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。$ V7 P" R9 N1 D( S! `* S/ y# @
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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
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QQ截图20160129154745.png 7 k- p# ]8 i: k
红字部分是对两本规范的比较。; P7 A) C6 l- J0 F& I. b0 y
一、钢中常存元素对钢性能的影响  ' V5 H" F" @) F+ W) y0 `
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)、  
! B) W0 R, f" c: [) R" j& k- N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  
4 ^; O0 j; ^% Q2 `对钢材性能有很大影响:  
' h: ^. Z  L- n' @) k1 Y1、碳(C)  
; l# S* i8 A) G7 T5 b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  
/ }* h* Z) D& ?! q$ R0 h, ^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  # p9 F4 f# V* W6 q8 b
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  7 ^4 t! L/ L8 }+ C! l
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  ' o9 V# R# n. b; x/ U
冷加工(冲压、拉拔)性能变坏。  

+ a) g. ?1 u( b* A2 @# L
3 {3 u& @- Y0 Q两本规范中Q345对应质量等级含碳量是相同的。8 U" \  g0 Y2 t* O4 E7 V' Z" o
2、锰(Mn)  ( m) m& R: [/ c5 l! ~
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  4 T0 T6 D, B/ V0 k4 `  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  
! i4 r  Y) x8 |, T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  ! e+ O2 k3 K  x3 |! Y, R- n% F
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) z# Z* `6 A$ g( x& ]
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  % N: h# D- }( k3 m1 d* z
中。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。  8 K: _! R3 ^/ @, [3 U& `
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  
* z! I5 }% m9 |) `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  
+ q0 r2 K: v! }/ 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 A( ?6 i7 W+ J# z$ ^7 x
米2,伸长率减小0.4%。  

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' i2 {7 H) [5 H# H9 e1 s+ h两本规范中Q345 含锰的上限值相同,低合金钢规范未设下限。5 |: E' D0 W- j% O
3、硅(Si)  
3 @# f1 ~0 l) O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  8 a+ @3 Y$ l8 k/ \* v0 C2 C
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  
; R6 c& P8 w* ]% D" }/ S9 T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  ; e* L: x: [! N% Q8 h) 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  9 q6 b2 @& N% v1 L6 f& `
丝拉拔是有害的。  
9 W4 W2 N( o  e3 I$ r6 g: p
. ?% ^* A+ C* v0 F0 D% P5 v
桥钢的含硅上限值较大) H0 h' U0 C2 ~) ?0 ^
4、硫(S)  
0 X$ A3 k. N! W" l, O4 G  P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: L" D0 u! G( C+ gSO2,炼钢时难以除尽。硫以硫化物夹杂的形式存在于固态钢中。  
% u6 C4 U- d9 y, q# k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  
  A8 G! l: p) N4 b2 f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  3 e- t$ Q+ q0 e8 ^
以钢液中S 与Mn 优先形成MnS。  
( s: L7 v, O2 t* H' Z/ J) F, R9 n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  
+ i4 V4 t4 h6 U* k# ?8 G! c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。  
! j# `5 p2 C! Q; M* X0 W, B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  
: s& d% E" R* r  ~; XSO2,造成焊缝中产生气孔和疏松。  9 B# D' ^# M8 @6 {* @1 J& N- ^- x
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  
4 M9 _6 I- h& h  强度要求不十分严格的零件时,可采用含S 高的易切削钢。  
5 i7 j3 F0 u: p# g2 W& V! n

9 a7 h% {  z# S" ?  g$ \桥钢的含硫量较小% l0 z0 @5 [$ t2 O
5、磷(P)  
" ?" g2 y8 m/ O3 ]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  4 C& M# Q$ _& E( r* W; Q
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  
. b& _& M. F+ P5 r2 v' x6 w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  
1 u) d# s; y0 p+ R2 n1 O高切削性能和抗蚀性,故在易切削钢中可适当增加P 含量。  
) m. v6 d8 Q3 {8 ]0 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  
3 M) k4 \- A7 Y. F' g配合其他元素作为合金元素使用。  

( Q7 H7 C- }) C0 D* I
% Y4 F+ Q+ k1 E: t桥钢的含磷量较小( |% c( l4 x2 y# b9 j5 h& ^! U
6、氧(O)  
% r5 Y; B& _: Y. K% k7 s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  - v0 A( Z, S0 m9 U( @' h4 ^
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  
$ f' O. R1 m/ \* S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  ! M% B9 \: V# _7 g
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,  " I) J( m6 C  {1 z
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  
' z) J6 G7 f9 K1 B5 p! f" u& A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 C( }3 w5 s" j9 G( t5 s
7 f# E# g4 {. c8 M0 d* {
两者均未示氧含量& y  ?* k2 v' R1 a
7、氮(N)  , W: ?" j- P5 v. k
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; b  O  x6 C6 ]0 r( s! i0 v  l4 ?, tN 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,  
) y5 N# ^" E8 `2 p  n" s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,  ; d. H/ q6 t3 b4 {) @
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  
' }% h3 \; o; X; o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  
# @* s5 ]4 T: ?# Q( s8 `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  4 ^- [6 b2 ~* `9 g, t
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。

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两者含氮量相同
8 y# F( h0 B3 T" \( i4 y. q
8、铝(Al)  # l7 u1 ~2 A0 s# Z: Y( e
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 H  |, T$ z; q% s
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,  
" }, J; o! g6 J可阻止奥氏体晶粒的长大。  

: t2 y; t$ V, `3 s1 D* _7 }+ Y# P) J* `) z- y" t+ m! ^( {# l& `
两者含铝量一致
. M* t' Z  t; R  n
9、钛(Ti)  
# \* v# m' }! w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  
; X# b7 v  ?  `% z  `量合金元素。  

: X! K/ ]) R* }9 x+ M
% G7 S  K7 D$ _! c合金钢规范中含钛量较大1 f3 [/ v8 |1 Q2 g
10、钒(V)  / e) ~$ q. w; v, X7 N) P: u( r
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  
' b4 i$ L0 M8 D加焊接淬硬倾向,钒也是常用的微量合金元素。  
5 D5 W( _" _% B' T, k
. o" {. }+ h& D$ b- ^/ F) W
合金钢规范中含钒量较大$ M; k8 o2 C# C* z5 K: E) e
11、其它杂质元素  
/ N, E4 V( i' L6 Y$ l- p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  4 x' ~4 |  @+ a
良好作用,Cr 提高钢的淬透性、抗腐蚀稳定性和抗氧化性。  

3 o- x* q# i: j0 s: D+ M; v8 ~/ c3 Y, H. v
桥用钢规范中含 铬 铜较大,两者含镍一致
# k# Z: q2 V9 w! y
5 ]8 T$ }% B$ O7 h, R) c9 e其他方面比较:
. ~, E# d6 h% R2 L( q. q* D- j/ w, {3 T) o$ }
        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
1 u3 B8 ^& @( V. E# w# n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。3 N+ j4 n/ t% s( P
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%
/ [" \- v% _0 N. F, H! x
! ^0 _- Y9 P3 ?2 z4 C9 l0 d7 E4 |       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。
; U' E) q; ]8 j9 o& c0 C' j& 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。; g- J( i8 a* u' r* B' K8 o6 A; ~
" E* d  ^- E) X) t8 K
, `9 R; m" t& D% Q3 }% M3 `" p! }' S

8 Y/ U7 s8 E4 N7 ^) x
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cjcc 发表于 2016-1-29 16:48:09
附上两本规范:+ M% g: P4 @8 b
GBT 714-2008 桥梁用结构钢.pdf (469.05 KB, 下载次数: 28) # |- N8 G. y1 i) |. B% r
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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