniczne dotyczące S235 wg EN 10025-2
Nie. ReH i Rm są identyczne dla JR, J0 i J2. Różnica dotyczy wyłącznie temperatury badania udarności oraz zaostrzonych limitów P i S.
Tak, przy zachowaniu wymagań technologicznych. CEV do 0,40 (dla dużych grubości) oznacza dobrą spawalność, jednak przy elementach grubościennych może być wymagane podgrzewanie wstępne zgodnie z kwalifikowaną technologią wg EN ISO 15614.
Nie. DIN EN 10025-2 to implementacja normy europejskiej w systemie niemieckim. Wymagania techniczne są identyczne.
St37-2 wg DIN 17100 jest historycznym odpowiednikiem S235JR. Jest to porównanie materiałowe, a nie pełna równoważność warunków dostawy i aktualnych wymagań normowych.
Nie. 235 MPa dotyczy grubości ≤16 mm. Przy >250–400 mm minimalna ReH wynosi 165 MPa zgodnie z tabelą normową.
W konstrukcjach nośnych standardem jest 3.1 zgodnie z EN 10204. Dokument powinien potwierdzać ReH, Rm, KV2 oraz skład chemiczny partii.
Źródła:
- EN 10025-2:2019 – Hot rolled products of structural steels – Part 2: Technical delivery conditions for non-alloy structural steels
- Dillinger – Comparison of steel grades, 2016
- thyssenkrupp Steel – S235JR/J0/J2 Product Information, 2024
