Винтовые сваи похожи друг на друга, как близнецы. Однако бывает, что внешне одинаковые изделия разнятся по марке металла. Неспециалисты чаще всего даже не задумываются, из какой именно стали изготовлены винтовые сваи, а ведь эта характеристика важна для устойчивости будущей конструкции на свайно-винтовом фундаменте.

Сталь и ее свойства
Основным материалом для производства винтовых свай является сталь, выбор марки которой имеет значительное влияние на характеристики и долговечность изделий. Кроме железа стали разных марок содержат определенное количество углерода, а также других неметаллов и металлов.
По составу углерода маркируются высококачественные стали: Ст05, Ст10, Ст15, Ст20 и далее, где числами показаны сотые доли процента содержания углерода. Наличие других значимых для физических и механических свойств элементов также отражается в маркировке буквенными обозначениями (например, медь — Д, кремний — С, молибден — М, хром — Х).
Выбор марки стали для винтовых свай имеет критическое значение для их эксплуатационных характеристик и бюджета строительства:
- Сварочные свойства. Винтовые сваи изготавливаются при помощи сварки, и надежность швов определяет качество продукции. На свариваемость влияет содержание углерода: чем выше его процент, тем сложнее сварное соединение.
- Прочность. Более высокопрочные марки обеспечивают большую несущую способность свай, что позволяет использовать их в условиях повышенных нагрузок или на слабых грунтах. Высокое содержание углерода усиливает прочность сплава, но ограничивает обрабатываемость. Для повышения прочности низкоуглеродистых сталей в них вводят такие элементы, как хром, кремний, марганец, молибден, титан.
- Коррозионная стойкость. Стали с добавлением легирующих элементов обладают лучшей устойчивостью к коррозии. Свойство особенно важно в условиях повышенной влажности или при контакте с агрессивными средами, к которым относятся некоторые типы грунтов.
- Морозоустойчивость. Разные марки стали имеют различные пределы прочности при низких температурах. Это важно учитывать при использовании свай в регионах с холодным климатом. К морозостойким относят низкоуглеродистые стали. Также устойчивость к холоду усиливает наличие в составе марганца, кремния, никеля и молибдена.
- Стоимость. Многие ценные по свойствам легирующие элементы являются редкими и дорогими. Самыми доступными добавками служат кремний и хром, за ними по стоимости следуют никель и титан, наиболее высоких затрат потребуют вольфрам, ванадий, молибден.

Из каких марок стали производят сваи
В зависимости от задач, в строительстве используются винтовые сваи как из углеродистых сталей обыкновенного качества, так и из высокопрочных сплавов с добавлением ценных легирующих элементов:
Обыкновенные углеродистые стали группы Ст3. Винтовые сваи для достаточно большого спектра работ производятся из обыкновенной углеродистой марки Ст3, которая соответствует стандартам ГОСТ 380. Использование Ст3 зависит от её качественных характеристик, особенно от уровня раскисления.
Процесс раскисления представляет собой удаление кислорода из расплавленного металла, что позволяет улучшить механические свойства сплава. В зависимости от добавляемых химических элементов различают три типа стали: кипящую, спокойную и полуспокойную.
- Кипящая сталь Ст3кп формируется в слитки при наличии в сплаве кислорода, образующего газовые пузыри, и имеет неоднородную плотность. Отличается хрупкостью, плохой свариваемостью и чувствительностью коррозии. Кипящую сталь используют для изготовления малонагруженных деталей, ее основное преимущество в низкой себестоимости производства.
- Спокойная сталь Ст3сп не содержит кислорода и обладает однородной структурой, что придает ей высокую пластичность и устойчивость к коррозии. Сплавы спокойного типа подходят для производства несущих конструкций, подвергающихся значительным нагрузкам.
- Полуспокойная сталь Ст3пс содержит немного кислорода, являясь промежуточным вариантом по техническим характеристикам между Ст3кп и Ст3сп с относительно равномерной структурой. В некоторых случаях возможно использование Ст3пс вместо Ст3сп.
Углерод в Ст3 присутствует в диапазоне от от 0,05 % до 0,7 %, что в целом негативно сказывается на свариваемости. Не рекомендуется использовать стали Ст3 при температурах ниже -30 °C.
Спокойная сталь Ст3сп вполне применима для изготовления свай малых и средних диаметров, предназначенных для легких конструкций. Сваи из Ст3 востребованы в индивидуальном и общественном строительстве для фундаментов заборов, беседок, навесов, теплиц, вспомогательных и временных сооружений с небольшими нагрузками.
Высококачественные конструкционные стали. Конструкционные стали высокого качества — универсальный материал для большинства винтовых свай, используемых при стандартных нагрузках.
- Сталь Ст10. Относится к углеродистым конструкционным, с содержанием углерода 0,1% и незначительным количеством примесей и добавок. Ей присущи умеренная прочность, высокие пластичность и удобная вязкость, хорошая свариваемость. Трубы из Ст 10 рассчитаны на значительное давление и используются для стволов свай, предназначенных для средней степени нагрузки на фундамент.
- Сталь Ст20. Высококачественная конструкционная сталь с содержанием углерода 0,17 — 0,24%. Винтовые сваи из стали марки Ст20 применяются в жилом и промышленном строительстве, характеризуясь высокими эксплуатационными качествами. Из Ст20 изготавливаются стволы, наконечники и лопасти свай среднего и большого диаметра для конструкций с серьезной нагрузкой.
Низколегированные конструкционные стали. Сталь 09Г2С и ее альтернативные варианты 12ГС, 09ГС, 10Г2С1, 09Г2 относятся категории марганцовистых и марганцовокремнистых сталей повышенной прочности, работающих под давлением при температуре от -70 до +425 °C.
Это морозоустойчивые сплавы, выдерживающие сильные температурные деформации при длительной эксплуатации. Высокие прочностные характеристики делают их особо востребованными для промышленных объектов.
В сплаве содержится 96-97% железа, что обуславливает невысокую коррозионную стойкость, простому при изготовлении винтовых свай необходимо соблюдать достаточную толщину используемых заготовок.
Прочность и устойчивость к температурным амплитудам позволяет использовать стали группы ГС в промышленном строительстве для производства свай больших диаметров и в сложных климатических условиях северных регионов.
Стойкие к релаксации стали для ответственных объектов. Стойкость к релаксации стали — это важный параметр, который определяет способность материала сохранять свои механические свойства и форму под воздействием длительных нагрузок и температур. Улучшение свойств достигается введением легирующих металлов.
Сталь 30ХМА, применяемая при изготовлении винтовых свай для построек с повышенными требованиями к безопасности, содержит:
- Углерод — около 0.30%.
- Хром — около 1%.
- Молибден — около 1%.
Материал имеет однородную структуру и повышенную сопротивляемость разрывам, ударам, износу. Релаксационностойкие стали жаропрочны и имеют низкий порог хладноломкости, что позволяет применять их в широком температурном диапазоне.
Винтовые сваи из стали 30ХМА и аналогичных обладают высокими эксплуатационными качествами:
- Обеспечивают долговечность и безаварийность конструкций, которые подвергаются длительным нагрузкам, например, в мостах, зданиях и других инженерных сооружениях;
- Снижают затраты на обслуживание и ремонт сооружений;
- Успешно справляются с циклическими нагрузками, что уменьшает риск усталостных разрушений;
- Предотвращают деформацию и потерю прочности материала в условиях критических температур или температурных колебаний.
Легированные жаропрочные стойкие к релаксации стали имеют высокую стоимость, сваи из них используют в особо агрессивных грунтах, в условиях высоких температур и для сооружений I класса ответственности, то есть особо опасных и технически сложных промышленных объектов.