บทความนี้จะพามาทำความรู้จักเหล็กโครงสร้างมาตรฐาน TIS และ JIS และที่มาของ SS SM ASTM ไปจนถึงข้อแตกต่างที่ควรรู้ก่อนตัดสินใจเลือกเกรดเหล็ก
เหล็กโครงสร้างมาตรฐาน JIS คืออะไร? JIS G3101 และ JIS G3106 ย่อมาจากอะไร?
JIS – Japanese Industrial Standards ตามมาตรฐานอุตสาหกรรมของประเทศญี่ปุ่น
G – กลุ่มผลิตภัณฑ์ Ferrous Materials and Metallurgy หรือโลหะประเภทเหล็กและโลหวิทยา
3 – หมวดเหล็กกล้าคาร์บอน
1 – เหล็กกล้าประสมนิเกิล และโครเมียม (หมวดแยกย่อยเชิงวิศวกรรมโครงสร้าง)
01 – เหล็กโครงสร้างทั่วไป (General Structure) และ 06 – เหล็กโครงสร้างงานเชื่อม (Welded Structure)
• JIS G3101 (เหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน – Rolled Steels for General Structure) คือมาตรฐานสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนรีดร้อนที่นิยมใช้ในงานโครงสร้างทั่วไป เช่น งานสร้างอาคาร, สะพาน และชิ้นส่วนเครื่องจักร ส่วนใหญ่คือเหล็กเกรด SS400
• JIS G3106 (เหล็กโครงสร้างสำหรับงานเชื่อม – Rolled Steels for Welded Structure) คือมาตรฐานสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กอัลลอยด์ต่ำที่ออกแบบมาเพื่องานโครงสร้างที่ต้องผ่านกระบวนการเชื่อมเป็นหลัก มีการควบคุมปริมาณส่วนผสมของคาร์บอนและธาตุอื่นๆ อย่างเข้มงวด เพื่อให้โครงสร้างเหล็กสามารถเชื่อมได้ง่ายขึ้น ป้องกันการเกิดปัญหาการแตกร้าวจากการเชื่อม (Weld Cracking) และเพิ่มความเหนียว มักพบเห็นในเกรดเหล็ก SM400, SM490 และ SM520
เหล็กโครงสร้างในไทยส่วนใหญ่อ้างอิงมาตรฐานอุตสาหกรรมญี่ปุ่น (Japanese Industrial Standard หรือ JIS) ซึ่งแบ่งเป็น 2 ตระกูลหลัก
• SS – Steel Structure เหล็กโครงสร้างทั่วไป ตาม JIS G3101 ไม่ได้ควบคุมคาร์บอนเข้มงวด
• SM – Steel for Welded structure (เช่น SM400, SM490) เหล็กสำหรับงานเชื่อมประกอบ ตาม JIS G3106 ควบคุมส่วนผสมทางเคมีเข้มกว่า ทำให้เชื่อมติดดีและทน เหมาะกับงานโครงสร้างที่รับแรงกระแทก
ส่วนตัวเลขต่อท้าย (400, 490) คือค่าความต้านทานแรงดึง (Tensile Strength) หน่วยเป็น Mega Pascal (MPa) หรือ N/mm² โดยทั้งสองหน่วยมีค่าเท่ากันและใช้บอกค่าความแข็งแรงและความทนทานของเนื้อเหล็กเช่น SS400 คือเหล็กที่สามารถทนแรงดึงได้ไม่น้อยกว่า 400 MPa ก่อนจะขาดออกจากกัน
ส่วนตัวอักษร A/B/C ที่ตามมาบอกระดับชั้นคุณภาพ (Quality Grade) เช่น การทนต่อแรงกระแทกที่อุณหภูมิต่ำ (Notch Toughness หรือ Impact Test) โดยเรียงจาก A ไป C (เกรด C คือทนแรงได้ในที่เย็นจัดได้ดีที่สุด และมีการควบคุมส่วนผสมทางเคมีอย่างเข้มงวด) ยิ่งอักษรขยับไปไกล (จาก A ไป C) เหล็กจะยิ่งเหนียวและปลอดภัยสูงขึ้นเมื่ออยู่ในสภาวะติดลบ ในประเทศไทย มาตรฐาน มอก. ที่เกี่ยวข้องคือ มอก. 1227 (เหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน) หรือ มอก. 1479-2558 (เหล็กกล้าทรงแบนรีดร้อนสำหรับงานโครงสร้างทั่วไป – JIS G3101) และ มอก. 1499-2563 (เหล็กกล้าทรงแบนรีดร้อนสำหรับงานโครงสร้างเชื่อมประกอบ – JIS G3106)
สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (สมอ.) ได้นำเกรดเหล่านี้มาบรรจุไว้ในข้อกำหนด “มาตรฐานบังคับ”เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรมญี่ปุ่น (JIS) โดยแบ่งออกเป็นหมวดหมู่ดังนี้
• สำหรับเหล็กโครงสร้างงานเชื่อมในไทย (เทียบเท่า JIS G3106) ถูกควบคุมภายใต้มาตรฐานไทยคือ มอก. 1499 (เหล็กกล้าทรงแบนรีดร้อน สำหรับงานโครงสร้างเชื่อมประกอบ) ซึ่งในฉบับปรับปรุงใหม่ (เช่น มอก. 1499-2563) ได้ระบุชั้นคุณภาพไว้อย่างชัดเจน
– กลุ่ม SM400 : SM400A, SM400B, SM400C
– กลุ่ม SM490 : SM490A, SM490B, SM490C, SM490YA, SM490YB
– กลุ่ม SM520 : SM520B, SM520C
*หมายเหตุ : สำหรับเหล็กรูปพรรณ เช่น เหล็กไวด์แฟรงค์ (Wide Flange) หรือเหล็กเอชบีม (H-Beam) ตาม มอก. 1227 โรงงานผู้ผลิตขนาดใหญ่ในไทยอย่างเหล็กสยามยามาโตะ(SYS) ก็นิยมผลิตและจำหน่ายเกรด SM400, SM490 หรือ SM520 ควบคู่ไปด้วยกัน
ตัวอย่างเกรดเหล็กอื่นที่มี A, B, C ในไทย นอกจากเหล็กแผ่นและเหล็กโครงสร้างรีดร้อนแล้ว ในประเทศไทยยังมีการใช้เหล็กมาตรฐานอเมริกัน (ASTM) ที่มีตัวอักษรต่อท้ายอย่างแพร่หลายในโรงงานอุตสาหกรรมและงานระบบ
ASTM ย่อมาจาก American Society for Testing and Materials (ASTM International) ในวงการท่อเหล็กอุตสาหกรรม มาตรฐาน ASTM จะขึ้นต้นด้วยตัวอักษร A (Ferrous Metals หมายถึงโลหะกลุ่มเหล็ก) ตามด้วยตัวเลขรหัสมาตรฐาน เช่น A106 หรือ A53 และแบ่งย่อยความแข็งแรงด้วย เกรด (Grade) A, B, C โดยมีรายละเอียดการจำแนกคือ
• Grade A (คาร์บอนต่ำสุด ~0.25%): มีความแข็งแรงต่ำสุด แต่นิยมนำมาดัดโค้ง ม้วนงอ (Bending/Coiling) เพราะเชื่อมติดง่ายที่สุด เหมาะกับงานโครงสร้างที่น้ำหนักเบาหรืองานระบบแรงดันต่ำ
• Grade B (คาร์บอนปานกลาง ~0.30%): เป็นเกรดมาตรฐานที่นิยมใช้มากที่สุดในอุตสาหกรรม เพราะให้ความสมดุลที่ดีระหว่างความแข็งแรงและการนำไปตกแต่งโครงสร้างหรือเชื่อมงาน
• Grade C (คาร์บอนสูงสุด ~0.35%): มีความต้านทานแรงดึง (Tensile Strength)และขีดจำกัดความปลอดภัยขั้นสุด เหล็กจะมีความแข็ง ดัดโค้งยากขึ้น และต้องใช้ความระมัดระวังในการเชื่อมมากกว่าเกรดอื่นเพราะความร้อนอาจทำให้เหล็กบริเวณนั้นกระด้างได้
เช่น ท่อเหล็ก ASTM A106 Grade B ย่อมาจากอะไร?
– ASTM – มาตรฐานอเมริกา (สมาคมผู้กำหนดมาตรฐาน)
– A = หมวดโลหะกลุ่มเหล็ก (Ferrous Metals)
– 106 = หมายเลขรหัสเพื่อจำแนกประเภทและจุดประสงค์การใช้งานของท่อเหล็ก
– Grade B = ระดับความแข็งแรงปานกลาง (เกรดยอดนิยม)
สาเหตุหลักที่ท่อเหล็ก ASTM Grade A และ Grade C ไม่นิยมนำมาใช้ในงานระบบส่วนใหญ่
• Grade A มีปริมาณคาร์บอนต่ำที่สุด แม้ข้อดีคือจะดัดโค้งง่ายมาก แต่มันกลับ ไม่ตอบโจทย์ งานท่ออุตสาหกรรมส่วนใหญ่ เช่น ท่อส่งไอน้ำ (Steam), ท่อดับเพลิง หรือท่อน้ำมัน เพราะงานพวกนี้ต้องรองรับแรงดันสูงตลอดเวลา
• Grade C แข็งเกินไป ทำให้ช่างทำงานยาก หน้างานพังง่าย เสี่ยงต่อการแตกร้าวจากการเชื่อม (Weld Cracking) ยิ่งคาร์บอนสูง เหล็กยิ่งแข็ง แต่ความแข็งนั้นมาพร้อมกับ ความเปราะ เวลาช่างเอาไปเชื่อมหน้างาน ความร้อนจากการเชื่อมจะทำให้โครงสร้างเหล็กบริเวณนั้นกระด้างมาก ถ้าช่างไม่มีเทคนิคพิเศษที่เก่งจริงๆ รอยเชื่อมจะแตกร้าวทันที ซึ่งอันตรายมากสำหรับท่อแรงดัน
ดังนั้น การเลือกเกรดเหล็กให้ถูกตั้งแต่ต้นไม่ใช่แค่เรื่องของวิศวกรเท่านั้น แต่หากช่างควบคุมงาน ผู้รับเหมา หรือเจ้าของโครงการเข้าใจความแตกต่างของเกรดเหล็กแต่ละตัว จะช่วยลดความเสี่ยงจากการใช้วัสดุผิดประเภท และประหยัดต้นทุนได้ในระยะยาวได้ดียิ่งขึ้น หากไม่แน่ใจว่าโครงการของคุณควรใช้เกรดไหน ทีมงาน Metalmate พร้อมให้คำแนะนำ สอบถามได้ทาง LINE @metalmate
คำถามที่พบบ่อย (FAQ)
SS400 คือเกรดเหล็กโครงสร้างที่นิยมที่สุดในไทย ตามมาตรฐาน JIS G3101 เป็นวัตถุดิบหลักของเหล็กรูปพรรณรีดร้อน เช่น เหล็ก H-Beam, I-Beam, เหล็กฉาก, เหล็กรางน้ำ, เหล็กแบน และเหล็กแผ่นดำ
– ข้อจำกัดด้านการเชื่อม : เพราะไม่ได้คุมคาร์บอน/Carbon Equivalent (CE) คุณภาพรอยเชื่อมจึงไม่การันตี ถ้าต้องเชื่อมเยอะหรือเชื่อมชิ้นงานรับแรง ควรตรวจ Mill Certificate ดูส่วนผสมจริงก่อน
– เหมาะกับงาน : โครงสร้างทั่วไป ฐานรองเสา (base plate) งานเหล็กดัด งานกลึง ชิ้นส่วนเครื่องจักร และงานที่ไม่ต้องรับแรงสูงเป็นพิเศษ
SM400 เหล็กโครงสร้างงานเชื่อมที่ถูกควบคุมปริมาณของธาตุคาร์บอนและสารประกอบอื่นๆอย่างเข้มงวด จัดอยู่ใน JIS G3106 “Rolled steels for welded structure” (เหล็กสำหรับงานโครงสร้างเชื่อมประกอบ) ค่าความแข็งแรงใกล้เคียง SS400 มาก แต่เชื่อมได้ปลอดภัยและคาดเดาผลได้มากกว่า เหมาะกับงานเชื่อมและงานที่ต้องรับแรงกระแทกหรืองานโครงสร้างและงานเครื่องจักรกลหนัก
SM490 คือเหล็กตระกูล JIS G3106 ที่ “แข็งแรงกว่า” SM400 อย่างชัดเจน เป็นเหล็กโครงสร้างงานเชื่อมกำลังสูง เหมาะสำหรับงานเชื่อมที่ต้องการรับน้ำหนักหรือแรงเค้น (Stress) มากเป็นพิเศษ เช่น อาคารสูง สะพานขนาดใหญ่และงานทางหลวง อาคารสูง โครงสร้างโรงงานหนัก เครน หรือโครงสร้างที่ต้องการเหล็กบางลงแต่รับน้ำหนักได้เท่าเดิม
SM520 คือเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อนชนิดกำลังสูง (High-Strength Structural Steel) ที่ทนแรงดึงได้สูงสุดถึง 520 MPa และมีความต้านทานต่อความล้า (Fatigue Resistance)และการสึกหรอ จึงเหมาะกับงานที่ต้องการการรับน้ำหนักมาก แต่ต้องการหน้าตัดเหล็กที่บางและเบากว่าเหล็กทั่วไป ช่วยลดต้นทุนค่าขนส่งจากน้ำหนักที่น้อยลง ค่าแรงในการติดตั้ง และพื้นที่ใช้สอยมากขึ้นเมื่อเทียบกับโครงสร้างที่ใช้ SS400 เพราะขนาดเสาหรือคานเล็กลง
– SS400 : งานโครงสร้างทั่วไปที่มีงบจำกัด งานเหล็กดัด หรืองานที่เน้นเชื่อมที่ไม่รับแรงสูง หาสินค้าง่าย ราคาถูก ความแข็งแรงครอบคลุมเพียงพอสำหรับงานส่วนใหญ่
– SM400 : งานเชื่อมเยอะ หรือช้ินงานที่ต้องการรับแรงมากกว่า ปลอดภัยกว่าแต่ราคาต่างจาก SS400 ไม่มาก
– SM490 : งานรับน้ำหนักสูง งานสะพาน งานอาคารสูง หรือโรงงานที่ต้องการลดน้ำหนักโครงสร้าง
– SM520 : โครงสร้างหนักเป็นพิเศษ เป็นเหล็กที่แข็งแรงกว่า SM490 มากเห็นในเหล็ก เอชบีม (H-Beam) และ ไวด์แฟรงค์ (Wide Flange)
– ASTM A53 : คือ ท่อเหล็กเพื่องานระบบทั่วไป สามารถเป็นได้ทั้งท่อมีตะเข็บเชื่อม และท่อไร้ตะเข็บ รวมถึงท่อชุบสังกะสี (เช่น แป๊ปประปา) ด้วย มักใช้ในงานส่งน้ำ ท่อลม ท่อส่งแก๊สแรงดันต่ำ-ปานกลาง หรืองานโครงสร้างทั่วไป เช่น ป้ายโฆษณา เสา และรั้ว
– ASTM A106 : คือ ท่อเหล็กเพื่องานทนความร้อนและแรงดันสูง ลักษณะเป็นท่อไร้ตะเข็บ (Seamless Pipe) เท่านั้น ห้ามเชื่อมเด็ดขาด ออกแบบมาเพื่อรับอุณหภูมิสูง (สูงสุดประมาณ 400°C หรือ 750°F) เช่น ท่อส่งไอน้ำ (Steam Line) ในโรงไฟฟ้า ท่อในโรงกลั่นน้ำมัน หรือหม้อต้มน้ำ (Boiler) เช่น ท่อสตีม ท่อหม้อต้มน้ำ, ท่อในโรงกลั่นน้ำมัน เพราะมีส่วนผสมของซิลิคอน (Silicon min 0.10%) ซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานต่อความร้อนสะสมได้ดีกว่า
สร้างบัญชีสำหรับเช็คราคาและสั่งซื้อเหล็ก
