Porównanie gatunków stali według normy PN-EN
Kompleksowy przewodnik po europejskich normach stali konstrukcyjnych
Normy PN-EN stanowią podstawę klasyfikacji stali w Polsce i całej Unii Europejskiej. System ten pozwala na precyzyjne określenie właściwości materiału oraz zapewnia jednolite standardy jakości w budownictwie i przemyśle. Poznanie różnic między poszczególnymi gatunkami stali jest kluczowe dla inżynierów, konstruktorów i wszystkich osób zajmujących się obróbką metali.
Wprowadzenie do systemu PN-EN
Normy PN-EN (Polska Norma – European Norm) to polski odpowiednik europejskich norm EN, harmonizujących wymagania dla materiałów konstrukcyjnych w krajach członkowskich Unii Europejskiej. System ten zastąpił dawne polskie oznaczenia, takie jak St3 czy 18G2A, wprowadzając ujednoliconą nomenklaturę obowiązującą w całej Europie.
Ważne: Przejście na normy PN-EN pozwoliło na eliminację barier handlowych i zapewniło lepszą porównywalność właściwości stali produkowanej w różnych krajach europejskich.
Główne kategorie stali wg PN-EN
Stale konstrukcyjne są najpowszechniej stosowaną grupą materiałów w budownictwie stalowym. Charakteryzują się dobrą spawalnością oraz określonymi właściwościami mechanicznymi w różnych temperaturach.
| Oznaczenie |
Poprzednie oznaczenie |
Re min (MPa) |
Rm (MPa) |
Zastosowanie |
| S235JR |
St3S |
235 |
360-510 |
Konstrukcje spawane, nitowane |
| S275JR |
St4S |
275 |
430-580 |
Konstrukcje stalowe ogólne |
| S355JR |
18G2A |
355 |
510-680 |
Mosty, konstrukcje ciężkie |
| S355J2 |
18G2-J2 |
355 |
510-680 |
Konstrukcje w niskich temp. |
| S460N |
– |
460 |
550-720 |
Konstrukcje wysokowytrzymałe |
Seria S235
Podstawowa stal konstrukcyjna o niższej wytrzymałości, idealna do lekkich konstrukcji i elementów pomocniczych.
Seria S275
Średnia wytrzymałość, uniwersalne zastosowanie w konstrukcjach budowlanych i mostowych.
Seria S355
Wysoka wytrzymałość, stosowana w konstrukcjach obciążonych oraz w warunkach ekstremalnych.
Stale patynujące (weathering steel) charakteryzują się zwiększoną odpornością na korozję atmosferyczną dzięki dodatkom stopowym, głównie chromu, niklu i miedzi. Tworzą na swojej powierzchni stabilną warstwę ochronną (patynę).
| Oznaczenie |
Re min (MPa) |
Skład stopowy |
Zastosowanie |
| S235J0W |
235 |
Cu, Cr, Ni |
Fasady, mosty |
| S355J2W |
355 |
Cu, Cr, Ni, P |
Konstrukcje zewnętrzne |
| S355K2W |
355 |
Zwiększona zawartość Cu |
Trudne warunki atmosferyczne |
Uwaga: Litera „W” w oznaczeniu wskazuje na odporność atmosferyczną. Stale te są 2-8 razy bardziej odporne na korozję niż zwykłe stale konstrukcyjne.
Oznaczenia N (normalizowanie) i M (walcowanie termomechaniczne) wskazują na specjalne procesy obróbki cieplnej, które poprawiają właściwości mechaniczne i spawalność stali.
| Oznaczenie |
Obróbka |
Re min (MPa) |
Zalety |
| S275N |
Normalizowanie |
275 |
Równomierna struktura |
| S355N |
Normalizowanie |
355 |
Lepsza udarność |
| S420M |
Walcowanie TM |
420 |
Wysoka wytrzymałość |
| S460M |
Walcowanie TM |
460 |
Optymalna spawalność |
Rozszyfrowywanie oznaczeń stali PN-EN
Oznaczenie stali według normy PN-EN zawiera szczegółowe informacje o jej właściwościach. Przykładowo, oznaczenie S355J2+N można rozszyfrować następująco:
S
Stal konstrukcyjna (Structural steel)
355
Minimalna granica plastyczności w MPa
J2
Klasa udarności przy -20°C (27J minimum)
N
Normalizowana (stan dostawy)
Klasy udarności
Klasa udarności określa temperaturę, w której stal zachowuje minimalną wartość energii łamania:
| Klasa |
Temperatura próby (°C) |
Minimalna energia (J) |
Zastosowanie |
| JR |
+20 |
27 |
Temperatura pokojowa |
| J0 |
0 |
27 |
Umiarkowany klimat |
| J2 |
-20 |
27 |
Niskie temperatury |
| K2 |
-20 |
40 |
Zwiększone wymagania |
Kluczowe różnice między głównymi gatunkami
S235 vs S355: Różnica 120 MPa w granicy plastyczności oznacza, że S355 może przenieść o około 50% większe obciążenia przy tej samej przekroju elementu. Pozwala to na projektowanie lżejszych konstrukcji o tej samej nośności.
Spawalność
S235 najłatwiejsza do spawania, S355 wymaga prekompensacji, stale wysokowytrzymałe (S460+) wymagają specjalnych procedur.
Cena
Wzrost wytrzymałości oznacza wyższy koszt materiału, ale często niższy koszt całkowity konstrukcji dzięki oszczędności masy.
Dostępność
S235 i S355 są standardowo dostępne, wyższe gatunki mogą wymagać specjalnego zamówienia.
Stale specjalne według innych norm PN-EN
Stale do zbrojenia betonu (PN-EN 10080)
Pręty zbrojeniowe oznaczone jako B500SP czy B500A charakteryzują się specyficznymi właściwościami zapewniającymi przyczepność do betonu.
Stale odporne na zużycie (PN-EN 10029)
Gatunki takie jak Hardox czy Raex stosowane w przemyśle wydobywczym i konstrukcjach narażonych na ścieranie.
Stale kotłowe (PN-EN 10028)
Stale przeznaczone do pracy pod ciśnieniem w podwyższonych temperaturach, np. P235GH, P265GH, P355GH.
Najczęściej zadawane pytania (FAQ)
Jaka stal jest odpowiednikiem dawnej stali St3S?
+
Dawna stal St3S odpowiada obecnie stali S235JR według normy PN-EN 10025-2. Jest to podstawowa stal konstrukcyjna o granicy plastyczności minimum 235 MPa, stosowana do konstrukcji spawanych i nitowanych. Zmiana oznaczenia była związana z harmonizacją norm europejskich.
Czy mogę zastąpić S235 stalą S355 w projekcie?
+
Tak, stal S355 może zastąpić S235, ponieważ ma wyższe parametry wytrzymałościowe. Jednak należy uwzględnić różnice w spawalności (S355 wymaga często prekompensacji) oraz wyższy koszt materiału. Przy takiej zamianie można zmniejszyć przekroje elementów konstrukcyjnych, zachowując tę samą nośność, co prowadzi do oszczędności masy konstrukcji.
Co oznacza litera „W” w oznaczeniu stali?
+
Litera „W” (od angielskiego „weathering”) oznacza, że stal jest odporna na korozję atmosferyczną. Stale patynujące, takie jak S355J2W, zawierają dodatki stopowe (głównie miedź, chrom i nikiel), które powodują tworzenie stabilnej warstwy ochronnej – patyny. Są one 2-8 razy bardziej odporne na korozję niż zwykłe stale konstrukcyjne i znajdują zastosowanie w konstrukcjach zewnętrznych, mostach i elewacjach.
Jaką klasę udarności wybrać dla konstrukcji zewnętrznych w Polsce?
+
Dla większości konstrukcji zewnętrznych w Polsce zaleca się minimum klasę J0 (badanie udarności w temperaturze 0°C) lub J2 (badanie w -20°C). Wybór zależy od strefy klimatycznej i kategorii konstrukcji. Dla konstrukcji krytycznych, mostów oraz obiektów w regionach o surowszym klimacie (góry, północna Polska) zalecana jest klasa J2 lub wyższa. Klasa JR (+20°C) jest wystarczająca tylko dla konstrukcji wewnętrznych.
Czym różni się stal normalizowana (N) od walcowanej termomechanicznie (M)?
+
Stal normalizowana (N) jest poddawana obróbce cieplnej polegającej na wygrzewaniu w wysokiej temperaturze i następnie chłodzona na powietrzu, co zapewnia równomierną strukturę. Stal walcowana termomechanicznie (M) jest odkształcana w kontrolowanej temperaturze, co pozwala uzyskać drobnoziarnistą strukturę bez dodatkowej obróbki cieplnej. Stale M charakteryzują się lepszą spawalnością, wyższą wytrzymałością przy niższej zawartości węgla oraz lepszą udarności w niskich temperaturach.
Jak sprawdzić, czy dostarczona stal odpowiada zamówieniu?
+
Każda partia stali powinna być dostarczona z atestem jakości (świadectwo odbioru 3.1 według EN 10204), który zawiera wyniki badań mechanicznych i składu chemicznego. Należy sprawdzić zgodność oznaczenia na materiale z zamówieniem, numer partii oraz wartości granicy plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie. W przypadku wątpliwości można zlecić dodatkowe badania w niezależnym laboratorium. Atesty są wymagane dla konstrukcji odpowiedzialnych.
Czy wszystkie stale PN-EN można spawać?
+
Większość stali konstrukcyjnych według PN-EN 10025 jest spawalna, ale wymagania technologiczne różnią się w zależności od gatunku. Stale S235 i S275 są najłatwiejsze do spawania i nie wymagają specjalnych procedur. Stale S355 często wymagają prekompensacji (podgrzewania przed spawaniem), a stale wysokowytrzymałe (S420, S460 i wyższe) wymagają ścisłej kontroli parametrów spawania oraz kwalifikowanych spawaczy. Spawalność określa równoważnik węgla (CEV) – im niższy, tym lepsza spawalność.
Dlaczego stal S355 jest popularniejsza niż S460 mimo niższej wytrzymałości?
+
Stal S355 stanowi optymalne połączenie wytrzymałości, spawalności i ceny. Chociaż S460 ma wyższą granicę plastyczności, jej zastosowanie jest ograniczone przez wyższą cenę, gorszą spawalność, mniejszą dostępność rynkową oraz bardziej restrykcyjne wymagania projektowe. W większości typowych konstrukcji stalowych zastosowanie S355 jest w pełni wystarczające, a dodatkowy koszt i komplikacje związane z S460 nie są uzasadnione. Stal S460 stosuje się głównie w konstrukcjach specjalnych, gdzie oszczędność masy jest kluczowa.
Podsumowanie: Znajomość systemu norm PN-EN pozwala na świadomy wybór materiału odpowiedniego do konkretnego zastosowania. Należy zawsze uwzględniać nie tylko wytrzymałość, ale także warunki pracy konstrukcji, wymagania dotyczące spawalności oraz aspekty ekonomiczne. W razie wątpliwości warto skonsultować się z inżynierem konstruktorem lub technologiem spawalnictwa.
