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。
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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

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


; d# t( O& @$ w+ I4 b& |0 q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  
3 R9 k" l% a4 w4 A0 \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）、  
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  
+ X' c5 F, h7 W, z9 ^' N2 w对钢材性能有很大影响：  
1、碳（C）  
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  
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  
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  
( l# ?6 |5 j2 S9 e1 R8 M7 s. a9 c2 W冷加工（冲压、拉拔）性能变坏。  

2 j( Y2 ?+ ^% x+ `5 W2 j两本规范中Q345对应质量等级含碳量是相同的。

2、锰（Mn）  
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  
# @, N; o: h* B) g$ H8 y$ s$ O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  
6 p1 k8 ?3 e* B# Y/ w5 ]" v0 Y: s0 j6 @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  
2 k( f+ c) W* W5 R6 T% K8 L$ y中。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。  
+ ?- w3 I/ W2 `5 w" ~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  
/ N# \& U3 I7 x" |  W9 \+ 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  
3 P7 ~1 _* L0 j: s3 c0.1%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/  
米2，伸长率减小0.4%。  

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1 Z/ r% r& {3 _( e+ |0 M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  
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  
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  
9 N  W$ m" S$ K, Y' 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  
丝拉拔是有害的。  

# m! i# ~, I$ I% b: W桥钢的含硅上限值较大

4、硫（S）  
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  
6 Y5 p# ?( j5 hSO2，炼钢时难以除尽。硫以硫化物夹杂的形式存在于固态钢中。  
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  
# ^) @6 ]: {0 J& e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  
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。  
: d  c; [% G, h! {4 c7 r. _. ~: i* 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  
SO2，造成焊缝中产生气孔和疏松。  
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  
) r, U) A8 E+ H" _+ X  强度要求不十分严格的零件时，可采用含S 高的易切削钢。  

桥钢的含硫量较小

5、磷（P）  
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  
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  
- a0 e/ ?( g6 I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  
, q5 R' P  R! V( N: X高切削性能和抗蚀性，故在易切削钢中可适当增加P 含量。  
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  
  M* l$ w) s2 M9 ~% N1 C( u3 S配合其他元素作为合金元素使用。  

桥钢的含磷量较小

6、氧（O）  
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  
" X* o/ }9 g) x9 W" v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  
, q! t+ E. K0 }4 y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，  
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  
/ c0 O. i) O: l  n8 r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。  

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3 l: x5 X2 F/ i+ s' p: L0 i$ v0 U两者均未示氧含量
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7、氮（N）  
& {  \" ]% i; ~4 z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，  
2 |- g# k% \7 \/ K7 U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，  
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  
# e% x! Q. \! W# Z9 h  g7 i/ t( X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。

两者含氮量相同
& r" i8 W! I. y0 P0 W( b

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  
" }8 N9 Y) f/ u! ]; @% \9 r4 I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，  
& X! B5 b% c+ r8 J8 K可阻止奥氏体晶粒的长大。  

! n8 {6 M% f9 S' m/ V' a
! s3 @3 V) |: a+ O1 T2 Q0 Z两者含铝量一致
+ _' A* z! }; u2 {! [! F

9、钛（Ti）  
6 F# T  u; o9 h: V4 n. t8 y% Z# V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  
7 |1 e2 k5 P5 R% H' }# J量合金元素。  

! ~8 w7 B# K# {! a
合金钢规范中含钛量较大
! y& k9 `' |4 t& J4 o4 T6 R4 ^

10、钒（V）  
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。  

& G  b+ m/ X: s/ ^- O! R- U
; f7 Q# b( h* W1 c合金钢规范中含钒量较大

11、其它杂质元素  
0 E- K' e% B7 h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  
$ h: F9 E2 Q0 s  [8 b& c2 \良好作用，Cr 提高钢的淬透性、抗腐蚀稳定性和抗氧化性。  

$ U5 i; p: z5 w9 q
桥用钢规范中含 铬 铜较大，两者含镍一致
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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
6 m( k+ v' f6 z2 [% C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。
$ ?/ ]' r6 F% }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%

) d. V, |$ o/ ?0 t7 y       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。
" V- \0 ?) i/ B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。

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1 }, S$ ~8 n  |  j( e5 N+ z

附上两本规范：
GBT 714-2008 桥梁用结构钢.pdf (469.05 KB, 下载次数: 28)

2016-1-29 16:47 上传

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GBT 1591-2008 低合金高强度结构钢.pdf (714.14 KB, 下载次数: 31)

2016-1-29 16:47 上传

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