桥梁用结构钢 编制说明

编制说明一、工作概况1、任务来源随着我国冶金技术的发展和我国桥梁设计、建造要求的提高，以及国产桥梁钢新钢种不断出现、新的产线不断建成，生产工艺不断地优化，实物质量大幅提升，为修订桥梁用结构钢国家标准提供了坚实的基础。2016年实施的GB/T714—2015《桥梁用结构钢》标准，在牌号系列化设置方面取得了很大的进步，但钢种的使用环境、屈强比大小等方面的规定比较欠缺和不合理；同时随着冶金行业的进步，钢种也存在着推陈出新。为了提升我国桥梁钢品质，淘汰落后钢种，弥补缺少的技术指标、修订不合理的指标势在必行，只有这样才能推进我国高品质桥梁钢的工程应用，助力我国大跨度桥梁的建设。根据国标委发【2023】63号“国家标准化管理委员会关于下达2023年第四批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知”，计划编号：20232239-T-605《桥梁用结构钢》的修订工作，计划于2025年4月完成。此次修订标准的目的是为了满足新型现代化大型桥梁的设计和建造要求的条件下，推动企业技术进步。2、主要工作过程起草(草案、调研)阶段:2023年，鞍钢股份有限公司接到项目任务后，及时与相关单位沟通协调成立了标准编制组。工作组对国内外桥梁用结构钢产品和技术现状与发展情况进行全面调研，同时广泛搜集各国船级社船规、国内外相关标准和技术资料，进行了大量的研究分析、资料查证工作，结合实际应用经验，进行全面总结和归纳，于2023年1月形成了《桥梁用结构钢》标准标准草案。征求意见阶段:2024年5月7日，起草单位在广东阳江市组织召开了标准讨论会，就标准修订框架和内容进行研讨，在此基础上起草单位完成了标准征求意见稿。2024年7月22日，由全国钢标委钢板钢带分委员会秘书处将标准征求意见稿和编制说明发送到钢板钢带分委员会委员及有代表性的标准相关方广泛征求意见，同时在《钢铁标准网》网站上公开征求社会意见。截止2024年9月21日，共发函×个单位，收到×个单位回函，其中×个单位提出了×条意见或建议(见《意见汇总处理表》)。3、主要参加单位和工作组成员及其所做的工作本标准由鞍钢股份有限公司、冶金工业信息标准研究院等单位共同起草。主要成员:杨颖、张哲、朴志民、管吉春等。所做的工作:朴志民任工作组组长，主持全面协调工作，负责对各阶段标准的审核；杨颖为本标准主要执笔人，负责本标准的具体起草与编制；张哲、管吉春负责国内外相关技术文献和资料的收集、分析及资料查证；张哲、管吉春负责对国内外产品和技术的现状与发展情况进行全面调研。二、标准编制原则本标准在修订过程中，遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、不断完善”的原则，注重标准修订与技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合，本着先进性、科学性、合理性和可操作性以及标准的目标、统一性、协调性、适用性、一致性和规范性的原则来进行本标准的修订工作。三、主要修订内容说明1规范性引用标准主要对引用的GB/T223系列标准中的个别标准进行调整，以适应成分含量的要求；增加以GB/T41749《热轧型钢表面质量一般要求》引用标准。2术语和定义删除了正火、修订了热机械轧制和耐大气腐蚀钢术语定义。正火和正火轧制钢在目前桥梁钢订货中几乎没有，因为随着热机械轧制工艺的日趋成熟，目前桥梁钢几乎全部是热机械轧制生产，为了顺应桥梁钢的发展，本次修订删除了不再应用的正火牌号钢种，因此也相应的删除了正火术语定义。热机械轧制术语的修订主要参考欧标EN10025-4《结构钢热轧产品第4部分：热机械轧制可焊接细晶粒结构钢交货技术条件》（2019+A1）版中3.1节“热机械轧制”术语定义。具体定义如下：在一定温度范围内进行最终变形的轧制工艺，变形后可带有增加冷却速率的工艺，这种轧制工艺可使材料具有某些特性，而该特性不能单纯的通过热处理获得与复制，也称做TMCP轧制。通过专家讨论本次修订将耐大气腐蚀钢的定义进行了补充，指出通过添加一定数量的合金元素后，可以使钢的表面形成致密锈层的钢才可称为耐大气腐蚀钢。因为大气环境有很多分类，相应的耐大气腐蚀钢是有环境使用限制的，为了避免混淆和错误的理解，特别提出本标准里的耐候钢只包含耐城乡大气环境和工业大气环境腐蚀的钢，同时在资料性能附录A中给出了两种环境的的界定。修订后的耐大气腐蚀钢具体定于如下：在钢中加入一定数量的合金元素，如P、Cr、Ni、Cu、Mo等，使其在金属基体表面上形成致密锈层，以提高耐大气腐蚀性能的钢。耐大气腐蚀钢也称耐候钢，代号：NH。3牌号表示方法本次修订在牌号表示方法上与2015版标准保持一致，仅修改了部分文字描述，更便于理解。修订后如下：钢的牌号由代表屈服强度的“屈”字汉语拼音首位字母、规定最小屈服强度值、“桥”字的汉语拼音首位字母、质量等级符号等四个部分组成。当以热机械轧制状态交货的钢板，且要求具有耐候性能及厚度方向性能时，则在上述规定的牌号后分别加上耐候（NH）及代表厚度方向（Z向）性能级别的代号。4钢的牌号和化学成分4.1钢的牌号根据近些年国内新的高强度桥梁结构用钢的开发情况和实物质量稳定状况，以及TMCP轧制工艺的不断发展，生产500MPa及以上高强度牌号钢日趋成熟；同时考虑到公路桥梁中经常会使用到390MPa级钢。因此本次标准修订热机械轧制钢新增加了Q390q、Q550q、Q620q、Q690q共计4个钢级，耐大气腐蚀钢增加了1个Q390qNH钢级。本标准规定的钢牌号分类为：——按钢级分为9个钢级：Q345q、Q370q、Q390q、Q420q、Q460q、Q500q、Q550q、Q620q、Q690q；——按类别分为：l热机械轧制钢（Q345q、Q370q、Q390q、Q420q、Q460q、Q500q、Q550q、Q620q、Q690q共9个钢级l调质钢（Q500q、Q550q、Q620q、Q690q共4个钢级l耐大气腐蚀钢（Q345qNH、Q370qNH、Q390qNH、Q420qNH、Q460qNH、Q500qNH、Q550qNH与2015版相比的变化：——取消了热轧或正火钢牌号；——热机械轧制钢增加了Q390q、Q550q、Q620q、Q690q钢级；其中Q390q的质量等级为C级、D级和E级，其余钢级的质量等级为D级、E级和F级；——耐大气腐蚀钢增加了Q390qNH钢级，其质量等级为D级、E级和F级。4.2化学成分与2015版相比，化学成分变化如下：——热轧或正火钢化学成分删除；——热机械轧制钢增加了Q390q、Q550q、Q620q、Q690q四个钢级的成分范围。Q390q成分体系与Q370q成分体系一致；Q550q成分体系与Q500q成分体系一致，Q620q和Q690q成分体系主要引用T/CISA161—2021《高性能桥梁用钢板及焊材》中Q690q成分体系，具体详下见表1；——经过专家讨论对于热机械轧制钢，各牌号中的Mn元素下限进行了放宽，降低到0.80%，主要考虑Mn含量的降低可以降低钢板的淬硬倾向，更易于焊接；——热机械轧制钢、调质钢、耐大气腐蚀钢对于Nb、V、Ti组合加入时实物要求表述容易引起歧义，对其进行了修订，具体为“钢中Al、Nb、V、Ti可单独或组合加入，单独加入时，应符合表中规定；组合加入时，应至少保证一种合金元素含量达到表中下限规定，而上限不做限制，但要求Nb+V+Ti≤0.22%”。——耐大气腐蚀钢增加了Q390qNH钢级，其成分示于表2，同时明确了所有耐候钢的耐腐蚀性指数I值应≥6.0，I值的计算公式参见附录A。表1热机械轧制钢增加的四个钢级成分CMnNbVAlsN0.80~~~~0.010~—0.80~0.80~~0.015~0.15~经供需双方协商，锰含量最大可到2.00%。钢中Al、Nb、V、Ti可单独或组合加入，单独加入时，应符合表中规定；组合加入时，应至少保证一种合金元素含量达到表中下限规定，而上限不做限制，但Nb+V+表2Q390qNH耐大气腐蚀钢化学成分化学成分（质量分数）/%CMnVNAls~~~~~~~~~4.3各牌号钢的焊接性评价根据专家讨论意见，本次修订了焊接性评价部分，按类别和厚度组距的不同，相应的规定了钢的碳当量和Pcm值，与2015版相比，具体变化如下：a）碳含量＞0.12%的热机械轧制钢和调质钢，仍然采用碳当量（CEV）进行评价，仅增加了Q390q碳当量指标，具体见表3，该指标主要是参考了GB/T1591—2018《低合金高强度结构钢》表6中Q390M碳当量的最小值而确定的。表3Q390q碳当量 b）碳含量≤0.12%的热机械轧制钢采用Pcm进行评价，本次修订增加Q390q钢级，同时所有钢级均按照厚度组距修订了相应的Pcm值，具体见表4。表4热机械轧制钢裂纹敏感性指数c）本次修订增加了耐大气腐蚀钢的焊接裂纹敏感性指数（Pcm）评价指标，具体见表5。表5耐大气腐蚀钢裂纹敏感性指数5交货状态交货状态与钢级、质量等级、厚度等具有直接相关，是生产工艺路线的反映，也是在满足质量设计要求的前提下，生产成本优化的体现，也符合建设节约型社会的要求。因为本次修订取消了热轧、正火牌号，钢板的交货状态是热机械轧制（TMCP）、热机械轧制（TMCP）+回火及调质，共计3种。根据用户的需求，经过专家讨论推荐了热机械轧制钢和耐大气腐蚀钢的交货状态，形成了资料附录C，具体示于下表6。表6推荐的交货状态Q345qNH、Q370qNH、Q390qNH、Q4Q345qNH、Q370qNH、Q390qNH、Q4>50mm～150mmQ460q、Q500q、Q550q、Q6206力学性能6.1Q390q、Q390qNH钢力学性能相比2015版，本次修订增加了公路桥梁经常使用的390MPa级桥梁钢（Q390q和Q390qNH）。参考GB/T1591—2018《低合金高强度结构钢》标准制定了拉伸性能指标，而质量等级C、D、E相对应的冲击功值仍然按照原有桥梁钢标准为120J，具体见表7。表7Q390q、Q390qNH力学性能指标率KV/J>50~>100~C—0DE6.2拉伸取样方向2015版标准中规定了拉伸取横向试样，这仅适用钢板和钢带，对于型钢并不适用，因为受形状影响，轧制出的型材无法取出标准的横向拉伸试样，只能取纵向拉伸试样。因此本标准修订了拉伸取样方向，并写在表8脚“注b”当中——“钢板和钢带的拉伸试验取横向试样，型钢的拉伸试验取纵向试样。钢板和钢带是否检验纵向拉伸性能，供需双方需协商确定”。6.3质量等级F级钢的冲击吸收能量值讨论会确定：考虑到钢板焊接后仍然能够保持较好的冲击韧性，2015版标准中，屈服强度500MPa及以上牌号的桥梁钢，-60℃条件下的冲击吸收能量偏低。因此参考美国船级社船规（ABS2020《材料和焊接规范第2部分》)和挪威船级社船规（DNVGL-OS-B101-2020《海洋工程用标准金属材料部分》）中钢板冲击吸收能量均为屈服强度的1/10。以此为依据本次标准修订对Q500q及以上钢级，质量等级为F级钢的冲击功值最终采纳为屈服强度的1/9，具体数值示于表8。表8屈服强度500MPa以上F等级桥梁钢冲击功指标FFFF6.4质量等级为C、D、E级钢的冲击吸收能量值在Q∕CR9211-2015《铁路钢桥制造规范》钢材焊接工艺评定部分中,专门对厚度≤20mm的薄规格钢板冲击功值要求下调至27J，具体详见下表9。这说明“制造规范”对薄规格钢板焊缝的冲击功指标要求较低，2015版桥梁钢国标对母材的冲击功要求120J以上过高；因此造成桥梁制造指标和材料指标的匹配不合理。考虑到标准制定的科学性，避免资源上的不必要浪费，在合理满足用户使用要求的前提下，本次标准修订对薄规格钢板的冲击功指标进行了调整，并写在了表8脚注C中，具体是“冲击试验取纵向试样,钢板厚度≤12mm时，质量等级C、D、E的钢，表中规定的冲击吸收能量标准值由120J降为80J。表9焊接接头的冲击功规定值6.5屈强比2015版标准的资料性附录B中仅列出Q345q、Q370q、Q420q三个钢级屈强比指标。经过专家讨论，本次标准修订增加了部分牌号的屈强比。主要的变化是除调质钢外，推荐了345MPa～500MPa级桥梁钢的屈强比指标并形成了附录D，具体详见下表10；同时还规范了屈强比的定义，为钢材的下屈服强度（R）和其抗拉强度（R）之比。表10除调质钢外推荐钢的屈强比指标屈强比（R/R）注：屈服现象不明显时，可用R代替R。7表面质量2015版标准中，对于钢材的表面质量要求执行GB/T14977《热轧钢板表面质量的一般要求》标准，但该标准仅适用于板材，并不适用于型钢。因此对此部分进行了修订，在7.6.5节中这样表述“经供需双方协商，钢板表面质量可执行GB/T14977的规定，型钢表面质量可执行GB/T41749的规定”。本版资料性附录A是在2015年附录C的基础上修订得来的，保留了2015版附录C中关于耐候性指数评价公式（即I值计算公式）与合金成分适合范围，增加了对城乡大气环境和工业大气环境的定义。该部分定义主要参考了国标GB/T19292.1-2018《金属和合金的腐蚀大气腐蚀性第1部分：分类、测定和评估》和团标T/CHTS20013—2021《公路桥梁用耐候钢》，具体定义如下：（1）城乡大气环境包括乡村大气环境和城市大气环境：a)乡村大气：远离城市的内陆乡村地区和没有明显腐蚀剂污染的小城镇的环境大气，空气清洁，基本上没有工业介质或盐雾污染。b)城市大气：没有聚集工业的人口稠密区及城市边沿地区存在少量污染的环境大气，轻微地被工业性介质所污染。城乡大气环境特征：年均Cl-沉积率≤3mg/（m2·d年均SO2沉积率≤24mg/（m2·d潮湿时间≤5500小时（全年温度＞0℃,且相对湿度＞80%的时间）。（2）工业大气环境：由局部或地区性的工业污染物污染的环境大气，即工业聚集区的环境大气。在工厂集中的工业区域内，具有工业性介质如SO2、H2S、NH3、煤灰等污染严重的大气条件。大气中的腐蚀性成分以硫化物（主要是SO2）为主，对钢的大气腐蚀影响最为显著。工业大气环境特征：年均Cl-沉积率≤3mg/（m2·d年均SO2沉积率＞24～80mg/（m2·d潮湿时间≤5500小时（全年温度＞0℃,且相对湿度＞80%的时间）。9附录B2015版标准附录A中的相关标准牌号对照表，其引用的标准版本号比较老旧，因此将其更新到最新版，并调整了附录排序后形成附录B；其中2019版欧标EN10025-4中增加了S500M、S500ML钢，按照相应的强度级别补充修订了“相关标准牌号对照表”。对照表中其它引用的国外钢牌号没有任何变化，因此保持不变。随着桥梁制造技术的发展，新型钢种的需求不断提升，耐海洋大气腐桥梁钢和纵向变厚度桥梁钢相继被应用，同时也制定了相关团体标准，为了扩大本桥梁钢标准使用范围，形成了附录E“其它类型桥梁钢的订货补充”。对于这种新型的桥梁钢建议参考T/CISA073—2020《桥梁用耐