中国公路学会团体标准编制说明.docx

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中国公路学会团体标准编制说明

《公路桥梁用耐候钢技术指南》

（征求意见稿）

《公路桥梁用耐候钢技术指南》编写组

二〇一八年八月

1工作概况

1.1任务来源

为了解决钢材产能过剩问题，国务院相继出台了若干指导意见（国发〔2013〕41号、国发〔2016〕6号），着力推动钢铁行业供给侧结构性改革，要求大幅提高钢结构应用比例，推进钢材在相关领域的扩大应用和升级。

交通运输部相应发布了交公路发〔2016〕115号文“交通运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见”，大力推进公路钢结构桥梁建设，并建议在合适的地方采用耐候钢制造桥梁。

和普通钢建造桥梁相比，耐候钢建造桥梁具有全寿命周期成本低、对环境无污染、建造速度快等优势。

近年来，我国钢铁企业及一些桥梁设计制造的单位合作相继建造了一些耐候钢桥，积累了一定经验。

但是，由于我国耐候钢建桥起步晚，没有形成系统的标准规范，对耐候钢桥的应用推广造成一定的制约。

因此，有必要尽快形成具有指导性的公路桥梁用耐候钢技术指南，给予在设计选材、钢材生产、产品制造等方面的原则性指导。

随着我国冶金技术的发展及鞍钢等国内大型钢铁企业多年来对耐候钢研究数据的积累及国产高性能钢的品种不断开发，使得新型高性能耐候钢的强度、低温韧性、焊接性能、疲劳性能等较传统耐候钢的实物质量大幅提升，为制订公路桥梁用耐候钢技术指南提供了坚实的基础。

2016年实施的GB/T714-2015版《桥梁用结构钢》标准，在桥梁用钢牌号系列化、高强度化、耐大气腐蚀合金化体系及-60℃低温韧性的等方面，取得了很大的进步，但也同时存在偏于国家基础标准功能、耐候钢没有按照环境的不同提供相应的解决方案、适应性不强等问题，不能够满足钢结构公路桥梁设计领域对耐候钢的需求。

为此，中交公路规划设计院、鞍钢股份有限公司、武汉钢铁有限公司、中国科学院金属研究所、哈尔滨焊接研究院有限公司、上海振华重工（集团）股份有限公司、成都市新筑路桥机械股份有限公司等单位于2017年向中国公路学会提出了《公路桥梁用耐候钢技术指南》标准编制的申请并获批。

此标准编制，在GB/T714-2015版《桥梁用结构钢》国家标准体系的框架内，根据公路桥梁设计行业需求传统及发展趋势，参考国外先进标准（如ASTMA709-2015、EN10025：

2004等），确定了本标准涉及的桥梁用钢强度级别、适用环境以及必须的配套钢铁材料，使本标准能够满足新型耐候钢桥梁的设计和建造要求，以推动我国桥梁设计制造行业及钢铁冶金行业的技术进步，为我国企业加入国际市场竞争创造更有利的条件。

1.2编制单位

中交公路规划设计院有限公司负责中国公路学会团体标准《公路桥梁用耐候钢技术指南》的编制工作，主要参加单位有：

鞍钢股份有限公司、武汉钢铁有限公司、中国科学院金属研究所、哈尔滨焊接院有限公司、上海振华重工（集团）股份有限公司、成都市新筑路桥机械股份有限公司等。

1.3标准编制的主要工作过程及计划

1项目组于2017年7月组织申报标准项目，并进行了起草标准的情况调研、问题分析等准备工作。

22017年10月通过了中国公路学会组织的标准大纲评审，并与中国公路学会签订了标准制修订合同。

32018年5月在鞍钢股份有限公司进行了标准技术研讨会，会上根据中国公路学会标准专家组的意见，相应对标准草案进行了修改完善，基本形成标准征求意见稿。

4计划于2018年四季度完成标准征求意见稿，发出国内征求意见。

5计划于2019年二季度召开标准讨论会，完成标准送审稿。

6计划于2019年二季度完成审定稿，报公路学会。

7划于2019年三季度完成报批稿，报公路学会。

2本标准的制订原则和标准主要技术特点

2.1标准的制定原则

1采纳国内外先进冶金技术成果，借鉴国内外先进标准的原则。

2满足桥梁设计制造领域需求的原则。

以达到“科学、合理、先进、实用”之目的。

3实现产品系列化的原则。

4与现行国家标准主流体系协调一致的原则。

2.2本标准的主要技术特点：

1按照大气环境中腐蚀因子氯离子、二氧化硫的沉积率水平，将适合采用耐候钢的大气环境分为城乡大气环境（包括乡村大气和城市大气区域）、工业大气环境和海洋大气环境三大类，并设置了相应的适用钢种。

由于合金元素在不同环境中所起的作用不同，因此不同环境应用的耐大气腐蚀钢的化学成分有所不同，分别规定了其化学成分。

2在强度级别设置上，根据目前公路钢结构桥梁设计需求及未来发展方向，选定Q345q、Q420q、Q500q和Q690q四种钢级，没有完全照搬GB/T714及国外标准的强度序列设置。

在对低温冲击功的要求上，完全采取了GB/T714-2015中的规定，仍然处于世界同类标准中的引领者。

3在质量等级方面，设置D、E、F三级，并未列入较常用的C级，这是因为不同质量等级对应着钢中有害元素P、S和N不同的含量水平，如果仅仅为了满足冲击韧性要求，C级钢中的有害元素含量可以大大放宽，但是这将会给钢种的耐大气腐蚀性能带来显著不利影响。

4在交货状态设置上，以先进的热机械轧制（TMCP）工艺作为主流，以低碳含量、微合金化与控轧控冷工艺结合的技术路线，保证生产的桥梁用钢具备高强度、高韧性、高焊接性能及优异的耐大气腐蚀性能。

对特殊的级别，也允许采用调质状态或正火状态交货。

5采用耐候钢的免涂装桥梁一般设计使用寿命一百年，所以主要技术指标及化学成分的确定要体现桥梁专用耐候钢要求。

3标准中主要技术内容确定的依据

3.1术语定义

根据GB/T15957-1995《大气环境腐蚀性分类》，大气环境分为：

乡村大气环境：

内陆乡村地区和没有明显腐蚀剂污染的小城镇。

空气清洁，基本上没有工业介质或盐雾污染。

城市大气环境：

没有聚集工业的人口稠密区、存在少量污染的地区。

轻微地被工业性介质所污染。

工业大气环境：

局部或地区性的工业污染物污染的环境。

工业聚集区的环境大气。

海洋大气环境：

近海和海滨地区以及海面上的大气，不包括飞溅区。

在本指南中，鉴于乡村大气环境和城市大气环境的腐蚀因子相差不大，可以用同一种耐候钢，因此二者合并称为城乡大气环境。

在ISO9223-2012中对大气类型及腐蚀因子进行了较为详细的区分（如表1、表2、表3）。

表1ISO9223-2012中由二氧化硫造成的污染分级：

表2ISO9223-2012中由空气中盐分造成的污染分级：

氯化物沉积率mg/（m2.d）

等级

S≤3

3＜S≤60

60＜S≤300

300＜S≤1500

表3ISO9223-2012中典型大气环境示例

根据ISO9223-2012，对本指南中的三种大气的腐蚀因子进行了界定：

城乡大气环境大气腐蚀因子特征：

年均氯离子沉积率小于等于0.03mdd；年均SO2沉积率小于等于0.24mdd。

工业大气环境大气腐蚀因子特征：

年均氯离子沉积率小于等于0.03mdd；年均SO2沉积率大于0.24mdd、小于等于2.2mdd。

海洋大气环境大气腐蚀因子特征：

年均氯离子沉积率大于0.03mdd、小于等于0.6mdd，包括同时存在年均SO2沉积率大于0.24mdd、小于等于2.0mdd的海洋工业大气区域。

耐大气腐蚀钢：

采用GB/T4171-2008《耐候结构钢》，3.1的定义。

3.2订货内容

本标准采用GB/T714-2015版标准的规定。

3.3耐候钢板及型钢

3.3.1关于尺寸、外形、重量及允许偏差

本标准采用GB/T714-2015版标准的规定。

3.3.2钢的牌号和化学成分

3.3.2.1钢的牌号

本标准在延用GB/T714-2015版标准规定的基础上，对于城乡大气环境和工业大气环境用钢，在牌号的尾部分别增加了适用环境标识符号C（表示城乡）、G（表示工业）予以区分。

对于海洋大气环境用钢，则以“耐海洋”三字拼音字头NHY作为标识。

本标准规定的钢牌号分类为：

——按钢级分为：

Q345q、Q420q、Q500q、Q690q。

——按质量级别分为：

D、E、F。

——按适用环境分为：

NHC、NHG、NHY。

3.3.2.2化学成分

1对于城乡大气环境用345-500级别钢，在GB/T714-2015版标准规定的基础上，适当增加了Mn、Ni元素的上限，以便于型钢及F级钢的生产。

690级别及工业大气环境用钢、海洋大气环境用钢的成分则分别来源于正在进行的国家十三五重大专项及企业内部课题研究结果。

2P、S、N、H、B元素还是作为有害元素加以控制。

除了S元素加严外，其余与GB/T714-2015规定一致。

对比如下表4、表5：

表4本指南规定钢中磷、硫、硼、氢、氮含量控制要求

质量等级

化学成分a（质量分数）/%

不大于

0.025

0.010

0.0005

0.0002

0.0080

0.020

0.010

0.015

0.005

a钢中残余元素B、H供方能保证时，可不进行分析；

b当向钢中主动添加元素B时，全部B应不大于0.0025%，且进行分析并填入质量证明书中。

表5GB/T714-2015规定钢中磷、硫、硼、氢、氮含量控制要求

国内外标准化学成分对比见表6，机械性能对比见表7。

3.3.3冶炼方法

炉外精炼方法多种，以满足产品成分、性能及实物质量要求为准。

本标准规定H元素含量，要采用真空脱气等炉外精炼方法，同时要采用Ca处理等方法。

3.3.4交货状态

交货状态的不同，与钢材钢级、质量等级、厚度等直接相关，是生产工艺路线的反映，也是在满足质量设计要求的前提下，生产成本优化的体现。

符合建设节约型社会的要求。

本指南规定以TMCP（热机械轧制）为主，同时对于高强度级别可以辅以回火、正火、调质等工艺。

表6国内外耐候钢化学成分对比表

标准号

牌号

化学成分（质量分数），%

Als

本标准

Q345qNHC

≤

0.11

0.05

～

0.55

0.50

～

1.70

0.25

～

0.55

0.40

～

0.70

0.30

～

0.65

≤

0.10

≤

0.10

≤

0.10

≤

0.03

0.015

～

0.050

≤

0.008

Q420qNHC

≤

0.11

0.05

～

0.55

1.10

～

1.80

0.25

～

0.55

0.40

～

0.70

0.30

～

0.80

≤

0.20

≤

0.10

≤

0.10

≤

0.03

0.015

～

0.050

≤

0.008

Q500qNHC

≤

0.11

0.05

～

0.55

1.10

～

1.80

0.25

～

0.55

0.40

～

0.70

0.30

～

1.10

≤

0.25

≤

0.10

≤

0.10

≤

0.03

0.015

～

0.050

≤

0.008

GB/T714-2015

Q345qNH

≤

0.11

0.15

～

0.55

0.50

～

1.50

0.25

～

0.50

0.40

～

0.70

0.30

～

0.40

≤

0.10

0.01

～

0.10

0.01

～

0.10

0.006

～

0.030

0.015

～

0.050

≤

0.008

Q420qNH

≤

0.11

0.15

～

0.55

0.50

～

1.50

0.25

～

0.50

0.40

～

0.70

0.30

～

0.40

≤

0.20

0.01

～

0.10

0.01

～

0.10

0.006

～

0.030

0.015

～

0.050

≤

0.008

Q500qNH

≤

0.11

0.15

～

0.55

0.50

～

1.50

0.25

～

0.50

0.45

～

0.70

0.30

～

0.45

≤

0.25

0.01

～

0.10

0.01

～

0.10

0.006

～

0.030

0.015

～

0.050

≤

0.008

ASTMA709-11

HPS345WHPS485W

≤

0.11

0.30～0.50

1.10～1.35

厚度大于65

1.10～1.50

0.25～0.40

0.45～0.70

0.25～0.40

0.02～0.08

0.04～0.08

0.010～0.040

≤

0.015

JISG3140-2008

SBHS500W

≤

0.11

0.15～0.55

≤2.0

0.30～0.50

0.45～0.75

0.05～0.30

≤

0.006

JISG3114-2008

SMA490W

SMA570W

≤

0.18

0.15～0.65

≤1.4

0.30～0.50

0.45～0.75

0.05～0.30

BSEN10025-5：

2004

S355J0W

S355J2W

S355K2W

≤

0.16

≤

0.50

～

1.50

0.25

～

0.55

0.40～0.80

≤

0.65

≤

0.30

0.015～0.060

0.02～0.12

0.02～0.10

总Al≥0.020%

≤

0.012

表6国内外耐候钢化学成分对比表（续1）

标准号

牌号

化学成分（质量分数），%

Als

本标准

Q690qNHC

≤

0.11

0.05

～

0.55

1.10

～

1.80

0.25

～

1.20

0.40

～

1.00

0.40

～

1.20

≤

0.60

≤

0.10

≤

0.10

≤

0.03

0.015

～

0.050

ASTMA709-11

HP690W

≤

0.08

0.15～0.35

0.95～1.50

0.90～1.20

0.40～0.65

0.65～0.90

0.40～0.65

0.01～0.03

0.04～0.08

0.020～0.050

≤

0.015

JISG3140-2008

SBHS700W

≤

0.11

0.15～0.55

≤2.0

0.30～1.50

0.45～1.20

0.05～2.00

≤

0.60

≤

0.05

≤

0.006

≤

0.005

表7国内外耐候钢机械性能对比表

标准

牌号

质量等级

交货状态

拉伸试验

V型冲击试验

上屈服强度

ReH，MPa

抗拉强度

Rm，MPa

屈强比

断后伸长率

A，%

试验温度

℃

纵向冲击

吸收能量

厚度≤50mm

厚度≤100mm

不小于

本标准

Q345q

D、E、F

热轧

正火

正火轧制

热机械轧制

345

335

490

0.80

-20、-40、-60

120/100

GB/T714-2008

Q345q

C、D、E

345

335

490

0、-20、-40

120

ASTMA709-11

345

450

34/41

345S

345～450

450

型钢0.85或腰部试样的0.87

20、0、-20

345W

HPS345W

345

485

20、0、-20

表7国内外耐候钢机械性能对比表（续表1）

标准

牌号

质量等级

交货状态

拉伸试验

V型冲击试验

上屈服强度

ReH，MPa

抗拉强度

Rm，MPa

屈强比

断后伸长率

A，%

试验温度

℃

纵向冲击

吸收能量

厚度≤50mm

厚度≤100mm

不小于

EN10025-3：

2004

S355N

S355NL

热轧

正火

正火轧制

热机械轧制

355厚≤16

345厚≤40

335厚≤63

325厚≤80

315厚≤100

470～630

22厚≤63

21厚≤100

20、0、-20

-40（NL）

554740--

63554731

EN10025-4：

2004

S345M

S345ML

355厚≤16

345厚≤40

335厚≤63

325厚≤100

470～630≤40

450～610≤63

440～600≤100

20、0、-20

-40（ML）

554740--

63554731

本标准

Q420q

D、E、F

420

410

550

0.75

-20、-40、-60

120/100

GB/T714-2008

Q420q

D、E、F

420

410

540

-20、-40、-60

120/120/47

EN10025-3：

2004

S420N

S420NL

正火

正火轧制

热机械轧制

420厚≤16

400厚≤40

390厚≤63

370厚≤80

360厚≤100

520～680

19厚≤63

18厚≤100

20、0、-20

-40（NL）

554740--

63554731

EN10025-4：

2004

S420M

S420ML

420厚≤16

400厚≤40

390厚≤63

380厚≤80

370厚≤100

520～680≤40

500～660≤63

480～640≤80

470～630≤100

20、0、-20

-40（ML）

554740--

63554731

本标准

Q500q

D、E、F

热机械轧制

调质

500

480

610

0.80

-20、-40、-60

120/100

GB/T714-2008

Q500q

D、E、F

500

480

600

-20、-40、-60

120/120/47

EN10025-6：

2004（2009）

S500Q

S500QL

S500QL1

调质

500

480

590～770

0、-20、-40

-60

4030----

504030--

60504030

表7国内外耐候钢机械性能对比表（续表2）

标准

牌号

质量等级

交货状态

拉伸试验

V型冲击试验

上屈服强度

ReH，MPa

抗拉强度

Rm，MPa

屈强比

断后伸长率

A，%

试验温度

℃

纵向冲击

吸收能量

厚度≤50mm

厚度≤100mm

不小于

本标准

Q690q

D、E、F

热机械轧制

调质

690

650

770

0.85

-20、-40、-60

120/100

GB/T714-2008

Q690q

D、E

690

650

770

-20、-40、-60

120/120/47

ASTMA709-11

HPS690W

690厚度≤65

620

厚度≤100

760～895≤65

690～895≤100

18厚度≤65

16厚度≤100

0、-20、-40

34厚度≤65

48厚度≤100

EN10025-6：

2004（2009）

S690Q

S690QL

S690QL1

调质

690

650

770～940≤50

760～930≤100

0、-20、-40

-60

4030----

504030--

60504030

3.3.5力学性能

3.3.5.1拉伸性能

屈服强度选用下屈服强度ReL，厚度效应采用GB/T714-2015版标准规定—按照厚度50mm分档，最大厚度规定为100mm。

抗拉强度与伸长率采用GB/T714-2015版标准规定。

3.3.5.2冲击吸收能量值

冲击吸收能量值120J，与GB/T714-2015版标准规定一致。

该规定在国内、外标准中是最高的，主要是为了保证焊接后热影响区的低温韧性能够满足我国桥梁设计规范常见的≥47J的要求。

但是考虑到生产难度及焊接后韧性下降随板厚变化规律，对于厚度16mm以下，冲击吸收能量值允许不低于100J。

3.3.6其它

表面质量、无损检测、试验方法等本标准与GB/T714-2015保持基本一致。

3.4耐候钢焊接材料

3.4.1焊接材料类别

耐候钢焊接材料类别主要考虑到公路桥梁生产所采用的焊接方法一般为焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊，确定耐候钢焊接材料类别为焊条、气体保护焊实心焊丝、气体保护焊药心焊丝、埋弧焊实心焊丝/焊剂、埋弧焊药芯焊丝/焊剂。

同时考虑与耐候钢板等强度匹配的原则，确定了四个强度级别的焊接材料。

3.4.2焊接材料型号

既符合焊接材料型号规定的一般原则，如按熔敷金属力学性能划分，又体现了耐候钢焊接材料的特征，如按城乡大气环境（NHC）、工业大气环境用焊接材料（NHG）、海洋大气环境用焊接材料（NHH）进行划分，并在焊材型号上规定应注明使用环境。

对于埋弧焊焊接材料，标准中规定了埋弧焊丝的型号，埋弧焊丝/焊剂组合型号可参见GB/T5293标准规定执行。

3.4.3熔敷金属化学成分

除了考虑满足基本力学性能外，还重点考虑耐候钢板成分设计、使用环境等，对硫、磷含量的控制达到表5-1中E级耐候钢板的水平。

3.4.4熔敷金属力学性能

编制原则即尽可能达到耐候钢板的性能指标，但一般来说由于热加工过程的较大差异，焊接材料熔敷金属（包括焊缝、热影响区）冲击性能要低于母材。

表5-6中，规定了厚度≤16mm的耐候钢板（-20℃，-40℃，-60℃）韧性大于100J，厚度＞16mm的耐候钢板（-20℃，-40℃，-60℃）韧性大于120J，而在一般的焊接材料标准中，低温韧性规定大于27J，远低于本标准中耐候钢板的韧性指标，同时

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