2015版《公路钢结构桥梁设计规范》桥梁用结构钢的疑问

《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。

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

附上两本规范：
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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

2 s' H; b$ [0 E% Y1 w; V* o4 Z
红字部分是对两本规范的比较。

一、钢中常存元素对钢性能的影响  
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）、  
( ^# j* S; V& a7 [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  
对钢材性能有很大影响：  
0 z/ W2 j; x9 M0 D/ b$ Z/ n# s1、碳（C）  
- f' I8 j0 S: x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  
1 y. n$ Q  o( V6 I/ r9 B; X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  
( b* B2 H4 R+ i; l2 i* {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  
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  
) _) ?8 \* V+ e; i0 N( @冷加工（冲压、拉拔）性能变坏。  

两本规范中Q345对应质量等级含碳量是相同的。

2、锰（Mn）  
6 H. G5 l: a3 |7 \( k5 @8 o1 Q: Z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  
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  
) @$ X) g$ c3 @# j9 \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  
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。  
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  
0 y. ~2 V9 X9 z* D中。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。  
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  
' ~9 P& a* R" ^, q- `( G- v' t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  
( f0 b2 g/ F# m6 Y0.1%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 O! k% d2 l! B7 g6 b米2，伸长率减小0.4%。  

两本规范中Q345 含锰的上限值相同，低合金钢规范未设下限。

3、硅（Si）  
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  
9 e6 ]2 r7 }- x: |! c0 [' S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  
7 i! f2 s$ n) _5 t( ?7 B2 y4 g  L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  
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  
丝拉拔是有害的。  

桥钢的含硅上限值较大

4、硫（S）  
: C+ O! V) r/ ]% ]7 \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  
9 j1 H8 F+ t, _+ I- vSO2，炼钢时难以除尽。硫以硫化物夹杂的形式存在于固态钢中。  
8 x  W, L4 c" D1 G! Y* 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  
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  
; b+ e2 ?" ]: h以钢液中S 与Mn 优先形成MnS。  
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  
) W3 p1 J; L- n% u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。  
3 h: p/ w9 w) D4 j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  
( K% e* `' s" G# B! ISO2，造成焊缝中产生气孔和疏松。  
  A! M/ C5 x/ D" U$ o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  
  强度要求不十分严格的零件时，可采用含S 高的易切削钢。  

+ Y' {3 ~) F3 q# c, U桥钢的含硫量较小
) ^$ j+ A* k- P8 O( l- k' ?

5、磷（P）  
8 m7 ^4 d* z4 a) \, Y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  
* G7 p1 l3 U3 |" 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  
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  
$ e; o! K: q7 A# B( P高切削性能和抗蚀性，故在易切削钢中可适当增加P 含量。  
9 @1 d' @1 h9 b. 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  
配合其他元素作为合金元素使用。  

; [2 J4 k# G" K4 ]; ~' r8 \# `
$ D2 Y2 R' a  H# F% q) [( J( P4 a2 i2 n桥钢的含磷量较小

6、氧（O）  
! V- N& S7 o! o1 J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  
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  
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  
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 B& g2 }/ z1 Q, r' I( o, l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  
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。  

4 Y3 V; E* A, y- G两者均未示氧含量

7、氮（N）  
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。  
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，  
% L  s7 e4 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，  
" t- O, E+ t- T: a: Z3 Z( p8 M0 {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  
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  
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  
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。

$ s& A4 B  i5 ?' l4 Q) f; d! T* o. r
两者含氮量相同
* }$ _% Q5 K+ ^0 q; B6 T2 d2 P

8、铝（Al）  
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  
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，  
# d' P$ M, _: Q可阻止奥氏体晶粒的长大。  

( H- u: |3 P& r" i% g' ~
两者含铝量一致
; W2 g. }  m* U# X

9、钛（Ti）  
! ]6 t$ R0 Z; T9 t  {/ }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  
; q! {' e9 v/ N4 W$ l量合金元素。  

& [7 Y6 d# a4 e$ t1 I- c合金钢规范中含钛量较大
$ E- n( d& O* g# s8 g7 l2 y

10、钒（V）  
/ ?) G& o+ [% m* [: q+ Q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  
加焊接淬硬倾向，钒也是常用的微量合金元素。  

合金钢规范中含钒量较大

11、其它杂质元素  
9 P$ x# ^, N. I) C" Q7 f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  
良好作用，Cr 提高钢的淬透性、抗腐蚀稳定性和抗氧化性。  

桥用钢规范中含 铬 铜较大，两者含镍一致
& l& U* J9 M& x5 H2 j; C/ Y
" ~, i& H/ `2 [( p2 B9 A) p5 x4 c( Z其他方面比较：

        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
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。
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%
/ l- l, A+ D( ~" z" L
       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。
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。


4 x1 e& g' B$ J# L3 k1 f1 y

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