8J6太钢跨海大桥用不锈钢钢筋关键技术开发及 中国钢铁工业协会.docx

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8J6太钢跨海大桥用不锈钢钢筋关键技术开发及中国钢铁工业协会

推荐2017年度国家科技进步奖项目公示

一、项目名称

跨海大桥用不锈钢钢筋关键技术开发及应用

二、推荐单位意见

海洋环境氯离子浓度高，传统的“碳钢钢筋混凝土+多种表面防腐”技术难以解决长期腐蚀问题，双相不锈钢钢筋以其高耐腐蚀性成为国外海洋建筑工程用先进钢铁材料。

我国在这方面的研究和生产一直是空白，急需开发具有自主知识产权的不锈钢钢筋关键技术，打破国外产品的垄断，并实现工程应用。

2007年以来，太钢瞄准国家重点海洋建筑工程，自主立项，以“产学研用”结合形式，组织围绕海洋建筑用不锈钢钢筋关键技术的联合攻关，形成一整套跨海大桥用不锈钢钢筋专有技术，在国内形成首条不锈钢钢筋专业化生产线，实现高效、高质、多品种、多规格稳定生产。

项目先后开发了1.4301、1.4362、022Cr23Ni4MoN等系列化不锈钢钢筋，在核电、沿海市政道路以及设计寿命120年的跨海大桥（如港珠澳大桥等）工程上实现了10516吨的大规模应用，同时提供了套筒、绑丝等配套产品及服务，近三年新增产值9119万元。

项目形成3项行业标准，授权发明专利7件，发表论文8篇。

国内首家通过了不锈钢钢筋产品、连接、剪切和折弯加工英国CARES认证。

项目总体技术达到国际先进，实物质量达到国际同类产品的先进水平。

该项目的实施，打破了国外垄断，对加快海洋桥梁、港口、岛礁等工程自主设计和建设，促进我国海洋战略实施有重要意义。

该项目内容真实、符合填写要求，申报经各单位协商，完成单位、完成人排序无异议，我会已按要求公示无异议，特推荐国家科学技术进步一等奖。

三、项目简介

进入21世纪，跨海大桥等海洋工程建设对促进我国海洋战略和国民经济发展具有重要意义，但因环境恶劣（Cl-浓度高达20000ppm）、海上施工及维护难度大等因素，大桥桥墩的腐蚀破坏成为跨海大桥长寿命、安全、低成本运行的限制环节，使用传统“碳钢钢筋混凝土+多种表面防腐”技术难以解决，设计寿命50年，且过程维护工作量大成本高。

不锈钢钢筋具有显著优点①高耐腐蚀性（PREN≥18）②高强韧性（Rp0.2≥500MPa、Akv≥200J）③全材料防腐，目前已成为国际建造跨海大桥关键部位材料的最新解决方案，但仅奥托昆普、阿米诺克斯等5家国外企业掌握了其生产及大桥设计应用技术，我国不锈钢钢筋的生产和应用尚处于空白。

2007年以来，项目通过“产学研用”联合攻关，实现了我国不锈钢钢筋从无到有，并在港珠澳跨海大桥、文莱淡布隆跨海大桥等国内外多座设计寿命≥120年的跨海大桥成功应用，取得了四方面重大创新：

1、国内首次建立了海洋混凝土环境不锈钢钢筋品种设计和寿命预测方法，奠定了跨海大桥不锈钢钢筋设计理论基础。

经过系统模拟不锈钢钢筋系列钢种、折弯件、套筒等不同部件在不同Cl-环境下的腐蚀行为和环境适应性，形成了我国第一个不锈钢钢筋混凝土结构的结构设计和施工规范以及应用指南。

2、国际首次提出了高粘结力、高疲劳寿命不锈钢钢筋的肋形设计新理念，研究了不锈钢钢筋表面和肋形对混凝土粘结力及疲劳性能的影响规律，开发了“窄间距、高横肋、大侧角”的特殊肋形结构设计方法，与常规肋形相比，钢筋与混凝土的粘结力提高了35%，疲劳寿命达500万次以上，实现了不锈钢钢筋的节约型使用。

3、开发了奥氏体、双相等系列高强韧不锈钢钢筋关键生产工艺技术，国际上首次实现了φ6-50mm宽规格组距、高效、高质、规模化生产。

建立了以氮为关键强化元素的成分设计与精准控制（±50ppm）模型，开发了连铸坯组织细化控制技术，设计开发了以“中温分级控冷热矫”为核心的宽规格、高强韧轧制新工艺和装备，突破了高强度和高韧性匹配的重大难题，自主集成了国内唯一、国际领先的专业化不锈钢钢筋生产线。

4、突破了跨海大桥用不锈钢钢筋系列应用技术，建立了不锈钢钢筋产品标准和连接技术规范。

开发出特殊牙型角直螺纹不锈钢套筒连接技术，实现了高强度不锈钢钢筋母材与套筒等强连接，开发了钢筋头部镦粗套扣、高精度防回弹折弯等加工技术，保障了跨海大桥高效率、高质量建设。

经专家委员会鉴定，项目总体技术达国际先进，部分指标优于国外。

项目形成我行业标准3项，发明专利7件，不锈钢钢筋、连接件、折弯件组合产品及质量保证体系国际独家通过了钢筋权威认证机构――英国CARES认证。

本项目填补了国内空白，开发的系列不锈钢钢筋在国家超级工程港珠澳大桥、文莱淡布隆跨海大桥、武汉青山长江大桥等工程进行了推广应用，项目总计开发系列不锈钢钢筋10516吨，近三年开发量4164吨，新增产值9119万元。

本项目对提升我国海洋桥梁、港口、岛礁等工程设计和建设水平，具有重大的示范效应和意义。

四、客观评价：

1、科学技术成果鉴定意见

2014年3月7日，山西省科技厅组织有关专家对项目完成的“跨海大桥用双相不锈钢钢筋及应用技术开发”项目进行了科技成果鉴定，形成了如下鉴定意见：

项目针对双相不锈钢的特性，自行设计并建设了一条具有大轧制能力、自动控制多段强冷却、热矫直等特点的φ6-80mm大规格范围高强不锈钢钢筋和棒材联合生产线，实现了直条钢筋、盘卷钢筋和连接件用棒材的低成本、高效一体化生产；开发了双相不锈钢VOD精炼及精确控氮技术、实现高强韧性能的控轧控冷技术、钢筋肋牙和轧辊孔型设计、高效酸洗及表面钝化技术，形成一整套双相不锈钢钢筋生产工艺控制技术；开发了不锈钢钢筋大牙型角螺纹套筒连接、钢筋剪切和折弯加工等双相不锈钢钢筋工程应用配套技术。

产品通过了国际建筑领域权威认证机构英国CARES的认证，制定了不锈钢钢筋产品和连接件标准。

产品已在国家重点工程港珠澳大桥项目实现了规模化应用。

鉴定委员会认为该项目整体上达到国际先进水平。

2、科技查新报告

2016年11月28日由山西省科学技术情报研究所对太钢委托的“跨海大桥用不锈钢钢筋关键技术开发及应用”项目进行了科技查新，查新结论为：

近十几年来，不锈钢钢筋在欧美地区桥梁、港口等建筑工程中得到了迅速的发展和应用。

近年来，在我国香港的3座桥采用了不锈钢钢筋。

但是国内不锈钢钢筋应用实例较少，还没有形成相关的标准及规程。

目前国内有关不锈钢钢筋生产技术的公开报道较少，近年报道中主要为山西太钢不锈钢股份有限公司开发的双相不锈钢钢筋并成功应用于港珠澳大桥。

国外不锈钢螺纹钢筋生产企业主要有奥托昆普公司和ARMINOX公司。

奥托昆普公司两件不锈钢钢筋国际专利，但尚未在中国授权。

本项目主要技术特点为：

1）开发了跨海大桥双相不锈钢钢筋制备技术；2）进行了跨海大桥双相不锈钢钢筋高粘结力钢筋肋形优化设计；3）研制了跨海大桥双相不锈钢钢筋大牙型角高强直螺纹套筒机械连接技术；4）完成了混凝土用热轧不锈钢钢筋行业标准的研究和制定。

检索范围内，尚未见国内外企业开始上述技术研究及应用的公开文献报道。

3、英国CARES认证

英国CARES是钢筋第三方权威认证机构，被多数欧美国家认可。

认证过程非常严格，产品全部在英国独立实验室进行检测。

CARES证书有效期一年，每半年进行一次审核和测试。

目前只有意大利康尼、芬兰奥托昆普、意大利瓦布鲁诺、丹麦阿米诺克斯等企业获得了不锈钢钢筋的CARES认证，而且只限于钢筋产品。

项目开发的1.4362双相不锈钢钢筋在2012年-2016年连续获得CARES认证，而且获得质量保证体系、不锈钢钢筋、连接件、折弯件四个证书，这在国际上是唯一的。

由此表明：

项目技术及产品质量达到了国际先进水平，部分指标达到了国际领先水平。

4、科技支撑计划《港珠澳大桥跨海集群工程建设关键技术研究与示范》子课题二《外海厚软基桥隧转换人工岛设计与施工关键技术》课题验收意见

2013年1月21日，科技支撑计划项目管理小组召开了课题二《外海厚软基桥隧转换人工岛设计与施工关键技术》课题成果咨询会，专家组认为：

课题建立了人工岛围护结构计算载荷取值和整体稳定性简化计算方法，提出了人工岛基坑开挖垂直运输、出运和干作业施工工艺技术，制定了工程应急方案和施工监控标准，建议进一步验证并完善成果。

5、科技支撑计划《港珠澳大桥跨海集群工程建设关键技术研究与示范》子课题三《海上装配化桥梁建设关键技术》课题验收意见

2012年8月24日，科技支撑计划项目领导小组召开了课题三《海上装配化桥梁建设关键技术》课题成果咨询会，专家组认为：

课题对影响埋床法全预制海上桥梁墩台建设的关键设计方法、构造细节、施工工艺和设备进行了大量分析和实验工作，在满足墩台安装和钢管桩设计精度要求基础上，研发了墩台集吊装调位功能为一体的悬吊系统和工具式沉桩系统，在桥梁工程大规模施工中可借鉴和应用。

6、关于“跨海集群工程混凝土结构120年使用寿命保障关键技术”的专家评审意见

2015年6月12日，交通运输部科技司召开了科技支撑计划项目《跨海集群工程混凝土结构120年使用寿命保障关键技术》课题验收会，形成综合意见如下：

课题依托港珠澳大桥工程，在基于可靠度的混凝土结构120年设计使用年限耐久性设计关键技术、保障120年使用寿命的施工与控制关键技术、实际环境和载荷作用下实体工程混凝土结构耐久性评估和再设计技术等方面开展了系统性研究，技术路线和方法正确，获得的了众多创新性成果，在港珠澳大桥等工程建设中进行了示范性应用，对混凝土结构耐久性技术发展具有重要推进作用，经济、社会效益显著。

7、检测报告

经国家认定的第三方检验机构（国家建筑钢材质量监督检验中心和国家建筑工程质量监督检验中心）检验报告表明：

项目开发的1.4162（美标2102）、1.4362（美标2304）、1.4462（美标2205）等系列不锈钢钢筋产品的化学成分及各项性能符合国际通用先进标准BS6744要求，完全满足跨海大桥等重点工程要求。

同时附有一份国外的不锈钢钢筋产品质量保证书，可见项目产品达到且部分指标优于国外。

8.国内外重要科技奖励

序号

类别

评价单位

时间

1

冶金科学技术一等奖

中国钢铁工业协会

中国金属学会

2014年8月

五、推广应用情况：

山西太钢不锈钢股份有限公司瞄准国家重点海洋建筑工程，以“产学研用”形式，组织优势单位围绕海洋建筑用不锈钢钢筋关键技术联合攻关。

形成一整套跨海大桥用不锈钢钢筋专有技术，通过对不锈钢VOD精炼及精确控氮、轧制自动控制多段强冷却、高强韧组织控制、直螺纹套筒机械连接、折弯加工等技术研究，在山西太钢不锈钢股份有限公司实现了应用，项目形成行业标准3项，发明专利7件，形成了不锈钢钢筋、折弯、连接套筒、绑丝等全部配套产品的生产加工能力。

先后开发了1.4301（美标304）、1.4162（美标2102）、1.4362（美标2304）、1.4462（美标2205）等系列化不锈钢钢筋，实现了不锈钢钢筋及其配套产品的批量生产，生产技术经济指标及产品实物质量达到了国际先进水平。

太钢的不锈钢钢筋先后在核电、沿海市政道路及以设计寿命120年的港珠澳大桥为代表的跨海大桥工程上实现了大规模应用。

本项目对提升我国海洋桥梁、港口、岛礁等工程设计和建设水平，具有重大的示范效应和意义。

六、主要知识产权证明目录：

知识产权类别

知识产权具体名称

国家（地区）

授权号

授权日期

证书编号

权利人

发明人

发明专利有效状态

发明专利

一种双相不锈钢方坯的加热方法

中国

ZL201110343469.1

20130522

1200233

山西太钢不锈钢股份有限公司

叶文学、杨丽俊、姚文峰、李颖

授权

发明专利

不锈螺纹钢的轧制设备及方法

中国

ZL201210139278.8

20140625

1427068

山西太钢不锈钢股份有限公司

岳中庆、罗悦、李颖、朱拥民、叶文学、姚文峰、黄昌义、赖义、芦涛、石奇良、张勇利

授权

发明专利

一种双相不锈钢连铸的方法

中国

ZL201210213497.6

20140416

1385558

山西太钢不锈钢股份有限公司

张增武、刘亮、陈景锋、