工程常用钢材及试验项目毕业论文.docx
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工程常用钢材及试验项目毕业论文
工程常用钢材及试验项目毕业论文
1绪论
1.1钢材的发展
近二十年的迅速发展，基本形成了钢结构产业，其产业链与国民经济建设中的许多产业密切相关。
钢结构产量、产业规模、市场开发应用世界第一。
其装备、制造及安装技术基本达到了国际水平，部分企业甚至超过发达国家的企业水平。
已经建立或正在探索新兴钢结构制造业的创新发展道路，也是行业“十二五”目标之一。
近代由于钢铁工业的技术进步，钢材的匀质、强韧、可焊性的提高使钢材得到更广泛的应用。
高层钢结构建筑480m台北101大厦、492m上海环球金融中心，北京国家体育场、九江长江大桥等更是见证了钢材的优越性。
政府加强了钢结构发展的政策引导和支持，积极扩展建筑钢结构用钢材的品种，提高产品性能。
研究和开发高性能建筑专用钢材系列产品，包括优质焊接结构钢、高强度优质厚板、热成型管材、优质可焊铸钢等。
扩大冷弯型钢和热轧H型钢的品种和规格，包括大截面冷弯管材、大截面H型钢和轻型H型钢等。
合理推广采用耐候钢、耐火钢、z向钢和药芯焊条等。
大力推动建筑钢结构的发展，进一步提高应用技术水平。
高层和超高层建筑优先采用合理的钢结构或钢筋—混凝土结构体系。
大跨度建筑积极采用空间网格结构、立体桁架结构。
随着钢材产量和质量持续提高，其价格正逐步下降，钢结构的造价也相应有较大幅度的降低。
展望未来，随着经济建设的蓬勃发展和交流的进一步扩大，要建造更多的高层建筑、桥梁和大型公共场所等大空间和超大空间建筑物的需求十分旺盛。
这将为钢结构的发展提供更多的机会，钢材产业兴旺发展的新局面就在眼前。
1.2钢的分类
按不同方式钢可以有很多种分类。
一、按是否加入合金元素,可分为碳素钢和合金钢；碳素钢按含碳量高低又可分为：
低碳钢C≤0.25%、中碳钢0.25%≤C≤0.60%、高碳钢C>0.60%；合金钢按钢中所含的主要合金元素不同，可分为锰钢、硅钢、硼钢等。
二、按炼钢炉设备的不同，可分为转炉钢、电炉钢、平炉钢。
三、按脱氧程度分类又分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。
四、按质量分可分为：
（1）普通钢S≤0.05%，P≤0.045%；
（2）优质钢S≤0.035%，P≤0.035%；
（3）高级优质钢S≤0.030%，P≤0.030%。
五、按用途可以分为结构钢（结构钢包括碳素结构钢和合金结构钢，碳素结构钢一般S≤0.055%，P≤0.045%，优质碳素结构钢S、P含量均小于0.040%）、合金结构钢、工具钢和特殊性能钢。
1.3钢材在工程中的特殊要求
随着钢材应用的日益广泛对钢材的性能要求越来越高从安全性与经济性考虑：
高强度、高韧性、低屈强比；从改善加工性考虑：
良好的焊接性能；从耐久性与安全性考虑：
耐蚀性、耐候性、耐火性、抗震性。
随着工艺节奏越来越紧凑，在面对建筑结构用钢要求越来越苛刻的同时，还面临着节约资源与减低成本的压力，因此钢材生产必须走低成本、高效能的工艺路线。
2混凝土用钢筋
混凝土钢筋大致分为三个部分：
热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋、钢筋焊接网。
钢筋混凝土常用的钢筋为热轧钢筋、冷拉钢筋、热处理钢筋等，一般按外形可分为光面筋及变形钢筋（螺纹筋、月牙纹筋等）。
要求此类钢筋有足够的强度和一定的塑性，要求钢筋在断裂前应有足够的变形，具有可焊性和与混凝土的足够的握裹力。
大型预应力混凝土构件常采用高强度钢丝或钢铰线作为主要受力钢筋。
预应力混凝土用钢丝具有强度高、柔性好、无接头等优点。
2.1热轧光圆钢筋
2.1.1定义
热轧光圆钢筋（hotrolledplainbars）是指经热轧成型，横截面通常为圆形，表面光滑的成品钢筋；特征值（characteristic）是指在无限多次的检验中，与某一规定概率所对应的分位值。
2.1.2分级、牌号
钢筋按屈服强度特征值分为235、300级；钢筋牌号的构成及其含义见表2-1。
表2-1钢筋牌号的构成及其含义
产品名称
牌号
牌号构成
英文字母含义
热轧光圆
钢筋
HPB235
由HPB+屈服强度特征值构成
HPB-热轧光圆钢筋（HotrolledPlainBars）
HPB300
2.1.3尺寸、外形、重量及允许偏差
1、公称直径范围及推荐直径
钢筋的公称直径范围为6mm~22mm，一般推荐的钢筋公称直径为6mm、8mm、10mm、12mm、16mm、20mm。
2、公称横截面面积与理论质量
钢筋的公称横截面面积与理论质量列于表2-2。
表2-2钢筋的公称横截面面积与理论质量
公称直径/mm
公称横截面面积/mm2
理论质量/（kg/m）
6（6.5）
28.27（33.18）
0.222（0.260）
8
50.27
0.395
10
78.54
0.617
12
113.1
0.888
14
153.9
1.21
16
201.1
1.58
18
254.5
2.00
20
314.2
2.47
22
380.1
2.98
注：
表中理论质量按密度为7.85g/cm3计算，公称直径6.5mm的产品为过渡性产品
3、尺寸允许偏差
光圆钢筋的直径允许偏差和不圆度应符合表2-3的规定。
表2-3光圆钢筋的直径允许偏差和不圆度
公称直径/mm
允许偏差/mm
不圆度/mm
6（6.5）
8
10
12
±0.3
≤0.4
14
16
18
20
22
±0.4
4、长度及允许偏差
（1）长度：
钢筋可按直条或盘卷交货。
直条钢筋定尺长度应在合同中说明。
（2）长度允许偏差：
按定尺长度交货的直条钢筋其长度允许偏差范围为0～+50mm。
5、弯曲度和端部
直条钢筋的弯曲度应不影响正常使用，总弯曲度不大于钢筋总长度的0.4%。
钢筋端部应剪切正直，局部变形应不影响使用。
重量及允许偏差钢筋按实际质量交货，也可按理论质量交货。
直条钢筋实际质量与理论质量的允许偏差应符合表2-4的规定。
盘重：
按盘卷交货的钢筋，每根盘条重量应不小于500kg，每盘重量应不小于1000kg。
表2-4直条钢筋实际质量与理论质量的允许偏差
公称直径/mm
实际质量与理论质量的偏差/%
6～12
±7
14～22
±5
2.1.4力学性能、工艺性能
钢筋的屈服强度Rel、抗拉强度Rm、断后伸长率A、最大力总伸长率Agt等力学性能特征值应符合表2-5的规定。
表2-5所列各力学性能特征值，可作为交货检验的最小保证值。
表2-5各力学性能特征值
牌号
Rel/
MPa
Rm/
MPa
A/
%
Agt/
%
弯芯直径180°
d-弯芯直径
a-钢筋公称直径
不小于
HPB235
235
370
25.0
10.0
d=a
HPB300
300
420
1、根据供需双方协议，伸长率类型可从A或Agt选定。
如伸长率类型未经协议确定，则伸长率采用A，仲裁检验时采用Agt。
2、弯曲性能
按表2-5规定的弯芯直径弯曲180°后，钢筋受弯曲部位表面不得产生裂纹。
2.1.5试验
1、检验项目
每批钢筋的检验项目，取样数量和试验方法应符合表2-6的规定。
表2-6检验项目、取样数量和试验方法
序号
检验项目
取样数量
取样方法
试验方法
1
化学成分
1
GB222
GB223
2
拉伸
2
任取两根截取
GB228
GB1499.1
3
冷弯
2
任取两根截取
GB232
GB1499.1
4
尺寸
逐支
——
GB1499.1
5
表面
逐支
——
肉眼
6
重量偏差
GB1499.1
GB1499.1
GB1499.1
2、尺寸测量
钢筋直径的测量应精确到0.1mm。
3、重量偏差的测量
测量钢筋偏差时，试样应从不同根钢筋截取，数量不少于5支，每支试样长度不小于500mm。
长度应逐支测量，应精确到1mm。
测量试样总质量时，应精确到不大于总质量的1%。
钢筋实际重量与理论重量的实际偏差（%）按公式（2-1）计算：
（2-1）
2.1.6试验方法
1、拉伸试验
（1）试样的制备
任选两根钢筋切取。
在切取试样时，应将钢筋端头的500mm去掉后再切取两个试样，试样长500mm。
（2）试验方法
应使用例如楔形夹头、螺纹夹头、套环夹头等合适的夹具夹持试样。
应尽最大努力确保夹持的试样受轴向拉力的作用。
塑性范围平行长度的应变速率不应超过0.008/s,弹性范围如试验不包括屈服强度或规定强度的测定，试验机的速率可以达到塑性范围内允许的最大速率。
对于呈现明显屈服（不连续屈服）现象的金属材料，从记录的力－延伸或力—位移曲线图，或从测力度盘，读取过了屈服阶段之后的最大力（见下表）；对于呈现无明显屈服（连续屈服）现象的金属材料，从记录的力—延伸或力—位移曲线图，或从测力度盘，读取试验过程中的最大力。
最大力除以试样原始横截面积（S0）得到抗拉强度。
图2-2最大力Fm
2.1.7检验规则
1、交货检验
交货检验适用于钢筋验收批的检验。
2、组批规则
最大力Fm
（1）钢筋应按批检查和验收，每批由同一牌号、同一炉罐号、同一规格的钢筋组成，且质量不大于60t，超过60t的部分，每增加40t（或不足40t的余数），增加一个拉伸和弯曲试验试样。
（2）允许由同一牌号、同一冶炼方法、同一浇注方法的不同炉罐号组成混合批，但各炉罐号含碳量之差不大于0.02%，含锰量之差不大于0.15%，混合批的重量不大于60t。
3、复验
（1）试验单元是单件产品时，应对不合格项目做相同类型的双倍试验，双倍试验应全部合格，否则产品应拒收。
（2）如果试验单元不是由单件产品组成，除非另有协议，供方可以将抽样产品从试验单元中挑出，也可不挑出：
1）若抽样产品从试验单元中挑出，检验代表应随机从同一试验单元中选出另外两个抽样产品，然后从两个抽样产品中分别制取的式样，在与第一次试验相同的条件下再做一次同类型的试验，其试验结果应全部合格；
2）若抽样产品不从试验单元中挑出，应从同一批中再任取双倍数量的试样进行该不合格项目的复验。
复验结果应全部合格。
2.2热轧带肋钢筋
2.2.1定义
普通热轧钢筋是指按热轧状态交货的钢筋，其金相组织主要是铁素体加珠光体，不得有影响使用性能的其他组织存在；细晶粒热轧钢筋是指在热轧过程中，通过控扎和控冷工艺形成的细晶粒钢筋，其金相组织主要是铁素体加珠光体，不得有影响使用性能的其他组织存在，晶粒度不粗于9级。
图2-3热轧带肋钢筋
2.2.2分类、牌号
钢筋按屈服强度特征值分为335、400、500级。
表2-7钢筋类别、牌号
类别
牌号
牌号构成
英文字母含义
普通热轧钢筋
HRB335
由HRB+规定的屈服强度最小值构成
HRB-热轧带肋钢筋的英文（Hotrolledribbedbars）缩写
HRB400
HRB500
细晶粒热轧钢筋
HRBF335
由HRBF+规定的屈服强度最小值构成
HRBF-在热轧带肋钢筋的英文缩写后加细的英文（Fine）首位字母
HRBF400
HRBF500
2.2.3力学性能
钢筋的屈服强度Rel、抗拉强度Rm、断后伸长率A、最大力总伸长率Agt等力学性能特征值应符合表的规定，表2-8所列各力学性能特征值，可作为交货检验的最小保证值。
表2-8力学性能特征值
牌号
Rel/
MPa
Rm/
MPa
A/
%
Agt/
%
不小于
HRB335
HRBF335
335
455
17
7.5
HRB400
HRBF400
400
540
16
HRB500
HRBF500
500
630
15
2.2.4工艺性能
1、弯曲性能
按表规定的弯芯直径弯曲180°后，钢筋受弯曲部位表面不得产生裂纹。
表2-8弯曲指标
牌号
公称直径a
弯芯直径
HRB335
RRB335
6-25
28-40
40-50
3d
4d
5d
HEB400
RRB400
6-25
28-40
40-50
4d
5d
6d
HRB500
RRB500
6-25
28-40
40-50
6d
7d
8d
2、反向弯曲性能
（1）钢筋可进行反向弯曲性能试验，
（2）反向弯曲试验的弯芯直径比弯曲试验相应增加一个钢筋公称直径，
（3）反向弯曲试验：
先正向弯曲90°后再反向弯曲20°，两个弯曲角度均应在去载之前测量，经反向弯曲试验后，钢筋受弯曲部位表面不得产生裂纹。
2.2.5试验方法
每批钢筋的检验项目，取样数量和试验方法应符合表2-9的规定
表2-9热轧带肋钢筋检验项目、取样方法及数量
序号
检验项目
取样数量
取样方法
试验方法
1
化学分析
熔炼分析）
1
GB/T20066
GB/T223
GB/T4336
2
拉伸
2
任选两根钢筋截取
GB/T228
3
弯曲
2
任选两根钢筋截取
GB/T232
4
反向弯曲
1
/
YB/T5126
5
疲劳试验
供需双方协议
6
尺寸
逐支
/
/
7
表面
逐支
/
目视
8
重量偏差
/
9
晶粒度
2
任选两根钢筋截取
GB/T6349
注：
对化学分析和拉伸试验结果有争议时，仲裁试验分别按GB/T223、GB/T228进行
2.2.6检验规则
1、交货检验
交货检验适用于钢筋验收批的检验。
2、组批规则
（1）钢筋应按批检查和验收，每批由同一牌号、同一炉罐号、同一规格的钢筋组成，且质量不大于60t，超过60t的部分，每增加40t（或不足40t的余数），增加一个拉伸和弯曲试验试样。
（2）允许由同一牌号、同一冶炼方法、同一浇注方法的不同炉罐号组成混合批，但各炉罐号含碳量之差不大于0.02%，含锰量之差不大于0.15%，混合批的重量不大于60t。
3、复验
（1）复检一般要求：
当一次或几次试验的结果不符合要求时，特殊情况除外（如果试验结果与交货的钢种规定值偏离很大，有理由怀疑产品以混号，此时可要求重新分类和返修），可以要求按非序贯试验和序贯试验规定进行复验。
但当出现白点时不允许复验。
（2）非序贯试验：
如果不合格的试验结果不是由平均值计算出的，而是从试验中测得的，仅规定单个值（例如拉伸试验、弯曲试验或末端淬透性）时，应采用下列方法：
1）试验单元是单件产品，应对不合格项目做相同类型的双倍试验，双倍试验应全部合格，否则产品拒收。
2）如果试验单元中不是单件产品组成，例如同一轧制批，铸造批或热处理状态组成，除非另有协议，供方可以将抽样产品从试验单元中挑出，也可不挑出。
①如果抽样产品从试验单元中挑出，检验代表应随机从同一试验单元中选出另外两个抽样产品。
然后从两个抽样产品中分别制取的试样，在与第一次试验相同的条件下再做一次同类型的试验，其试验结果应全部合格。
②如果抽样产品保留在试验单元中应按1）的步骤进行。
但是重取的试样必须有一个是从保留单元中的抽样产品上切取的，其试验结果应全部合格。
（3）序贯试验：
按序贯方法得到的试验结果不合格时，按下列要求进行：
将试验结果不合格的抽样产品挑出报废，按非序贯试验1）规定的方法，在试验单元剩余部取两个抽样产品，在每个抽样产品上各选取新的一组三个试样，这两组试样的试验结果均应符合非序贯试验1）的规定，不能再用非序贯试验2）的规定。
2.3钢筋焊接网
2.3.1定义
钢筋焊接网是指纵向钢筋和横向钢筋分别以一定的间距排列且互成直角、全部交叉点均用电阻点焊方法焊接在一起的网片，如图所示：
图2-4钢筋焊接网
2.3.2试验方法
1、检验项目
每批钢筋焊接网的检验项目，取样方法和试验方法应符合表2-10的规定。
表2-10钢筋焊接网试验项目、试验数量、取样方法
序号
试验项目
试验数量
取样方法
试样方法
1
拉伸试验
2个
两个方向各截取一个试样
GB/T228.1
2
弯曲试验
2个
GB/T232
3
抗剪力试验
3个
两个方向任意截取三个试样
GB/T228.1
4
重量偏差
GB/T1499.3—2010
5
网片尺寸
逐片
GB/T1499.3
6
网片表面
目视
2、常规检验
（1）组批规则
钢筋焊接网应按批进行检查和验收，每批应由同一型号、同一原材料来源、同一生产设备并在同一连续时段内制造的钢筋焊接网组成，重量不大于60t。
（2）复验
钢筋焊接网的拉伸、弯曲和抗剪力试验结果如不合格，则应从该批钢筋焊接网中任取双倍试样进行不合格项目的检验、复验结果全部合格时，该批钢筋焊接网判定为合格。
3钢结构用钢
钢结构用钢包括型钢、钢板和钢管。
型钢按照钢的冶炼质量不同，型钢分为普通型钢和优质型钢；普通型钢按其断面形状又可分为工字钢、槽钢、角钢、圆钢等。
型钢的截面形状较为简单，便于轧制，构件间相互连接也比较方便，主要用于建筑中的主要承重结构及辅助结构，各种规格的型钢可组成各种形式的钢结构。
工字钢、槽钢、角钢广泛应用于工业建筑和金属结构，如厂房、桥梁、船舶、农机车辆制造、输电铁塔，运输机械，往往配合使用。
扁钢在建筑工地中用作桥梁、房架、栅栏、输电船舶、车辆等。
圆钢、方钢用作各种机械零件、农机配件、工具等。
钢板有厚钢材、薄钢板和扁钢（带钢）三种规格。
根据不同的分类方法有不同的分类：
如：
按厚度分类：
薄板、中板、厚板和特厚板；按生产方法分类：
热轧钢板和冷轧钢板；按用途分类：
桥梁钢板、锅炉钢板、造船钢板、装甲钢板、汽车钢板、屋面钢板、结构钢板、电工钢板（硅钢片）、弹簧钢板、耐热钢板、合金钢板等。
钢管根据方法，分无缝钢管和焊接钢管。
无缝钢管是由优质碳素钢或合金钢制作，有热扎和冷拔两种。
焊接钢管按表面处理的不同分为镀锌钢管和不镀锌钢管两种。
3.1型钢
3.1.1工字钢
1、工字钢的简介
图3-1工字钢
工字钢也称钢梁（英文名称IBeam），是截面为工字形的长条钢材。
工字钢分普通工字钢、轻型工字钢和H形钢三种。
其规格以腰高（h）×腿宽（b）×腰厚（d）的mm数表示，如“工160×88×6”，即表示腰高为160mm、腿宽为88mm、腰厚为6mm的工字钢。
工字钢广泛用于各种建筑结构、桥梁、车辆、支架、机械等。
工字钢示意图如图3-1：
2、工字钢性能比较
1、工字型钢不论是普通型还是轻型的，由于截面尺寸均相对较高、较窄，故对截面两个主袖的惯性矩相差较大，因此，一般仅能直接用于在其腹板平面内受弯的构件或将其组成格构式受力构件。
对轴心受压构件或在垂直于腹板平面还有弯曲的构件均不宜采用，这就使其在应用范围上有着很大的局限。
2、H型钢属于高效经济裁面型材（其它还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等），由于截面形状合理，它们能使钢材更高地发挥效能，提高承裁能力。
不同于普通工字型的是H型钢的翼缘进行了加宽，且内、外表面通常是平行的，这样可便于用高强度螺栓和其他构件连接。
其尺寸构成合理系列，型号齐全，便于设计选用。
3.1.2槽钢
槽钢是截面为凹槽形的长条钢材。
规格表示方法，如120×53×5，表示腰高120mm，腿宽为53mm的槽钢，腰厚为5mm的槽钢，或称12#槽钢。
腰高相同的槽钢，如有几种不同的腿宽和腰厚也需在型号右边加abc予以区别，如25a#25b#25c#等。
槽钢分普通槽钢和轻型槽钢。
热轧普通槽钢的规格为5#－40#。
经供需双方协议供应的热轧变通槽钢规格为6.5#-30#。
槽钢主要用于建筑结构、车辆制造和其它工业结构，槽钢还常常和工字钢配合使用。
图3-2槽钢
3.1.3角钢
角钢俗称角铁、是两边互相垂直成角形的长条钢材，有等边角钢和不等边角钢之分。
角钢示意图如图3-3。
等边角钢的两个边宽相等。
其规格以边宽×边宽×边厚的mm数表示。
如“∠30×30×3”，即表示边宽为30mm、边厚为3mm的等边角钢。
也可用型号表示，型号是边宽的厘米数，如∠3#。
型号不表示同一型号中不同边厚的尺寸，因而在合同等单据上将角钢的边宽、边厚尺寸填写齐全，避免单独用型号表示。
热轧等边角钢的规格为2#-20#。
图3-3角钢
1、角钢的外观质量要求
角钢的表面质量在标准中有规定，一般要求不得存在使用上有害的缺陷，如分层、结疤、裂缝等。
角钢几何形状偏差的允许范围在标准中也有规定，一般包括弯曲度、边宽、边厚、顶角、理论重量等项，并规定角钢不得有显著的扭转。
2、角钢的化学成分检验：
1、成分指标：
角钢的化学成分属一般结构用轧制钢材系列，主要检验指标为C、Mn、P、S四项。
根据牌号不同，含量各有差别，大致范围为C<0.22%、Mn：
0.30~0.65%、P<0.060%、S<0.060%。
2、检验方法：
检测上述化学成分时，常用的标准检验方法有GB223、JISG1211—1215、BS1837、BS手册19、ГОСТ22536等。
3、角钢的机械性能检验
1、检验方法：
（1）拉伸试验方法。
常用的标准检验方法有GB/T228-2002、JISZ2201、JISZ2241、ASTMA370、ГОСТ1497、BS18、DIN50145等；
（2）弯曲试验方法。
常用的标准检验方法有GB/T232-1999、JISZ2204、JISZ2248、ASTME290、ГОСТ14019、DIN50111等。
2、性能指标：
考核角钢性能的检验项目主要为拉伸试验和弯曲试验。
指标包括屈服点、抗拉强度、延伸率及弯曲合格等项。
3.1.4圆钢
1、圆钢的定义和分类
圆钢是指截面为圆形的实心长条钢材。
其规格以直径的mm数表示，如“50”即表示直径为50mm的圆钢。
圆钢分为热轧、锻制和冷拉三种。
热轧圆钢的规格为5.5~250mm。
其中：
5.5~25mm的小圆钢大多以直条成捆供应，常用作钢筋、螺栓及各种机械零件；大于25mm的圆钢，主要用于制造机械零件或作无缝钢管坯。
2、圆钢与其它钢筋的区别：
（1）外型不一样，圆钢外型光圆，无纹无肋，其它钢筋表面外型有刻纹或有肋，这样就造成圆钢与混凝土的粘结力小，而其它钢筋与混凝土的粘结力大。
（2）成份不一样，圆钢（一级钢）属于普通低碳钢，其它钢筋多为合金钢。
（3）强度不一样，圆钢强度低，其它钢强度高，即直径大小相同的圆钢与其它钢筋相比，圆钢所能承受的拉力要比其它钢筋小，但圆钢的塑性比其它钢筋强，即圆钢在被拉断前有较大的变形,而其它钢筋在被拉断前的变形要小得多。
3、尺寸、外形、重量及允许偏差
（1）尺寸及允许偏差
圆钢公称直径及允许偏差应符合表3-1的规定；圆钢的不圆度应不大于公称直径公差的75%；圆钢的通常长度为2m~10m。
根据用户要求并在合同中注明，
可供应8m~10m范围内定尺或倍尺，其允许偏差为+50mm。
表3-1圆钢公称直径及允许偏差
直径（mm）
允许偏差（mm）
130
±1.4
153
±2.0
（2）外形：
圆钢的每米弯曲度应不大于6mm,总弯曲不得大于总长度的0.6％；圆钢两端的切斜应不大于圆钢公称直径的30％。
（3）重量：
圆钢按实际重量交货。
4、技术要求
钢的牌号及化学成分（熔炼分析）应符合表3-2的规定；圆钢的成品化学成分与表3-2规定值之间的允许偏差按GB
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