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。/ t; `& i+ _: |. G5 Z- Q5 E$ p* P
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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
, n0 z# [. i* O' X. a/ I# o" N8 b QQ截图20160129154811.png
6 K' Z( R% o% n* ^ QQ截图20160129154745.png ; C5 _& S  Q8 f# w2 T- s
红字部分是对两本规范的比较。
$ a8 v% C' \# x; N( m$ F
一、钢中常存元素对钢性能的影响  
+ Z# z1 C# e" n! c3 V& j4 E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)、  
1 ?) }9 K1 D# \: M5 z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  . B5 f5 L0 G$ b# k4 J2 }# R, Y
对钢材性能有很大影响:  
# {1 D# Q, s( k1、碳(C)  
% [! ~* [) y5 b' o; I/ }0 ^" h  f% T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  * e* Z" M; _) ]+ f. [0 E
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  
3 H/ o- B0 `# Y1 i8 z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  
# S* e. D" U3 t& V' r3 r; U' h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  
) ?+ D/ K3 r& l( j3 |. \# E. B5 n# I冷加工(冲压、拉拔)性能变坏。  

6 J6 [/ r4 C6 }* ^
4 h9 a) u7 m% _# m3 c5 b两本规范中Q345对应质量等级含碳量是相同的。% ?# m& s" [* d8 T& Q" k
2、锰(Mn)  / c, X  b" |9 a# i! ]7 U) o1 s# t
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  
" D: m. L5 H/ c  `2 f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  
5 H( C7 y) U: U# d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  8 D' |3 u6 _4 l  B( D  E, P
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。  
% w( q1 M7 y2 L7 B) o1 r% _8 `7 |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  % ]' H; a# U) y) X
中。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。  
+ b$ G7 _$ L. N' E' mMn 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  6 l5 b; ^2 X. N! v" O& j
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  8 q9 e! v2 ]: Y& u
0.1%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/  0 q: H. u0 ^& f3 H# h. v7 j
米2,伸长率减小0.4%。  
* L  z1 U3 b5 q# e- c4 B
0 M2 }2 O3 Q9 z5 X* t
两本规范中Q345 含锰的上限值相同,低合金钢规范未设下限。
2 M! F) w: P, p
3、硅(Si)  2 E) f3 t+ U7 u; y. f* f9 n6 y% T
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  . C! z* `2 L! z+ u) D
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  5 e/ J! E1 ?8 E2 O* D- e0 J
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  & b+ M; H  X7 e5 u- ?: z
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  
+ e* S8 _3 A0 F1 I( r丝拉拔是有害的。  

' T5 L) {; x8 X+ w' ~1 w2 s. C2 o
3 e7 ?# ~, g4 c1 n+ `# s桥钢的含硅上限值较大
$ ^- h2 s" u4 p4 }6 {; R' i
4、硫(S)  ) P8 e0 Y- }1 [% @/ Q6 j& F
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  
. W. g0 `. Q5 C- E' Z5 y+ M: I5 ESO2,炼钢时难以除尽。硫以硫化物夹杂的形式存在于固态钢中。  
7 O2 k4 L* ]" A/ J5 }1 W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  ( a% [, I. U5 d. S2 I; 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  ( R7 Y2 U4 t8 o" B
以钢液中S 与Mn 优先形成MnS。  & r" Z; m$ N' v$ ^
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  , u2 v- t& t$ I
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。  
" R/ c, ~6 V/ Z2 Z. m3 @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  
8 k$ K+ ^5 [4 Y: N# w/ N3 _SO2,造成焊缝中产生气孔和疏松。  
. q7 b1 G9 W% X4 [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  ; U+ \% g1 c4 l) M* j3 X) i8 M$ Z  @
  强度要求不十分严格的零件时,可采用含S 高的易切削钢。  

3 S+ T- B9 T; g- A  q. O, R# l0 {
: d* {* c5 a, l! f5 x) E% C桥钢的含硫量较小* ~7 ]8 I. w) u. D$ u3 S9 u
5、磷(P)  7 Y- n! W2 D+ u4 M, y3 @
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  
* p! ?" ?" ^: `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  # D2 {) U1 \; [9 \; r) e2 @3 d
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  ; {2 J5 d1 O) o1 j0 H: ]. a4 a
高切削性能和抗蚀性,故在易切削钢中可适当增加P 含量。  
- T+ v/ t" z7 w' h8 S+ Z2 z/ h! F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  
, f" n: h2 j& C6 n, M, _配合其他元素作为合金元素使用。  

7 l+ Y! u. c. T# e# v/ k' u" S+ l0 {' v; s/ _$ m" O: X0 G6 G
桥钢的含磷量较小0 Q4 B0 `6 n; }; f
6、氧(O)  ( k! M0 G. M; @+ J8 ]! c: y
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  ; Z3 X# X0 v, H
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  
1 ^& T( y+ q* E% |3 m& J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  
+ f- O4 o8 H9 ]" t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,  
" Y: L1 A1 y& N8 z( t" b" Z, k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  
- B6 |7 h  c- i* l0 C/ t' a8 g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。  

9 y5 V/ k+ V8 w' e. I
' E4 S- K4 F; P: a9 n+ P' m; Y! G1 }两者均未示氧含量
1 b; |1 \& E6 ^4 ]4 h0 N( _
7、氮(N)  
" F. Q& l0 ~) g7 k  C; z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。  ! T% L- k9 E+ v/ |  e
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,  
" m: ?( B) A  D$ |4 y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,  7 L6 g& ?; G. q* `1 c* e  |
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  
/ J! D4 d. z$ E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  
; g" P. }. i# j9 w+ _4 N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  
+ @+ S: D3 l% S5 F& F. K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。

7 F$ v6 a) k- f- f) V/ C  }: l9 @* M) @" k5 h7 t
两者含氮量相同
: ~1 U9 z9 F/ }+ v$ Y) j/ z% v8 C' g
8、铝(Al)  
* i; Y1 C$ x6 v" O+ d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  
0 Q; `- t+ F8 x+ _& i2 l+ f, `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,  ) Z) ]$ h9 q7 H$ u
可阻止奥氏体晶粒的长大。  
# i. W* O, D% |) h. [

$ s* f: `# {- T8 J, [- K两者含铝量一致, m  ^" M3 u' M4 _/ A  f
9、钛(Ti)  
$ }# K. k* y, {' j& p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  
) i8 o. |1 V' \) E" F: N. ~0 L量合金元素。  

6 h+ Z2 S: U  g- b. ?
4 E% o$ J9 r+ A: A: V% g: n5 V合金钢规范中含钛量较大
& m7 |  o# {8 P9 K+ y" U
10、钒(V)  ! O, ?5 n$ J% f# h8 U% c( ^
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  
7 N& {+ y, \* P2 z加焊接淬硬倾向,钒也是常用的微量合金元素。  
7 j0 f6 \6 k* j0 M6 ^

+ b, ?$ k* I: `, a- N0 ?3 a合金钢规范中含钒量较大
5 t0 G8 D. j: U8 q* x9 Z) Y; }3 a
11、其它杂质元素  
# `$ [6 H5 A2 c. s% H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  
& w- X* G. ~6 Z* z8 p3 ]+ G7 a良好作用,Cr 提高钢的淬透性、抗腐蚀稳定性和抗氧化性。  

. |! Z# L) s' H0 k1 J5 D% y
' c8 T4 |: O% L. ]: F. j1 j0 F) U桥用钢规范中含 铬 铜较大,两者含镍一致
, B* ?; D7 Z1 I( P! ]' }
2 t7 h" k* F2 ?2 |3 Q- y4 V0 G其他方面比较:4 h# V; l8 f, G4 c  g+ d# i

- i6 L- z( w# }' {( n        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
  A% [& N% n$ C+ c1 u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。
! {. k, ?1 w" o+ C$ G' G& C. F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%
5 R2 K$ k. d* ?7 \" j6 E( u9 S! B5 t% R  }2 a
       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。
' K/ p8 E) `9 v3 k2 t7 b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。6 U' i1 Z2 l, @; p: {

. \/ J0 l4 W0 L5 R9 m- C; a5 d( s* a' x2 s4 X

% `, M2 u6 b" G/ A; p% D
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cjcc 发表于 2016-1-29 16:48:09
附上两本规范:7 G2 B- N5 N% s( _
GBT 714-2008 桥梁用结构钢.pdf (469.05 KB, 下载次数: 28) * z5 u- T; w: d$ z3 u: h* P( D
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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