公路橋梁用耐候鋼鋼-中國公路學(xué)會

1、中國公路學(xué)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制說明公路橋梁用耐候鋼技術(shù)指南（征求意見稿）公路橋梁用耐候鋼技術(shù)指南編寫組二0一八年八月 TOC o 1-5 h z 1工作概況 1任務(wù)來源1編制單位1標(biāo)準(zhǔn)編制的主要工作過程及計劃 22本標(biāo)準(zhǔn)的制訂原則和標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)特點 2標(biāo)準(zhǔn)的制定原則 2本標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)特點： 23標(biāo)準(zhǔn)中主要技術(shù)內(nèi)容確定的依據(jù) 3術(shù)語定義3訂貨內(nèi)容5耐候鋼板及型鋼 5耐候鋼焊接材料 114標(biāo)準(zhǔn)的宣貫工作 121工作概況任務(wù)來源為了解決鋼材產(chǎn)能過剩問題，國務(wù)院相繼出臺了若干指導(dǎo)意見（國發(fā)201341號、國發(fā)20166號），著力推動鋼鐵行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，要求大幅提高鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用比例，推進(jìn)鋼材在相關(guān)領(lǐng)域的

2、擴(kuò)大應(yīng)用和升級。交通運輸部相應(yīng)發(fā)布了交公路發(fā)2016115號文“交通運輸部關(guān)于推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的指導(dǎo)意見”，大力推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)，并建議在合適的地方采用耐候鋼制造橋梁。和普通鋼建造橋梁相比，耐候鋼建造橋梁具有全壽命周期成本低、對環(huán)境無污染、建造速度快等優(yōu)勢。近年來，我國鋼鐵企業(yè)及一些橋梁設(shè)計制造的單位合作相繼建造了一些耐候鋼橋，積累了一定經(jīng)驗。但是，由于我國耐候鋼建橋起步晚，沒有形成系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對耐候鋼橋的應(yīng) 用推廣造成一定的制約。因此，有必要盡快形成具有指導(dǎo)性的公路橋梁用耐候鋼技術(shù)指南，給予在設(shè)計選材、鋼材生產(chǎn)、產(chǎn)品制造等方面的原則性指導(dǎo)。隨著我國冶金技術(shù)的發(fā)展及鞍鋼等國內(nèi)大

3、型鋼鐵企業(yè)多年來對耐候鋼研究數(shù)據(jù)的積累及國 產(chǎn)高性能鋼的品種不斷開發(fā)，使得新型高性能耐候鋼的強(qiáng)度、低溫韌性、焊接性能、疲勞性能等 較傳統(tǒng)耐候鋼的實物質(zhì)量大幅提升，為制訂公路橋梁用耐候鋼技術(shù)指南提供了堅實的基礎(chǔ)。2016年實施的GB/T 714-2015版橋梁用結(jié)構(gòu)鋼標(biāo)準(zhǔn)，在橋梁用鋼牌號系列化、高強(qiáng)度 化、耐大氣腐蝕合金化體系及-60 C低溫韌性的等方面，取得了很大的進(jìn)步，但也同時存在偏于國家基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)功能、 耐候鋼沒有按照環(huán)境的不同提供相應(yīng)的解決方案、適應(yīng)性不強(qiáng)等問題，不能夠滿足鋼結(jié)構(gòu)公路橋梁設(shè)計領(lǐng)域?qū)δ秃蜾摰男枨?。為此，中交公路?guī)劃設(shè)計院、鞍鋼股份有限公司、武漢鋼鐵有限公司、中國科學(xué)院金屬研究

4、 所、哈爾濱焊接研究院有限公司、上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司、成都市新筑路橋機(jī)械股 份有限公司等單位于 2017年向中國公路學(xué)會提出了公路橋梁用耐候鋼技術(shù)指南標(biāo)準(zhǔn)編制的 申請并獲批。此標(biāo)準(zhǔn)編制，在 GB/T 714-2015版橋梁用結(jié)構(gòu)鋼國家標(biāo)準(zhǔn)體系的框架內(nèi)，根據(jù)公路橋梁 設(shè)計行業(yè)需求傳統(tǒng)及發(fā)展趨勢，參考國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)（如ASTM A709-2015、EN 10025: 2004等），確定了本標(biāo)準(zhǔn)涉及的橋梁用鋼強(qiáng)度級別、適用環(huán)境以及必須的配套鋼鐵材料，使本標(biāo)準(zhǔn)能夠滿足新型耐候鋼橋梁的設(shè)計和建造要求，以推動我國橋梁設(shè)計制造行業(yè)及鋼鐵冶金行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步， 為我國企業(yè)加入國際市場競爭創(chuàng)造更有利的條

5、件。編制單位公路橋梁用耐候鋼技術(shù)指南的中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司負(fù)責(zé)中國公路學(xué)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn) 編制工作，主要參加單位有：鞍鋼股份有限公司、武漢鋼鐵有限公司、中國科學(xué)院金屬研究所、 哈爾濱焊接院有限公司、上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司、成都市新筑路橋機(jī)械股份有限公 司等。標(biāo)準(zhǔn)編制的主要工作過程及計劃1項目組于2017年7月組織申報標(biāo)準(zhǔn)項目，并進(jìn)行了起草標(biāo)準(zhǔn)的情況調(diào)研、問題分析等準(zhǔn) 備工作。2 2017年10月通過了中國公路學(xué)會組織的標(biāo)準(zhǔn)大綱評審，并與中國公路學(xué)會簽訂了標(biāo)準(zhǔn)制 修訂合同。2018年5月在鞍鋼股份有限公司進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研討會，會上根據(jù)中國公路學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)專 家組的意見，相應(yīng)對標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了

6、修改完善，基本形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿。4計劃于2018年四季度完成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿，發(fā)出國內(nèi)征求意見。5計劃于2019年二季度召開標(biāo)準(zhǔn)討論會，完成標(biāo)準(zhǔn)送審稿。6計劃于2019年二季度完成審定稿，報公路學(xué)會。7劃于2019年三季度完成報批稿，報公路學(xué)會。2本標(biāo)準(zhǔn)的制訂原則和標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)特點標(biāo)準(zhǔn)的制定原則1采納國內(nèi)外先進(jìn)冶金技術(shù)成果，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的原則。2滿足橋梁設(shè)計制造領(lǐng)域需求的原則。以達(dá)到“科學(xué)、合理、先進(jìn)、實用”之目的。3實現(xiàn)產(chǎn)品系列化的原則。4與現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)主流體系協(xié)調(diào)一致的原則。本標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)特點：1按照大氣環(huán)境中腐蝕因子氯離子、二氧化硫的沉積率水平，將適合采用耐候鋼的大氣環(huán)境分為城鄉(xiāng)

7、大氣環(huán)境（包括鄉(xiāng)村大氣和城市大氣區(qū)域）、工業(yè)大氣環(huán)境和海洋大氣環(huán)境三大類，并設(shè)置了相應(yīng)的適用鋼種。由于合金元素在不同環(huán)境中所起的作用不同，因此不同環(huán)境應(yīng)用的耐大氣腐蝕鋼的化學(xué)成分有所不同，分別規(guī)定了其化學(xué)成分。2在強(qiáng)度級別設(shè)置上，根據(jù)目前公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計需求及未來發(fā)展方向，選定Q345q、Q4204 Q500q和Q690q四種鋼級，沒有完全照搬 GB/T714及國外標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度序列設(shè)置。在對低 溫沖擊功的要求上，完全采取了 GB/T714-2015中的規(guī)定，仍然處于世界同類標(biāo)準(zhǔn)中的引領(lǐng)者。3在質(zhì)量等級方面，設(shè)置 D、E、F三級，并未列入較常用的 C級，這是因為不同質(zhì)量等級對 應(yīng)著鋼中有害元素

8、P、S和N不同的含量水平，如果僅僅為了滿足沖擊韌性要求，C級鋼中的有害元素含量可以大大放寬，但是這將會給鋼種的耐大氣腐蝕性能帶來顯著不利影響。4在交貨狀態(tài)設(shè)置上，以先進(jìn)的熱機(jī)械軋制（ TMCP工藝作為主流，以低碳含量、微合金化 與控軋控冷工藝結(jié)合的技術(shù)路線，保證生產(chǎn)的橋梁用鋼具備高強(qiáng)度、高韌性、高焊接性能及優(yōu)異的耐大氣腐蝕性能。對特殊的級別，也允許采用調(diào)質(zhì)狀態(tài)或正火狀態(tài)交貨。5采用耐候鋼的免涂裝橋梁一般設(shè)計使用壽命一百年，所以主要技術(shù)指標(biāo)及化學(xué)成分的確定要體現(xiàn)橋梁專用耐候鋼要求。3標(biāo)準(zhǔn)中主要技術(shù)內(nèi)容確定的依據(jù)術(shù)語定義根據(jù)GB/T15957-1995大氣環(huán)境腐蝕性分類，大氣環(huán)境分為：鄉(xiāng)村大氣環(huán)境

9、：內(nèi)陸鄉(xiāng)村地區(qū)和沒有明顯腐蝕劑污染的小城鎮(zhèn)?？諝馇鍧崳旧蠜]有工業(yè)介質(zhì)或鹽霧污染。城市大氣環(huán)境：沒有聚集工業(yè)的人口稠密區(qū)、存在少量污染的地區(qū)。 輕微地被工業(yè)性介質(zhì)所污染。工業(yè)大氣環(huán)境：局部或地區(qū)性的工業(yè)污染物污染的環(huán)境。工業(yè)聚集區(qū)的環(huán)境大氣。海洋大氣環(huán)境：近海和海濱地區(qū)以及海面上的大氣，不包括飛濺區(qū)。在本指南中，鑒于鄉(xiāng)村大氣環(huán)境和城市大氣環(huán)境的腐蝕因子相差不大，可以用同一種耐候鋼，因此二者合并稱為城鄉(xiāng)大氣環(huán)境。在ISO9223-2012中對大氣類型及腐蝕因子進(jìn)行了較為詳細(xì)的區(qū)分（如表1、表2、表3）。表1 ISO9223-2012中由二氧化硫造成的污染分級:Deposition rate o

10、f SO2Concentration of SO2pgfrn3Level*4Pc 5PQ Rural atmosphere4 d 加5 c Pc 30F Urban atmosphere24 c 5 8030 Fc 90?2 Industrial atmosphereSO c 降 20090 250P3 Highly polluted industrial atmosphere表2 ISO9223-2012中由空氣中鹽分造成的污染分級:氯化物沉積率mg/(m2.d)等級S 3S03S60S160S300S2300 S。.。25Q.0抑E0.0200+010F0.015R.0時耦中殘余元宣供方麓

11、保證時.可不避行分析.1t兩虞刎中摩靛元素H時，不量此限制且攜行分析井城人質(zhì)鼠證明書中.Q4加比以上畿別S含鼻不大于口用15%.國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分對比見表6,機(jī)械性能對比見表 7。冶煉方法爐外精煉方法多種，以滿足產(chǎn)品成分、性能及實物質(zhì)量要求為準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定H元素含量,要采用真空脫氣等爐外精煉方法，同時要采用Ca處理等方法。交貨狀態(tài)交貨狀態(tài)的不同，與鋼材鋼級、質(zhì)量等級、厚度等直接相關(guān)，是生產(chǎn)工藝路線的反映，也是 在滿足質(zhì)量設(shè)計要求的前提下，生產(chǎn)成本優(yōu)化的體現(xiàn)。 符合建設(shè)節(jié)約型社會的要求。本指南規(guī)定以 TMCP熱機(jī)械軋制）為主，同時對于 高強(qiáng)度級別可以輔以回火、正火、調(diào)質(zhì)等工藝。表6國內(nèi)外耐候鋼化

12、學(xué)成分對比表標(biāo)準(zhǔn)號牌號化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），CSiMnCuCrNiMoNbVTiAlsNB本標(biāo)準(zhǔn)Q345qNHC0.110.050.550.501.700.250.550.400.700.300.650.100.100.100.030.0150.0500.008Q420qNHC0.110.050.551.101.800.250.550.400.700.300.800.200.100.100.030.0150.0500.008Q500qNHC0.110.050.551.101.800.250.550.400.700.301.100.250.100.100.030.0150.0500.008GB/

13、T 714-2015Q345qNH0.110.150.550.501.500.250.500.400.700.300.400.100.010.100.010.100.0060.0300.0150.0500.008Q420qNH0.110.150.550.501.500.250.500.400.700.300.400.200.010.100.010.100.0060.0300.0150.0500.008Q500qNH0.110.150.550.501.500.250.500.450.700.300.450.250.010.100.01 0.100.0060.0300.0150.0500.008A

14、STM A709-11HPS345WHPS485W0.110.30 0.501.10 1.35厚度大于651.10 1.500.25 0.400.45 0.700.25 0.400.02 0.08-0.04 0.080.010 0.0400.015JIS G3140-2008SBHS500W0.110.15 0.552.00.30 0.500.45 0.750.05 0.30-0.006JIS G3114-2008SMA490WSMA570W0.180.15 0.65 0.020%0.012表6國內(nèi)外耐候鋼化學(xué)成分對比表（續(xù)1）標(biāo)準(zhǔn)號牌號化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），%CSiMnCuCrNiMoNbV

15、TiAlsNB本標(biāo)準(zhǔn)Q690qNHC0.110.050.551.101.800.251.200.401.000.401.200.600.100.100.030.0150.050ASTM A709-11HP690W0.080.15 0.350.95 1.500.90 1.200.40 0.650.65 0.900.40 0.650.01 0.030.04 0.080.020 0.0500. 015JIS G3140-2008SBHS700VJ0.110.15 0.552.00.30 1.500.45 1.200.05 2.000.600.050. 0060. 005表7國內(nèi)外耐候鋼機(jī)械性能對比表

16、標(biāo)準(zhǔn)牌號質(zhì)量等級交貨狀態(tài)拉伸試驗V型沖擊試驗上屈服強(qiáng)度Rh, MPa抗拉強(qiáng)度R, MPa屈強(qiáng)比 %斷后伸長率A, %試驗溫度 C縱向沖擊 吸收能量J厚度w 50mm厚度0 100mm不小于不小于本標(biāo)準(zhǔn)Q345qD、E、F熱軋正火 正火軋制 熱機(jī)械軋制3453354900.8020-20、-40、-60120/100GB/T 714-2008Q345qC、D. E345335490-200、-20、-40120ASTM A709-11345-345345450-2134/41345S-345450345450450型鋼0.85或腰部試樣的0.872120、0、-2020345WHPS345W-3

17、45345485-20、0、-2027表7國內(nèi)外耐候鋼機(jī)械性能對比表（續(xù)表1）標(biāo)準(zhǔn)牌號質(zhì)量等級交貨狀態(tài)拉伸試驗V型沖擊試驗上屈服強(qiáng)度Rh, MPa抗拉強(qiáng)度Rm MPa屈強(qiáng)比 %斷后伸長率A, %試驗溫度C縱向沖擊 吸收能量J厚度w 50mm厚度0 100mm不小于不小于EN 10025-3 :2004S355NS355NL-熱軋 正火正火軋制熱機(jī)械軋 制355 厚 16345 厚 40335 厚 0 63325 厚 w 80315 厚 W 100470630-22 厚 W 6321厚010020、0、-20 -40(NL)55 47 40 -63 55 47 31EN 10025-4 :200

18、4S345MS345ML-355 厚 16345 厚 40335 厚 0 63325 厚 W 1004706300 40450610063440-600 100-2220、0、-20 -40(ML)55 47 40 -63 55 47 31本標(biāo)準(zhǔn)Q420qD、E、F4204105500.7519-20、-40、-60120/100GB/T 714-2008Q420qD、E、F420410540-19-20、-40、-60120/120/47EN 10025-3 :2004S420NS420NL-正火 正火軋制 熱機(jī)械軋制420 厚 16400 厚 40390 厚 0 63370 厚 W 803

19、60 厚 W 100520680-19 厚 W 6318 厚 W 10020、0、-20 -40(NL)55 47 40 -63 55 47 31EN 10025-4 :2004S420MS420ML-420 厚 16400 厚 40390 厚 0 63380 厚 W 80370 厚 W 100520680n 40 500 6600634806400 80470-630 100-1920、0、-20 -40(ML)55 47 40 -63 55 47 31本標(biāo)準(zhǔn)Q500qD、E、F熱機(jī)械軋制 調(diào)質(zhì)5004806100.8016-20、-40、-60120/100GB/T 714-2008Q50

20、0qD、E、F500480600-16-20、-40、-60120/120/47EN 10025-6 : 2004 (2009)S500QS500QLS500QL1-調(diào)質(zhì)500480590770-170、-20、-40-6040 30 -50 40 30 -60 50 40 30表7國內(nèi)外耐候鋼機(jī)械性能對比表（續(xù)表2）標(biāo)準(zhǔn)牌號質(zhì)量等級交貨狀態(tài)拉伸試驗V型沖擊試驗上屈服強(qiáng)度Rh, MPa抗拉強(qiáng)度Rm MPa屈強(qiáng)比 %斷后伸長率A, %試驗溫度 C縱向沖擊 吸收能量J厚度w 50mm厚度0 100mm不小于不小于本標(biāo)準(zhǔn)Q690qD、E、F熱機(jī)械軋制 調(diào)質(zhì)6906507700.8514-20、-40

21、、-60120/100GB/T 714-2008Q690qD E690650770-14-20、-40、-60120/120/47ASTM A709-11HPS 690W-690厚度0 65620厚度0 1007608950 65 690-895 100-18厚度0 6516厚度0 1000、-20、-4034厚度 6548厚度0 100EN 10025-6 : 2004 (2009)S690QS690QLS690QL1-調(diào)質(zhì)690650770 940 050 760-930 16mmW耐候鋼板（-20 C, -40 C, -60 C） 韌性大于120J,而在一般的焊接材料標(biāo)準(zhǔn)中，低溫韌性規(guī)定

22、大于 27J ,遠(yuǎn)低于本標(biāo)準(zhǔn)中耐候鋼板的韌性指標(biāo)，同時韌性的好壞也與強(qiáng)度級別有關(guān)。綜合考慮與母材韌性匹配、強(qiáng)度級別及已有試驗數(shù)據(jù)等因素，規(guī)定焊接材料熔敷金屬（-40 C）韌性大于100J , Q690q配套焊材熔敷金屬（-40 C） 韌性大于47J ;焊接材料熔敷金屬（-60 C）韌性大于47J , Q690q配套焊材熔敷金屬（-60 C） 韌性大于27J。焊接材料熔敷金屬強(qiáng)度指標(biāo)符合表5-6母材技術(shù)條件。熔敷金屬擴(kuò)散氫含量GB/T 5117非合金鋼及細(xì)晶粒鋼焊條、GB/T 8110氣體保護(hù)電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲和GB/T12493低合金鋼藥芯焊絲均規(guī)定了熔敷金屬擴(kuò)散氫含量的3個等級，即H1515mL/100g, H10 10mL/100g, H5 5mL/100g； GB/T 5293埋弧焊用非合金鋼及細(xì)晶粒鋼實心 焊絲、藥芯焊絲和焊絲-焊劑組合分類要求中對熔敷金屬