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。" [: s5 q& H! z9 R- W- k8 N+ H+ S
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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
" d0 H; V4 n  ]/ m. s9 X QQ截图20160129154811.png
: q" \0 r" q' Q2 B QQ截图20160129154745.png
  @, h6 {4 ~7 E( T2 ?5 M( G红字部分是对两本规范的比较。) y/ C* e& D) j% w2 l
一、钢中常存元素对钢性能的影响  ; N6 R$ P- a5 m/ D
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)、  
) {* D2 ^8 c) e/ O7 ?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  
* E( i, N6 G+ k  a6 }0 \" G4 d, P- F对钢材性能有很大影响:  
9 r# j5 Q1 ?5 U# |: ]1、碳(C)  
+ {+ y1 A; E$ l  x( h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  
% \. l% [: ?% k* I; v; L) R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  4 A/ ^$ H3 m9 I# B9 m4 M
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  + F4 ]# n+ o. T4 f
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  / ~& Y/ [! L, P  h* v
冷加工(冲压、拉拔)性能变坏。  

( v" I6 q, g8 h$ _' H) a, p6 z
7 j; h# B4 t  J: T) n9 m1 j两本规范中Q345对应质量等级含碳量是相同的。) ~8 m' b0 s/ \/ A
2、锰(Mn)  
3 b+ Q" b. i! D7 J! G% _' O* c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  
& J! r, a: ~' u+ d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  
: d' f2 g4 _4 E! y- I! {( R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  
9 Y% p# R, e0 P# t+ R- K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。  
& r" F( L( c; ^) u; A, M) a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  8 K; _! G# ^2 y, e
中。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。  $ t6 z+ i4 g$ J, q" e
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  
) l6 A# e6 `) G- D& t, z  A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  
, _4 Z2 T8 `" v0.1%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/  5 [+ q$ b& j) X6 C' e. n
米2,伸长率减小0.4%。  

! F2 j4 q, g% o# r2 u' N. T! u. L7 C" G
两本规范中Q345 含锰的上限值相同,低合金钢规范未设下限。
6 n; }+ H# {8 p! Q3 h
3、硅(Si)  + @% F  D+ L6 K- p' a2 n. m: 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  
0 z: B. c* j* S: g* R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  9 F8 `8 C& W5 _" x5 j7 G- V
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  
. D5 p" ], g7 n  v& M% S% p* L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  7 I+ I, X8 |7 B2 x1 m
丝拉拔是有害的。  
4 ^9 U3 @4 t) B' b8 B7 B
8 e( I. O1 X; ]% M' b+ h$ S) K* j
桥钢的含硅上限值较大
+ h! J% K3 x6 v. |  l
4、硫(S)  
  T% |' B& ~) A6 `- n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  
" x5 R: m/ ^7 d" X, H  dSO2,炼钢时难以除尽。硫以硫化物夹杂的形式存在于固态钢中。  ( j4 L& @$ ~8 W) a! h% v8 J
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    ]" J" @; T; g- h1 }" u. M
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  7 z; ?' m* @8 Y* m" g3 v: B
以钢液中S 与Mn 优先形成MnS。  5 m5 M" Y. S1 a" E
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  ; b4 \! L* P5 a0 ]+ K
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。  
8 V4 F+ S4 B/ w' U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  
( t6 E) r% G  O3 ~) K5 t+ a& |SO2,造成焊缝中产生气孔和疏松。  $ P+ U& D, S. H: e
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  / C0 ]1 {- }, @7 _8 \! L7 l
  强度要求不十分严格的零件时,可采用含S 高的易切削钢。  
, ], G7 M1 n' g6 n5 |

4 U8 U0 Q2 B+ a; o% w7 P桥钢的含硫量较小
- {! a, d+ t5 R' [7 D, [2 G+ Y* t
5、磷(P)  
/ X. p% t. \8 A) 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  
7 A4 o- g. i$ [: N7 i0 E# Y- }; F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  
2 l6 @" c/ I2 H) d4 p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  ! f/ t4 H. c8 n$ D
高切削性能和抗蚀性,故在易切削钢中可适当增加P 含量。  " {) U& e2 A+ w! i+ U% |
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  
8 }6 }' m) _) P2 ~配合其他元素作为合金元素使用。  

; {! z% ~. E6 d! h8 w; w( t
; z9 c4 s6 v: q+ \桥钢的含磷量较小/ n" r5 ^, w0 {  D( J
6、氧(O)  $ L# P6 v. [% o2 p3 b; J$ h1 f
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  2 _; K9 f) i7 P$ A
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  
; j! I- g* \  i) Z7 Z- L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  6 m- S( A0 @9 [- J$ U
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,  
0 l! I6 `! e1 z2 ^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  
5 o, q8 u' ?' C1 M! n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。  
' C# _6 f( z/ @: q- I' @+ T
. @! `0 p" ]" S0 N8 A6 E
两者均未示氧含量
6 R& r+ X1 I2 x/ b) P( P. Y+ D
7、氮(N)  
0 Y, T4 u0 a* c3 u( d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。  8 K$ H* h& n+ v# Y
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,  
& x0 P! q" V! h* q) }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,  
' P1 h5 B  j) z/ y: L" }( D8 G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  
. T1 a3 `3 S2 t1 `( S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  
% F. e6 F: t, x0 i( m; |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  1 U$ _* J8 L9 q: d
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。

& g9 n: X/ U0 o
! ^- ?  Y% }- R% u3 c& T! g" y两者含氮量相同
2 _/ b* x6 L& t) U3 t# U
8、铝(Al)  
& p) u% O7 T* f! l1 q2 d6 l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  
3 q, @6 h$ R6 F& a8 {$ u& j- @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,  8 }2 f4 ^0 j7 W. u8 N6 w9 ]
可阻止奥氏体晶粒的长大。  
8 Q& W! m  W: B$ X- D

4 A! L4 n  p7 [两者含铝量一致
( |' Z% W& v) T$ l+ o9 F# z
9、钛(Ti)  
+ j0 m; m! a. ]3 Q% p( M% f( C! x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  9 o; d' D6 G/ M) e" ], w% e5 s1 D
量合金元素。  

! D: n1 w  O" C$ f% ~
2 E, D' o' \- p) j7 S0 U: V合金钢规范中含钛量较大% R9 H8 ~5 b- t5 L6 x; t
10、钒(V)  
7 B2 N6 ~, f# Z; T3 R7 k2 q6 x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  1 h' y/ W. X& F$ i0 h8 a$ o" X1 K  h
加焊接淬硬倾向,钒也是常用的微量合金元素。  
9 r- Y2 B4 i# p5 U) `

7 Q  X( x$ K1 Z7 F7 |& P: s( I合金钢规范中含钒量较大
) X( Z1 E; U$ x/ d9 v" s: B( q3 M
11、其它杂质元素  
( J  b, ]0 ~6 H: ]" M8 i/ L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  0 |4 k7 @5 n8 b8 R
良好作用,Cr 提高钢的淬透性、抗腐蚀稳定性和抗氧化性。  

: I, D4 m( z" m& ?/ U8 u) ~) _! o9 F9 {, g$ k" t* K2 k% W/ `
桥用钢规范中含 铬 铜较大,两者含镍一致
- g# \0 l3 o) I7 M8 {( Q
* C4 s' f9 w: u* v* F3 o. ]其他方面比较:
; S. V2 y7 z2 Z. E2 R. y+ k6 f; T& E+ e/ _
        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9 T7 W. V' L' H" R1 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。
/ i$ {6 w* }+ z4 k; l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%
: v2 G+ ?$ y6 b+ w7 E- c+ N4 S7 ], Y+ C9 W  g0 Q  e
       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。
6 x+ a& y1 P( `5 D. g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。
: w. @/ |' b. \, J3 l6 V9 G
& J1 x. F8 y" ~& ^: c3 X7 z4 h5 i/ j8 T7 T# h

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cjcc 发表于 2016-1-29 16:48:09
附上两本规范:
- T/ C. S3 `- C4 R; K GBT 714-2008 桥梁用结构钢.pdf (469.05 KB, 下载次数: 28)
$ ^  N- p8 x6 g/ a. g7 V1 [# ^, ^ 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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