2015版《公路钢结构桥梁设计规范》桥梁用结构钢的疑问

圆桌社干部... 发表于 2015-12-28 17:20:48 | 显示全部楼层 | 阅读模式
《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)里面钢材质量要求主要还是参考了GB/T 700和GB/T 1591,没有提GB/T 714,不理解规范基于什么考虑,目前车行桥都用桥钢吧。6 ?8 F/ X$ s+ i# m- i* z, r1 d# Q% Z3 t1 X
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suker 发表于 2016-1-28 11:00:55
个人认为GB/T 700和GB/T 1591和GB/T 714基本是一致的,基本就是牌号不一样而已
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cjcc 发表于 2016-1-29 16:43:28
用Q345和Q345q的供货条件来比较一下,两本规范中对部分元素含量规定不同: r" }  X6 s( g1 h8 O7 L: R- t6 B
QQ截图20160129154811.png - ]- \/ V6 z) ~, u% ^0 \
QQ截图20160129154745.png % l. L+ [7 X! s3 }1 \! ]  U
红字部分是对两本规范的比较。
& b7 h9 V1 q) K
一、钢中常存元素对钢性能的影响  3 |( P  o' g4 h& k+ W
钢材中除了主要化学成分铁(Fe)以外,还含有少量的碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、  
2 [! |" L% u( H, [4 `. i磷(P)、硫(S)、氧(O)、氮(N)、钛(Ti)、钒(V)等元素,这些元素虽然含量少,但  ' A0 k0 k) }  r* L/ W5 k9 j
对钢材性能有很大影响:  
: u! \5 O, b* {; ?8 h6 q1、碳(C)  
* u+ K; U7 |. U碳是钢中的主要元素,当钢中含碳量在 0.8%以下时,随着含碳量的增加,钢材的强度  
  R6 R" v. z, K! S1 \( V# x和硬度提高,而延伸率下降,塑性、韧性降低;但当含碳量在 1.0%以上时,随着含碳量的  
6 Y  c; t3 U* y增加,抗拉强度提高减缓,以致于随含 C 量增加而降低。随着含碳量的增加,钢材的焊接  
% w' w/ |! B2 m! w性能变差(含碳量大于0.3%的钢材,可焊性显著下降),碳钢的耐腐蚀性降低,焊接性能和  . u2 L% R/ A$ e  Q0 X' x& u
冷加工(冲压、拉拔)性能变坏。  

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& A# E8 z& H/ ~$ D两本规范中Q345对应质量等级含碳量是相同的。
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2、锰(Mn)    B2 [5 K! J/ u- v
锰是炼钢时用来脱氧去硫而存在于钢中的,是钢中的有益元素,锰在碳钢中的含量一般  
! \; a. P  b# I为0.25-0.80%,在具有较高含Mn 量的碳钢中,Mn 含量可以达到1.2%。锰具有很强的脱氧  
& h. j' f4 c( j4 [! X5 R2 c/ w去硫能力,能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性,也可以和 S 结合形成 MnS,从而在相当  
5 _( Z9 |6 X6 _. n/ O9 G  x大程度上消除S 的有害影响,大大改善钢材的热加工性能,同时能提高钢材的强度和硬度。  
/ b+ s# X8 Y+ k) T钢中的 Mn,除一部分形成夹杂物(硫化锰及锰的氧化物),其余部分溶于铁素体和渗碳体  
' ?. @; e$ y* h  E中。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。  , k- r# Y. w/ c" u. I. F1 C
Mn 对碳钢的力学性能有良好影响,它能提高钢材的硬度、强度和耐磨性,在Mn 含量  
5 w& t& u  Q% Q- m5 \) O/ _不高时,可稍提高或不降低钢的面缩率和冲击韧性,在碳钢的 Mn 含量范围内,每增加  
1 d* b+ ?3 A. a% Z; P! K# i: B0.1%Mn,大约使热轧钢材的抗拉强度增加 7.8-12.7 兆牛/米 2,使屈服点提高 7.8-9.8 兆牛/  
$ L! `7 F4 z% ~- h. B# v* I米2,伸长率减小0.4%。  

. ?. i; D# X* V$ x
4 N0 I0 X- w4 A# T; X两本规范中Q345 含锰的上限值相同,低合金钢规范未设下限。
# f2 ^2 a' U8 ]8 F! I
3、硅(Si)  
: p  P/ y/ v" K6 R9 N9 @硅是一种脱氧剂,脱氧作用比Mn 还强,在钢中的含量≤0.50%。Si 能增大钢液的流动  
4 f$ K& w, k5 [: A4 z8 j7 w性,碳钢中每增加0.1%的Si,可使热轧钢材的抗拉强度提高约7.8-8.8 兆牛/米2,屈服点提  
' x8 d7 W( ~9 q3 G8 R高约3.9-4.9 兆牛/米2,伸长率下降约0.5%,面缩率和冲击韧性下降不明显,但是Si 含量超  
* J, P# l- A+ P过0.8-1.0%时,则引起面缩率下降,特别是冲击韧性显著降低。Si 以硅酸存在于钢中,对钢  
2 c: G4 x; c, O% w丝拉拔是有害的。  

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, Y3 t# ]) A& y5 [3 D桥钢的含硅上限值较大
6 z* T1 }% z( q4 J( n
4、硫(S)  
' w2 r( u1 Z6 G. }# b" ?一般来说,硫是有害元素,它主要来自生铁原料、炼钢时加入的矿石和燃料产物中的  
' \& f8 g2 l* I$ x7 r1 {0 n; d0 @SO2,炼钢时难以除尽。硫以硫化物夹杂的形式存在于固态钢中。  
* N/ y( x7 C+ |  V, g+ }5 t$ E7 u硫的最大危害是引起钢在热加工时开裂,即产生热脆,造成热脆的原因是由于硫的严重  $ u, Y/ M- O9 r& E
偏析。通过加入Mn 来避免钢中形成FeS,以防止热脆,Mn 比Fe 对S 有较在的亲和力,所  ! {8 b' O5 @) M1 T4 o) ~4 ^6 B
以钢液中S 与Mn 优先形成MnS。  . W8 N, V9 B; O  }' O* `+ {
硫通过形成硫化物夹杂而对钢的力学性能发生影响,增加钢中的含 S 量,使硫化物的  
+ q1 W9 p: q0 [. ^; O+ |! `: |7 C1 g含量增高,钢的范性和韧性将降低,同时钢材力学性能的方向性增大,钢的热加工性能变坏。  ; G2 N5 b( ^' ^7 k( H6 O
硫对钢的焊接性能有不良影响,容易导致焊缝热裂,在焊接过程中,S 易于氧化生成  . d1 g5 x( o# M3 x7 @
SO2,造成焊缝中产生气孔和疏松。  
5 W9 a& t- x, W硫能提高钢材的切削加工性,这是 S 的有益作用,所以在制造要求表面粗糙度较细而  ' X- a- O3 a7 O
  强度要求不十分严格的零件时,可采用含S 高的易切削钢。  

8 t4 X' Y# Y* t3 w, a& o6 R
& ?3 L( j7 B% K桥钢的含硫量较小
" R2 D8 U+ {: z$ y/ j+ t; s2 |' V
5、磷(P)  
+ f) t6 d6 J. [一般说来,P 是有害杂质元素,它来自于矿石和生铁等炼钢原料,炼钢时难以除尽。随  
" Y" }' p/ A) j' i着磷含量的增加,钢材的强度、屈强比、硬度均提高,而塑性和韧性显著降低。特别是温度  , ]! Q9 b! `: V/ r
愈低,对塑性和韧性的影响愈大,显著加大钢材的冷脆性,P 的有害影响主要在此。P 能提  
; P1 u+ @) l/ J. ]; Q* @高切削性能和抗蚀性,故在易切削钢中可适当增加P 含量。  
! k% d! X* y0 X) A& R1 s& E6 O磷也使钢材的可焊性显著降低。但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性,故在低合金钢中可  4 q# o; u1 O& I3 e( u4 N' A
配合其他元素作为合金元素使用。  
# m4 i0 ]( C7 n$ s3 w5 Q# y

' P8 z" \5 H- I% o桥钢的含磷量较小4 d2 w- s% J2 R# z1 _
6、氧(O)  ! Q) a$ y6 u; {* R0 s( g
氧是钢中的有害元素。氧在钢中的溶解度很小,在钢中,氧几乎全部以氧化物的形式存  
$ S* P: i: T% n( z8 _! g在,至于形成什么样的氧化物是由所加入的脱氧元素的种类和数量而定,钢种各种氧化物的  0 _$ a+ M$ W  R- B1 i9 [. {
总量随着钢中含氧量增加而增加,含氧量对钢力学性能的影响夹杂对力学性能的影响实质上  ! p( [( k9 u8 Q; }  h4 G- P( ]
也就是氧化物夹杂对力学性能的影响,总的来说,随钢中含氧量增加,钢材的强度有所提高,  ( M4 J5 S+ r, [0 I2 F8 j
但钢的范性、韧性降低,氧化物夹杂使钢的耐腐蚀性、耐磨性降低,可焊性变差,使冷冲压  
# j( V0 h+ s& G7 q性、锻造加工性及切削加工性变坏。氧的存在会造成钢材的热脆性。  
6 B6 ^% a( H# W
. G5 O( M2 X0 v% _) c
两者均未示氧含量8 u0 ?! _  ]7 }  A4 H8 L  K- _
7、氮(N)  
5 a, o+ d+ H' Q) R  j8 A. ?钢中的N 来自于炉料,也来自于炉气中。氮对钢材性能的影响与碳、磷相似。  : d6 ^6 r) s* e5 y" s
N 引起碳钢的淬火时效和形变时效,从而对碳钢的性能产生影响。由于N 的时效作用,    W! V( i0 ^* o- [. P
钢的硬度、强度升高,范性和韧性降低,可焊性变差,冷脆性加剧对于普通低合金钢来说,  
9 }3 o. V& C# [  n时效现象是有害的,因而 N 是有害元素。氮在铝、铌、钒等元素的配合下可以减少其不利  
8 K( v! G. S, x8 a) D影响,改善钢材性能,可作为低合金钢的合金元素使用。向钢中加入足够数量的 Al,使之  " p5 I- f' d8 B  t; L6 ^
除与O 结合外,还有有相当数量的 Al 溶解在固溶体中,通过热轧后的缓冷或 700-800℃保  
( k2 i2 T; L8 ^/ j. Y9 @& I1 R温,能与N 结合形成AlN,减弱或完全消除在较低温度发生的时效现象。

5 M, o7 s' V0 C6 c6 c2 P) d: J; r# C
两者含氮量相同: _7 @4 J9 W. T" F1 ?) W4 {
8、铝(Al)  
8 E( q4 i5 x; R8 V. y3 z7 R是作为脱氧剂加入钢中。碳钢中 Al 的含量一般小于 0.10%,加入钢中的 Al 部分与 O  1 d, q2 R7 R# R+ o6 V8 }: L: {% u
形成Al2O3 或含有的各种夹杂物,部分溶于固态铁中随加热或冷却条件的不同,形成AlN,  
* L5 J5 d% m* H可阻止奥氏体晶粒的长大。  
, Q' c5 c; a9 h. J* C

' F2 F6 O+ j* S0 F5 m两者含铝量一致6 d3 c! q9 @3 l" S9 m/ ~
9、钛(Ti)  8 n0 H, ?9 {. N- ]- e! v2 T& s$ G
钛是强脱氧剂。钛能显著提高强度,改善韧性、可焊性,但稍降低塑性。钛是常用的微  6 n$ L: A( X& h: I% U! w9 Y
量合金元素。  

1 U5 V& j: o  \* l  Q2 b9 E
3 ~: y( T* N# B1 }( S3 Y# Y+ T合金钢规范中含钛量较大
, _% d) Z. f5 Z& \& J
10、钒(V)  
& p) @& X/ g" T( [7 z+ ?钒是弱脱氧剂。钒加入钢中可减弱碳和氮的不利影响,有效地提高强度,但有时也会增  ; Q2 ]0 k3 G7 K- q& e% x
加焊接淬硬倾向,钒也是常用的微量合金元素。  

* C0 W% n- {$ Z3 S7 o  K, E' N3 f" G( `4 G8 m- m- Q
合金钢规范中含钒量较大+ Y& Z5 r; U7 j! Y1 Q
11、其它杂质元素  
9 |' l  @5 J( Y常见的有Ni、Cr、Cu 等,由废钢和矿石带入,一般控制在0.3%以下。Cu 对抗腐蚀有  
- `, g4 @9 Q2 c; b+ m5 ?) P9 \良好作用,Cr 提高钢的淬透性、抗腐蚀稳定性和抗氧化性。  

. q+ I. P! `0 g% N. s2 q/ ]9 f$ a5 Q7 Q2 O
桥用钢规范中含 铬 铜较大,两者含镍一致
, e: [* I4 y/ r! a' j% i8 o4 Q4 w# x! n% Q( m* l& }2 o1 \
其他方面比较:# C9 H! G& _- H: t( `

$ b8 ^9 S- N# u- ?5 U        两本规范中对碳当量的要求,桥用钢更加要求更高一些,但合金钢规范中对适用的范围规定的更广# |  T5 @8 o7 L6 u4 y+ z: M
热机械加工或热机械轧制加回火状态交货的钢材碳含量不大于0.12%时,可采用焊接裂纹敏感性指数Pcm代替碳当量评估钢材的可焊性。
( w- |% T+ _' o0 k! W就这个指数而言,两本规范的要求基本一致。Q345和Q345q的pcm≤0.20%% K) Q2 _" d$ l* W
- j2 {' E& f2 }
       钢材的拉伸性能方面,合金钢规范规定的更为详细,厚度分类划分了九档,桥钢规范仅划分了两档。: q) ]% {7 ^7 j3 T1 H5 @6 ^3 S. l
夏比V型冲击试验方面,试件及试验方法一致。桥用钢中冲击吸收能量的下限值更高一些,Q345q要求不小于47,而合金钢按照不同厚度分类,薄的不小于34,稍微厚一点的不小于27,没有桥规中严格。
  z+ i5 y+ @5 V3 U" `" }0 w: `3 m
& W* E( L  r; a% \5 A5 a
) i4 F3 ~6 t1 J' S
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cjcc 发表于 2016-1-29 16:48:09
附上两本规范:& O, Q, j* s/ v1 \8 ~, A
GBT 714-2008 桥梁用结构钢.pdf (469.05 KB, 下载次数: 28)
: W3 z, c4 e) w% @7 R; I GBT 1591-2008 低合金高强度结构钢.pdf (714.14 KB, 下载次数: 31)
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blueesea 发表于 2016-3-19 10:08:30
桥梁用结构钢的性能更好,我们设计的钢结构桥梁一般均采用桥梁结构钢
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