《大跨度铁路桥梁用钢》标准编制说明

一、任务来源本文件由中国特钢企业协会提出并归口，冶金工业规划研究院作为标准组织协调单位。根据中国特钢企业协会团体标准化工作委员会团体标准制修订计划，由中国宝武集团鄂城钢铁有限公司、中铁大桥勘测设计院集团有限公司、中铁山桥集团有限公司、冶金工业规划研究院等单位共同参与起草，计划于2021年四季度前完成《大跨度铁路桥梁用钢》标准的制定工作。二、制定本文件的目的和意义近十几年来，铁路桥梁向大跨度、重载荷、高速度方向飞速发展，芜湖长江大桥主跨312米，天兴洲长江大桥主跨504米，大胜关长江大桥主跨336×2米，铜陵长江大桥主跨630米，沪苏通长江公铁大桥采用主跨1092米，它们的设计速度最高达到350Km/h。为实现高速列车的运行需求，必须对配套的材料进行系统的升级换代研究。伴随冶金技术的发展，国内外的桥梁工程用钢向高强、高韧及焊接性优异的方向发展，先后开发出345~690MPa级高性能桥梁用钢，实现了工程应用。中国宝武生产的TMCP态高性能桥梁钢Q500qE、Q690qE，屈服强度分别达到500MPa、690MPa级别，具备-40℃低温韧性优良，同时具备良好的耐腐蚀性能、焊接性能等应用性能，可有效降低桥梁钢结构自重，节能减排效果显著。在标准供给领域，现有国行标GB/T714-2015《桥梁用结构钢》、TB/T3556-2020《铁路桥梁用结构钢》技术指标较通用，无法适用于指导大跨度铁路桥梁用钢生产制造，因此根据桥梁工程应用领域对铁路桥梁用钢专用性能的实际需要，有必要联合主要下游用户，在现有技术的基础上，共同开发体现产品专用性的高水平团体标准，实现科技成果产业化、市场化。该项目属于《国家标准化体系建设发展规划（2016-2020年）》中重点领域--材料--新型功能材料、先进结构材料等标准研制。适用于各类大跨度斜拉、悬索桥梁钢结构工程用钢板，属于工程用结构钢范畴。内容包括：纳入Q345MPa~Q690MPa级铁路桥梁用钢；确定各牌号钢种成分范围和性能要求；屈强比推荐值；耐腐蚀性指数推荐值；可选的特殊要求等。三、标准编制过程2021年11月，中国特钢企业协会团体标准化工作委员会（以下简称团标委）秘书处给各位委员发出团体标准立项函审单。到立项函审截止日期，没有委员提出不同意见。2021年12月，团标委正式下达立项计划，组成了标准起草组，提出了标准编制计划和任务分工，并开始标准编制工作。2022年1月：进行了起草标准的调研、问题分析和相关资料收集等准备工作，完成了标准制定提纲、标准草案。2022年2月：召开标准启动会，围绕标准草案进行了讨论，并按照与会意见和建议进行了修改。2021年~月：形成征求意见稿并发出征求意见。2021年月：完成征求意见处理、形成标准送审稿。2021年月：完成该标准审定会和标准报批稿，上报中国特钢企业协会审批。2021年月：完成该标准发布、实施。四、标准编制原则充分考虑大跨度铁路桥梁用钢产品的高质量需求，联合下游企业协同攻关，采用标准化手段助力大跨度铁路桥梁用钢高质量发展，展现我国高强钢先进技术水平。本文件以满足下游行业对桥梁钢发展趋势要求为前提，充分提高标准的市场适应能力，填补标准领域空白；通过对下游用钢行业的研究，了解大跨度铁路桥梁用钢产品的实际需求，确定各项技术指标，满足下游行业生产需要，建立彼此之间的联系，扩大影响力。五、标准的研究思路及内容（一）编制思路《大跨度铁路桥梁用钢》标准的设计与编制主要以问题与需求为导向，切实从铁路桥梁钢生产需要出发，进一步确定化学成分控制指标、力学性能等技术指标要求，强化细分领域标准的指导意义。通过制定满足市场创新需要，并具有科学、合理、全面、可操作性的标准，助力大跨度铁路桥梁用钢的高质量供给，提升作业的安全性和可靠性。本文件在参考GB/T714-2015《桥梁用结构钢》、TB/T3556-2020《铁路桥梁用结构钢》的基础上，结合实际生产的特殊需要，对牌号、化学成分、力学性能等技术指标进行了加严和扩展，增强了原料生产制造商与下游行业的联系，使标准更具有针对性和实用性。（二）标准技术框架本文件包含以下部分前  言1范围2规范性引用文件3术语和定义 4牌号表示方法 5订货内容6尺寸、外形、重量7技术要求8试验方法9检验规则10包装、标志及质量证明书附录A钢板不平度分级附录B钢板屈强比推荐值（三）标准技术内容1.范围本文件规定了大跨度铁路桥梁用钢的术语和定义、牌号表示方法、订货内容、尺寸、外形、重量及允许偏差、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志及质量证明书。本文件适用于大跨度铁路桥梁用厚度为6mm～150mm的钢板（以下简称钢板）。2.规范性引用文件按GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的有关规定。术语和定义GB/T714规定的术语的定义适用于本文件。4.牌号表示方法本章节参照GB/T714的有关要求，并给出大跨度桥梁用钢示例。5.订货内容本章节对订货的合同或订单内容提出要求，应包含：a)本文件编号；b)产品名称；c)牌号；d)规格；e)尺寸、外形精度要求；f)交货重量（或数量）；h)交货状态；i)其他特殊要求。6.尺寸、外形、重量本章节参考GB/T714的有关要求，在GB/T709的基础上，增加不平度分级的具体规定，见表1。表1钢板板不平度分级钢板公称厚度/mm不平度mm/m1档2档3档＞6~8≤5≤5≤3＞8~150≤5≤3≤3Q460q及以上级别钢板的不平度需经供需双方协议规定。7技术要求7.1牌号及化学成分7.1.1本章节综合参考GB/T714的有关要求，加严C、D级S、P元素控制指标，添加N元素控制指标。考虑到C元素对铸坯偏析以及焊接性能的影响，根据正火钢的生产实绩，适当加严了C元素的指标。热机械轧制钢中500MPa级在实际生产应用中已趋成熟，其实物性能水平可达到550MPa级水平，690MPa级钢亦实现了首次应用，考虑到标准的一惯性及指导性作用，为更好地服务于桥梁制造行业，参考其它通用性标准，增加550MPa级牌号。对于调质钢而言，目前国内无铁路桥梁工程相关应用，国外工程应用的牌号一般选取的是国ASTM、EN标准，设计技术人员主管意愿上倾向于不使用调质钢种，因此建议暂时取消调质钢。化学成分同国标相近牌号对比见下表1-表5。表1磷、硫、硼、氢、氮成分对比标准对比质量等级化学成分（质量分数）（％）PSaBbHbN不大于本文件C0.0250.0150.00050.00020.0080GB/T7140.0300.025-本文件D0.0200.0100.00050.00020.0080GB/T7140.0250.020-本文件E0.0200.0100.00050.00020.0080GB/T7140.0200.010-本文件F0.0150.0060.00050.00020.0080GB/T7140.0150.006-a厚度方向性能钢板中的S含量应符合GB/T5313的规定。b钢中残余元素B、H供方能保证时，可不进行分析。表2热轧钢化学成分对比标准对比牌号质量等级化学成分（质量分数）（％）CSiMnNbaVaTiaAlsbCrNiCu不大于不大于本文件Q345qCDE0.160.550.90~1.600.005~0.0600.010~0.0800.006~0.0300.010~0.0450.300.300.30GB/T714CDE0.180.550.90~1.600.005~0.0600.010~0.0800.006~0.0300.010~0.0450.300.300.30本文件Q370qCDE0.170.551.00~1.600.005~0.0600.010~0.0800.006~0.0300.010~0.0450.300.300.30GB/T714CDE0.180.551.00~1.600.005~0.0600.010~0.0800.006~0.0300.010~0.0450.300.300.30a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，且Nb+V+Ti≤0.22%。b当采用全铝（Alt）含量计算时，全铝含量应为0.015~0.050%。表3正火钢化学成分对比标准对比牌号质量等级化学成分（质量分数）（％）CSiMnNbaVaTiaAlsbCrNiCuN不大于不大于本文件Q345qCDE0.170.550.90~1.600.005~0.0600.010~0.0800.006~0.0300.010~0.0450.300.300.30GB∕T714CD0.180.550.90~1.600.005~0.0600.010~0.0800.006~0.0300.010~0.0450.300.300.30本文件Q370qCDE0.170.551.00~1.600.005~0.0600.010~0.0800.006~0.0300.010~0.0450.300.300.30GB∕T714CDE0.180.551.00~1.600.005~0.0600.010~0.0800.006~0.0300.010~0.0450.300.300.30a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，且Nb+V+Ti≤0.22%。b当采用全铝（Alt）含量计算时，全铝含量应为0.015~0.050%。表4热机械轧制钢化学成分牌号质量等级化学成分（质量分数）（％）CSiMnaNbbVbTibAlscCrNiCuMo不大于不大于Q345qCDE0.140.550.90~1.600.010~0.0900.010~0.0800.006~0.0300.010~0.0450.300.300.30-Q370qCDE1.00~1.60Q420qDEF0.111.00~1.700.500.300.20Q460q0.25Q500q0.800.700.30Q550q1.00a经供需双方协议，锰含量最大可到2.00%b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，且Nb+V+Ti≤0.22%。c当采用全铝（Alt）含量计算时，全铝含量应为0.015~0.050。表5耐大气腐蚀钢化学成分牌号质量等级化学成分a、b、c（质量分数）（%）CSiMndNbVTiCrNiCuMoAls本文件Q345qNHDEF≤0.110.15~0.501.10~1.500.010~0.1000.010~0.0100.006~0.0300.40~0.700.30~0.400.25~0.50≤0.100.015~0.050Q370qNH≤0.15Q420qNH≤0.20Q460qNH0.45~0.700.30~0.45Q500qNH≤0.25Q550qNHGB/T714Q345qNHDEF≤0.110.15~0.501.10~1.500.010~0.1000.010~0.1000.006~0.0300.40~0.700.30~0.400.25~0.50≤0.100.015~0.050Q370qNH≤0.15Q420qNH≤0.20Q460qNHQ500qNH0.45~0.700.30~0.450.25~0.55≤0.25Q550qNHa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，且Nb+V+Ti≤0.22%。b钢水应对硫化物夹杂进行改性处理。c耐候钢耐腐蚀性的评定按GB/T714执行。d当卷板状态交货时Mn含量下限可至0.50%。e当采用全铝（Alt）含量计算时，全铝含量应为0.020~0.055%。7.1.2碳当量本章节结合铁路桥梁工程实际技术指标要求，在GB/T714的基础上适当加严碳当量指标和裂纹敏感性指数，对比见下表6~7。表6各牌号钢种碳当量要求标准对比交货状态牌号碳当量CEV（质量分数）（%）厚度≤50mm50mm＜厚度≤100mm100mm＜厚度≤150mm本文件热轧或正火Q345q≤0.42≤0.44协议Q370q≤0.43≤0.45GB/T714Q345q≤0.43≤0.45Q370q≤0.44≤0.46本文件热机械轧制Q345q≤0.38≤0.40Q370q≤0.38≤0.40Q420q≤0.43≤0.44Q460q≤0.45≤0.46Q500q≤0.48≤0.49Q550q≤0.49≤0.50GB∕T714Q345q≤0.38≤0.40Q370q≤0.38≤0.40表7各牌号钢种裂纹敏感系数要求裂纹敏感性指数对比Pcm（质量分数）（％）不大于牌号Q345qQ370qQ420qQ460qQ500qQ550q本文件0.200.200.220.230.240.25GB/T7140.200.200.220.230.250.257.2冶炼方法本章节规定钢由转炉或电炉冶炼，并经炉外精炼。7.3交货状态本章节在GB/T714 的基础上，结合铁路桥梁钢345~500MPa级钢种的实际应用技术要去，加严相关规定。增加“热机械轧制状态交货的钢材，强度级别为Q345q或Q370q、厚度为32mm及以上和强度级别大于Q370q、厚度20mm及以上的钢板应进行回火处理”、耐候钢的交货状态应为热机械轧制（TMCP）和热机械轧制+回火（TMCP+T）等内容。7.4力学性能本章节在参考GB/T714的有关要求的基础上，根据铁路桥梁工程实际应用过程中的技术要求，充分考虑钢铁企业提出的生产实际过程中的薄规格冲击韧性难度问题，调整了薄规格钢板的冲击韧性要求，增加了钢板抗拉强度的上限要求。对比见下表8。表8钢板力学性能牌号质量等级拉伸试验a、b冲击试验c下屈服强度ReLMPa抗拉强度RmMPa断后伸长率A%温度℃纤维断面率dFA%冲击吸收能量KV2J厚度≤50mm50mm＜厚度≤100mm100mm＜厚度≤150mm≤16mm≥16mm不小于不小于不小于Q345qC345335305490~610200-100120D-20E-40Q370qC370360-510~630200-100120D-20E-40Q420qD420410-540~66019-2085100120E-40F-60-47Q460qD460450-570~69018-2080100120E-40F-60-47Q500qD500480-630~75018-2075100120E-40F-60-47Q550qD550530-660~80016-20-100120E-40F-6047a当屈服不明显时，可测量Rp0.2代替下屈服强度。b拉伸试验取横向试样。c冲击试验取纵向试样。d对厚度不大于12mm的钢板，不要求纤维断面率；厚度不大于32mm的钢板，纤维断面率应满足表中要求；厚度大于32mm的钢板，纤维断面率应不小于70%，420MPa级及以上钢种部分质量等级纤维率数据要求待试验验证后再修订。针对不同级别钢种重新给出钢板屈强比推荐值，（附录A表A.1）。表9钢板屈强比推荐值牌号屈强比（ReL/Rm）不大于Q345q≤0.85Q370q≤0.85Q420q≤0.85Q460q≤0.86Q500q~Q550q协议注：屈服现象不明显时，可用Rp0.2代替ReL。7.5耐腐蚀性能本章节参照GB/T714的有关规定，见附录B。7.6表面质量本章节参照GB/T714的有关规定。7.7无损检测本章节参照GB/T714的有关规定。7.8特殊要求本章节规定可对钢的非金属夹杂物和其它项目做特殊要求。8.试验方法8.1本章节规定钢的化学成分试验方法应按GB/T4336、GB/T20123、GB/T20124、GB/T20125或通用方法的规定进行，但仲裁时应按GB/T223.5、GB/T223.12、GB/T223.14、GB/T223.19、GB/GB/T223.26、GB/T223.62、GB/T223.63、GB/T223.64、GB/T223.72、GB/T223.78、GB/T223.79、GB/T223.81、GB/T223.82、GB/T