我國(guó)橋梁用鋼現(xiàn)狀及耐候橋梁鋼發(fā)展

1、我國(guó)橋梁用鋼現(xiàn)狀及耐候橋梁鋼發(fā)展摘要：我國(guó)橋梁用鋼強(qiáng)度等級(jí)與韌性不斷提高，焊接性能持續(xù)改善，鋼板的適宜厚度逐步提高。鐵路橋梁用鋼、公路橋梁用鋼、跨海大橋用鋼成為我國(guó)橋梁用鋼的主體。順應(yīng)時(shí)代發(fā)展要求的高性能耐候橋梁鋼將是我國(guó)橋梁用鋼發(fā)展的主要方向。耐候橋梁鋼在我國(guó)已經(jīng)有所應(yīng)用，但需要系統(tǒng)建立或健全使用耐候橋梁鋼的相關(guān)國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。  關(guān)鍵詞：橋梁，鋼，耐候 1、前言 建國(guó)以來，我國(guó)的橋梁建設(shè)事業(yè)有了很大的發(fā)展。新設(shè)計(jì)、新材料、新工藝的廣泛采用，使得我國(guó)橋梁的設(shè)計(jì)建造水平不斷提高。懸索橋、斜拉橋、拱橋、梁橋，都展示出各自的獨(dú)特魅力。 我國(guó)鐵路橋梁的發(fā)展自1

2、957年的武漢長(zhǎng)江大橋(A3)開始，經(jīng)歷南京長(zhǎng)江大橋(16Mnq)，九江長(zhǎng)江大橋(15MnVNq)到1998年的蕪湖長(zhǎng)江大橋(14MnNbq)，經(jīng)過四個(gè)標(biāo)志性的階段，各階段都代表了一個(gè)時(shí)期的橋梁技術(shù)的發(fā)展水平和冶金技術(shù)的發(fā)展水平。鐵路橋梁由鉚接、栓焊發(fā)展到蕪湖長(zhǎng)江大橋的整體焊接節(jié)點(diǎn)，鋼梁的跨度也由128米發(fā)展到312米。已建成的亞洲最大的公路鐵路兩用橋蕪湖長(zhǎng)江大橋，其主跨達(dá)到312米，集數(shù)十項(xiàng)世界領(lǐng)先技術(shù)為一體，標(biāo)志著我國(guó)鐵路橋梁的制造技術(shù)已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。正在建設(shè)的南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋(WNQ570)，是我國(guó)第一條大跨度高速鐵路橋梁，橋面為四線高速鐵路和兩線地鐵，設(shè)計(jì)時(shí)速為300km/h，更

3、是奠定了我國(guó)橋梁行業(yè)在國(guó)際上的領(lǐng)先地位。 公路橋梁自上世紀(jì)50年代至80年代經(jīng)歷了預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁式(鋼構(gòu))橋到預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝上梁式(鋼構(gòu))橋后，80年代末隨著大跨度公路橋梁的建造，鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)代索橋(斜拉、懸索)顯示出強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)力，得到快速發(fā)展。在不足10年的時(shí)間，國(guó)內(nèi)相繼建造了10余座世界級(jí)的大跨度斜拉及懸索橋。南京長(zhǎng)江二橋及武漢長(zhǎng)江三橋?yàn)槭澜绲谌偷谒拇?國(guó)內(nèi)第一、二)斜拉橋，其中南京長(zhǎng)江二：橋采用全焊結(jié)構(gòu)代替了以往的栓焊鋼箱梁，跨度達(dá)到628米，標(biāo)志中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)公路橋梁建設(shè)水平已達(dá)到世界先進(jìn)水平。 我國(guó)跨海橋梁也有了飛速的發(fā)展，我國(guó)第一條跨海大橋東海大橋總長(zhǎng)約為31公

4、里。大橋按雙向六車道加緊急停車帶的高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)車速80公里/小時(shí)。即將竣工的杭州灣跨海大橋全長(zhǎng)36公里，其中橋長(zhǎng)35.7公里，雙向六車道高速公路，設(shè)計(jì)時(shí)速100km。即將建設(shè)的有廈漳跨海大橋、臺(tái)灣海峽通道西段工程平潭跨海大橋等。 順應(yīng)我國(guó)橋梁工程的發(fā)展需要，我國(guó)橋梁用鋼也得到了飛速的發(fā)展。 2、我國(guó)橋梁用鋼的發(fā)展現(xiàn)狀 由于其工作環(huán)境和所承受的載荷的不同，大型橋梁用鋼可分為公路橋梁用鋼和鐵路橋梁用鋼兩大類。另外跨海大橋用鋼由于其所處的海洋腐蝕性環(huán)境以及橋梁下部結(jié)構(gòu)的不問，也有其不同的特點(diǎn)。 2.1 鐵路橋梁用鋼 自從前蘇聯(lián)援建武漢長(zhǎng)江大

5、橋以來，我國(guó)已建造了大量的大跨度鐵路橋梁。最初的武漢長(zhǎng)江大橋采用的是前蘇聯(lián)生產(chǎn)的A3鋼，其屈服強(qiáng)度僅要求大于等于240MPa，橋梁的上段結(jié)構(gòu)采用的是鉚接菱形連續(xù)梁。 1969年建成通車的南京長(zhǎng)江大橋，則是由完全由我國(guó)自主沒計(jì)建造的大型公鐵兩用橋梁，采用的是16Mnq鋼，其屈服強(qiáng)度僅要求大于等于320MPa。當(dāng)時(shí)16Mnq在行業(yè)中雖然應(yīng)用廣泛，但使用部門反映，16Mnq鋼板采用U形缺口沖擊，韌性指標(biāo)偏低。同時(shí)也反映板厚效應(yīng)嚴(yán)重，鐵路橋僅能用到32mm,超過此厚度冶金質(zhì)量難以保證。 受制于大跨度鐵道橋梁的發(fā)展需求，迫切需求鐵路橋梁用鋼提高強(qiáng)度級(jí)別。1995年建成的九江長(zhǎng)江大橋，

6、采用的就是15MnVNq。和16Mnq鋼相比，這種鋼的強(qiáng)度確實(shí)有了顯著提高，屈服強(qiáng)度要求大于等于412MPa(當(dāng)板厚16mm時(shí))。但由于采用加釩捉高強(qiáng)度的方法，導(dǎo)致鋼板低溫韌性和焊接性較差，給橋梁制造帶來很多困難。九江長(zhǎng)江大橋建成后，該鋼種一直未能得到推廣應(yīng)用。橋梁鋼已成為制約鐵路橋梁發(fā)展的一個(gè)突出矛盾。 上世紀(jì)90年代初，鐵路橋梁建設(shè)面臨蕪湖長(zhǎng)江大橋的建設(shè)，主跨達(dá)312米。橋梁鋼問題顯得愈加突出。為了保證橋梁工程的安全性和加工制造的方便，需要突出解決鋼板的低溫韌性和焊接性等問題。為此中鐵大橋局和武鋼聯(lián)合共同開發(fā)了大跨度鐵路橋梁用鋼14MnNbq。該鋼采用降碳加鈮合超純凈的冶金方法，

7、保證了屈服強(qiáng)度ReL370MPa的基礎(chǔ)上，具有優(yōu)異的-40低溫沖擊韌性(蕪湖橋標(biāo)準(zhǔn)要求-40Akv120J)。同時(shí)焊接性能也大大提高，解決了板厚效應(yīng)問題，可大批量供應(yīng)3250mm厚鋼板。在蕪湖長(zhǎng)江大橋46000噸供貨統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：所供1050mm鋼板沖擊韌性平均實(shí)物質(zhì)量達(dá)到-40Akv為223J的優(yōu)異水平。蕪湖長(zhǎng)江大橋橋建設(shè)后的10年時(shí)間里，14MnNbq鋼在全面滿足了鐵路橋梁建設(shè)的需要，得到了極為廣泛的應(yīng)用。2000年，14MnNbq鋼納入橋梁鋼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，成為Q370qE鋼。 正在建設(shè)的京滬高速鐵路南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋，是京滬高速鐵路和滬漢蓉鐵路于南京跨越長(zhǎng)江的越江通道，是我國(guó)鐵路橋

8、梁史上的又一個(gè)里程碑，為六線鐵路橋梁，設(shè)計(jì)時(shí)速300km/h，是京滬高速鐵路的控制性工程。該橋具有大跨、重載、高速三大特點(diǎn)。主桁構(gòu)件最大軸力高達(dá)9000余噸，中主墩最大支座反力約15000噸。如果繼續(xù)使用傳統(tǒng)的14MnNbq鋼，則最大板厚必須使用到120mm，這將會(huì)給設(shè)計(jì)施工帶來極大的困難。為此，武鋼和中鐵大橋局聯(lián)合開發(fā)了WNQ570鋼，以滿足國(guó)家“十一五”重點(diǎn)工程京滬高速鐵路南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋的工程需要。 與我國(guó)現(xiàn)有橋梁鋼相比，WNQ570鋼有以下特點(diǎn)：強(qiáng)度明顯提高，不區(qū)分板厚效應(yīng)，在1268mm范圍內(nèi)，均要求Rm570MPa。而15MnVNq鋼和14MnNbq鋼在板厚為68mm時(shí)

9、，僅為Rm530MPa或Rm490MPa。由于采用一系列精煉技術(shù)，同時(shí)隨著軋制力的提高，鋼板由傳統(tǒng)的最大使用板厚為50mm擴(kuò)展到68mm。在焊接材料上，革新傳統(tǒng)的C-Mn、Si-Mn系焊材的焊縫強(qiáng)度僅在500MPa級(jí)別以下、焊縫低溫沖擊韌性僅能達(dá)到-30時(shí)48J的狀況，研制新型針狀鐵索體型橋梁用鋼的手工焊、氣保焊、埋弧焊焊接材料，焊縫強(qiáng)度大于570MPa，同時(shí)-40沖擊韌性可以達(dá)到48J以上。我國(guó)鐵路橋梁發(fā)展的標(biāo)志性工程見表1。 2.2 公路橋梁用鋼 由于公路橋梁的受力狀況和鐵路橋梁有諸多不同，因此，公路橋梁用鋼多選用Q345、Q370等鋼種，也有使用Q420的，但供貨技術(shù)

10、條件中強(qiáng)度一般都是隨板厚的增加而遞減。鋼板的規(guī)格也比較薄，需求較大，該品種的競(jìng)爭(zhēng)主要集中在價(jià)格、鋼廠資源等方面。 2.3 跨海大橋用鋼 跨海大橋用鋼主要集中于管樁鋼、通航主橋的橋梁鋼、橋面護(hù)欄以及帶肋鋼筋，其中管樁鋼、通航主橋的橋梁鋼占鋼材總量的60%，僅管樁鋼就占其鋼材總量的50%左右。管樁鋼的材質(zhì)主要為Q345C，規(guī)格范圍為1625mm之間，大部分為熱軋卷板，并采用螺旋焊管形式，跨海大橋的管樁用鋼量特別大，杭州灣跨海大橋就使用了武鋼生產(chǎn)的管樁鋼Q345C約39萬噸。通航主橋的橋梁鋼的材質(zhì)主要集中于Q345D級(jí)別，規(guī)格為1050mm之間，主要為平板產(chǎn)品；護(hù)欄用鋼的材質(zhì)為Q

11、345D/Q390D，規(guī)格為425mm之間。上述三個(gè)產(chǎn)品種對(duì)鋼材的耐蝕性都有較高的要求，杭州灣跨海大橋甚至第一次明確提出了使用壽命100年以上的要求，因此，橋梁用鋼的耐蝕性能成為設(shè)計(jì)者選材的重要考慮部分。 3、國(guó)外耐候橋梁用鋼的發(fā)展 隨著大型鋼結(jié)構(gòu)橋梁向全焊接結(jié)構(gòu)和高參數(shù)方向發(fā)展，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的安全可靠性要求越來越嚴(yán)格。這不僅對(duì)設(shè)計(jì)者提出了更高的要求，而且對(duì)鋼板質(zhì)量提出了更高的水準(zhǔn)，即不僅具有高強(qiáng)度以滿足結(jié)構(gòu)輕量化要求，而且還應(yīng)具有優(yōu)良的低溫韌性、焊接性和耐蝕性等，以滿足鋼結(jié)構(gòu)的安全可靠、長(zhǎng)壽等要求。 傳統(tǒng)的高強(qiáng)度橋梁鋼不僅沖擊韌性、焊接性、疲勞性較差，而且不能耐大

12、氣、海水腐蝕。因此，國(guó)內(nèi)外材料工作者提出了高性能鋼(High Performance Steel，HPS)的概念。高性能鋼材主要是指材料的某項(xiàng)或幾項(xiàng)性能較傳統(tǒng)鋼材得到改善的鋼材，除了具備較高強(qiáng)度外，鋼材的焊接性能、低溫韌性，尤其是耐腐蝕性能有較大幅度提高。 近年來，應(yīng)用在橋梁上的高性能鋼已成為國(guó)際鋼鐵材料研究的熱點(diǎn)，如美國(guó)ASTM709中的HPS-70W鋼、HPS-100W鋼和日本的SMA570W系列鋼等。耐候橋梁用鋼作為高性能橋梁鋼的一個(gè)發(fā)展方向，在國(guó)外得到了較為廣泛的發(fā)展。 對(duì)于鋼材耐候性的研究，在上世紀(jì)初到60年代，人們注重不同合金元素對(duì)鋼材耐大氣腐蝕能力的作用，從而

13、出現(xiàn)了以Corten鋼為代表的耐大氣腐蝕系列用鋼；60年代以后開始注重環(huán)境因素對(duì)耐候鋼表面腐蝕產(chǎn)物的影響，并闡明了耐候鋼抗大氣腐蝕機(jī)理。從90年代至今，很多研究者將目光轉(zhuǎn)向低成本、高強(qiáng)度、耐蝕性能更高的新型高性能耐候鋼開發(fā)，并且取得了一定成果。 在美國(guó)早期應(yīng)用最普遍的耐候鋼主要為高P、Cu加Cr、Ni的Corten A系列和以Cr、Mn、Cu合金化為主的Corten B系列。1974年，ASTMA709中出現(xiàn)了70W和lOOW等高強(qiáng)度耐候橋梁鋼，但是這些鋼中碳含量較高(0.12%)，對(duì)焊接工藝要求也高。為了改善焊接性能，在1997年ASTM A709中出現(xiàn)了HPS70W鋼，近期HPS

14、 100W鋼也將納入標(biāo)準(zhǔn)，這些鋼中的碳含量較70W和100W有了一定程度的降低，焊接性能也有所改善。1950年，耐候鋼被引進(jìn)到日本，并在日本得到發(fā)展和應(yīng)用，1968年日本將低磷系焊接用鋼作為“JIS G3114焊接結(jié)構(gòu)用耐候性熱軋鋼材”，1971年將高磷系焊接用鋼作為“JIS G3125高耐候性軋制鋼材”實(shí)現(xiàn)了JIS標(biāo)準(zhǔn)化，其中含抗拉強(qiáng)度為569MPa級(jí)的高強(qiáng)度鋼。國(guó)內(nèi)外高強(qiáng)度耐候鋼的主要發(fā)展歷程見圖1。 對(duì)于高強(qiáng)度耐候橋梁鋼，一般有三種研制路線，一種是傳統(tǒng)的調(diào)質(zhì)生產(chǎn)工藝路線，如美國(guó)橋梁用結(jié)構(gòu)鋼標(biāo)準(zhǔn)(ASTMA709/A709M-95)中的70W(碳含量0.12%)，其對(duì)焊接工藝要求

15、較高，需要焊前預(yù)熱，因此生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，成本較高。 第二種就是低碳TMCP工藝路線，鋼中碳含量一般在0.070.11%。這種鋼雖然不用進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，但由于碳含量仍然相對(duì)較高，在應(yīng)用中還存在一些問題。如鋼板愈厚其焊接敏感性系數(shù)愈高，在焊接時(shí)需要預(yù)熱；在采用大線能量焊接時(shí)，還存在韌性降低的問題。 第三種是超低碳貝氏體鋼路線。超低碳貝氏體鋼的碳含量嚴(yán)格控制在很低的范圍(小于0.05%)，在具有高強(qiáng)度高韌性的同時(shí)，具有極佳的焊接性。所得到的貝氏體組織均勻性較好，微區(qū)間電極電位差較小，增強(qiáng)了耐蝕能力。由于其不用調(diào)質(zhì)處理，降低了生產(chǎn)成本，縮短了生產(chǎn)周期，是當(dāng)前高強(qiáng)耐候橋梁鋼的發(fā)展趨勢(shì)。&

16、#160;上述三種不同生產(chǎn)工藝路線的鋼種特點(diǎn)見表2。 由以上情況及表2可以看出，高強(qiáng)度耐候鋼的性能在隨著新鋼種的不斷推出而提高，在化學(xué)成分上，碳含量不斷下降，這就導(dǎo)致了碳當(dāng)量和焊接冷裂紋敏感性系數(shù)的降低，焊接性能逐步得到改善；生產(chǎn)工藝由淬火+回火向TMCP發(fā)展，降低了生產(chǎn)成本，縮短了生產(chǎn)周期；組織由馬氏體向貝氏體、針狀鐵素體發(fā)展，這種貝氏體或針狀鐵素體組織對(duì)提高鋼的強(qiáng)韌性、焊接性、耐候性以及加工制作性能都是有好處的。 現(xiàn)在耐候鋼在國(guó)外已逐步完善起來了。在設(shè)計(jì)上，對(duì)銹蝕層的折減計(jì)算，疲勞，構(gòu)造細(xì)節(jié)加以規(guī)定；在鋼種上，對(duì)耐候鋼、耐候焊接材料、耐候高強(qiáng)度螺栓、耐候支座加以嚴(yán)格要求

17、；在特性上，對(duì)穩(wěn)定的銹蝕，腐蝕因素、硬度試驗(yàn)加以周密的分析；在制造、運(yùn)輸、架設(shè)上，對(duì)耐候鋼表面的處理、清掃、保護(hù)、補(bǔ)修等加以嚴(yán)格把關(guān)；在經(jīng)濟(jì)上，對(duì)耐候鋼的使用作追蹤調(diào)查，詳細(xì)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。從發(fā)展趨勢(shì)來看，國(guó)外已將耐候鋼逐漸當(dāng)作一種普通鋼種來廣泛使用。它被橋梁界稱為“不朽的美”。表3記述了耐候橋梁鋼在國(guó)外發(fā)展的歷史情況。 4、我國(guó)耐候橋梁用鋼的發(fā)展 新鋼種的出現(xiàn)，不僅講實(shí)用性，還要講經(jīng)濟(jì)效益，否則就失去其實(shí)用價(jià)值，也失去推廣的前提。銹蝕不僅給結(jié)構(gòu)物帶來損害，也給工務(wù)部門增加了繁重的管理、維護(hù)負(fù)擔(dān)，同時(shí)周期性的再涂裝也耗費(fèi)了大量的人力和資金。據(jù)鐵道部有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，1984198

18、7年4年間，再涂裝鋼橋1260余孔、耗用優(yōu)質(zhì)涂料幾千噸，耗資巨大。而耐候鋼由于冶煉工序的增加，材質(zhì)的一次性投資略高于同等級(jí)普通低合金鋼。但從橋梁成品角度看，由于在工廠和現(xiàn)場(chǎng)減少了部件的表面處理和涂料，所以無論是近期還是遠(yuǎn)期都是具有一定經(jīng)濟(jì)效益的。為此1993年7月日本一家鋅化處理株式會(huì)社建筑材料事業(yè)部做了一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)計(jì)算，真實(shí)地反映了耐候鋼的經(jīng)濟(jì)效益。計(jì)算表明：經(jīng)過40年的使用，普通鋼+涂裝的經(jīng)費(fèi)(3次反復(fù)涂裝)已超過了耐候鋼裸使用的2倍?？梢钥吹侥秃蜾摑撛诘慕?jīng)濟(jì)效益是巨大的。 國(guó)內(nèi)關(guān)于耐候鋼方面的研究，最早始于60年代，1965年試制出09MnCuPTi耐候鋼，并制造了我國(guó)第一輛耐候鋼

19、鐵路貨車。但隨后發(fā)展緩慢，自從80年代初期列入國(guó)家重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目以后，發(fā)展十分迅速，經(jīng)過“六五”、“七五”攻關(guān)，研制出以09CuPTiRE，09CuPCrNi為代表的耐候鋼，并早已大規(guī)模生產(chǎn)。但是，在我國(guó)耐候橋梁鋼的應(yīng)用尚未得到廣泛的推廣。 1989年底，在鐵道部鄭州鐵路局公務(wù)處的大力支持下，由鐵道部科學(xué)研究院研究開發(fā)，武鋼試制，鐵道部專業(yè)設(shè)計(jì)院主持設(shè)計(jì)，寶雞橋梁廠制造了三孔耐候鋼箱梁，鋼號(hào)為NH35q,與現(xiàn)在常用的16錳橋鋼系同一強(qiáng)度等級(jí)。作為試驗(yàn)，將其中一孔梁采用裸使用，其余兩孔涂面漆，1991年已經(jīng)投入使用：這座橋架設(shè)于京廣鐵路巡司河上，是我國(guó)第一座耐大氣腐蝕鋼橋。5年掛片實(shí)

20、驗(yàn)結(jié)果表明，耐大氣腐蝕性能比普碳鋼提高1.52倍，各項(xiàng)實(shí)際性能與國(guó)外的Cor-ten B和SMA50鋼水平相當(dāng)。此鋼種是目前國(guó)內(nèi)開發(fā)的第一個(gè)耐大氣腐蝕橋梁專用鋼，其化學(xué)成分見表4。 但是，自從該鋼成功開發(fā)以后，并沒有得到廣泛的應(yīng)用。究其原因，大致有以下幾點(diǎn)：橋梁鋼耐候性的重要性在當(dāng)時(shí)并未引起包括橋梁制造部門的應(yīng)有重視。當(dāng)時(shí)的橋梁工程并不多，跨度也不大，設(shè)計(jì)者一般只考慮起強(qiáng)韌性，抗沖擊性和焊接性等方面；相關(guān)單位未能對(duì)NHq35進(jìn)行強(qiáng)有力的推廣；鋼種開發(fā)未能系列化，不適應(yīng)橋梁工程發(fā)展的多種需求。在設(shè)計(jì)上未能考慮耐候鋼板的角度、位置、積水狀況等對(duì)腐蝕情況的影響。 資源節(jié)約型與環(huán)境

21、友好型社會(huì)的發(fā)展，要求在橋梁建造上采用耐候鋼的呼聲已經(jīng)重新引起橋梁鋼研發(fā)者的重視。國(guó)內(nèi)以武鋼為代表的一些鋼鐵企業(yè)一直在做這方面的嘗試與開拓。 在建的京滬高速鐵路南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋采用的是武鋼在國(guó)內(nèi)率先研制的新型高強(qiáng)度耐候鐵路橋梁鋼WNQ570。該鋼以超低碳貝氏體(ULCB)為設(shè)計(jì)主線，并充分利用組織細(xì)化、組織均勻等關(guān)鍵技術(shù)，使開發(fā)鋼種具有高強(qiáng)度(Rm570MPa，)、高韌性(-40Akv120J)和優(yōu)異的焊接性(Pcm0.20)，以及良好的耐候性能等(該鋼相對(duì)于09CuPCrNi的相對(duì)腐蝕率僅0.63)。 WNQ570鋼耐腐蝕性的設(shè)計(jì)思路就是以超低碳(小于0.02%，wt)

22、輔之以適宜的Cu、Cr、Ni等耐候性元素配比，經(jīng)高純凈化處理，并通過適宜的澆注與軋制熱處理等工藝，使鋼板得到組織均勻性較好的針狀鐵素體組織，使得各微區(qū)之間電極電位差異較小，增強(qiáng)其耐腐蝕能力。 WNQ570鋼耐腐蝕性的具體特點(diǎn)如下： 化學(xué)成分的均勻性 鋼中碳含量等于或接近碳在鐵素體中的最大溶解度0.0218%，以盡量減少成分偏析，保證成分的均勻性。因?yàn)榈偷奶己靠梢詼p少偏析的趨勢(shì)，中碳鋼最大的危害就是在包晶反應(yīng)區(qū)枝晶間合金元素的富集。在這一包晶反應(yīng)區(qū)，由于體心立方的-Fe向面心立方的奧氏體的轉(zhuǎn)變，枝晶間產(chǎn)生附加的收縮。由于液相也參與這一反應(yīng)，合金元素很自然會(huì)在枝晶間

23、富集。如果降低碳含量，由于區(qū)的擴(kuò)大，凝固溫度區(qū)間的減小，枝晶間的偏析就會(huì)大大降低，而固溶原子在-Fe中的擴(kuò)散速率是在奧氏體中的100倍，所以這就有利于成分均勻化，使各微區(qū)之間的電極電位差異較小，增強(qiáng)了耐腐蝕能力。 組織的均勻性 碳含量等于或接近碳在鐵素體中的最大溶解度0.0218%。在的轉(zhuǎn)變過程中，由于Nb(CN)的析出，鐵素體中碳的溶解度極限不容易被超過，從而在顯微組織中形成碳化物或Fe3C的可能性極小，高碳MAC組元的出現(xiàn)幾率也很小，即較少發(fā)生C原子的分配，并通過適宜工藝使鋼板最終組織以針狀鐵素體為主，與傳統(tǒng)的珠光體鐵索體鋼而言，這種組織均勻性更好，各微區(qū)之間電極電位更

24、趨于一致，提高了其耐候性能。 適宜的化學(xué)成分 通過適宜的Cu-Cr-Ni耐候性元素配比，通過其在鋼板內(nèi)銹層的富集來保證耐候性。 潔凈度和晶粒度 經(jīng)真空循環(huán)脫氣處理，全流程保護(hù)性澆注，同時(shí)控制S含量在0.006%以下，以盡量減少夾雜，提高鋼質(zhì)純凈度。通過TMCP+回火技術(shù)，使組織充分細(xì)化，超細(xì)晶粒降低了晶界上的夾雜物含量，顯著提高了晶界的潔凈度，結(jié)果造成了鋼的耐候性提高。 即將通車的杭州灣跨海大橋，處于海洋性腐蝕環(huán)境，設(shè)計(jì)者所提出的使用壽命為100年以上使得橋梁用鋼的耐腐蝕性顯得非常突出。其使用的管樁用鋼就采用了經(jīng)濟(jì)型耐候鋼的設(shè)計(jì)理念。煉鋼時(shí)充分利用廢鋼中所含的殘余元素Cu，適當(dāng)添加耐候性元素Cr、Ni等，并采用精煉工藝，充分降低S含量等。使得鋼卷在不明顯提高成本的同時(shí)，提高其耐