国外高性能桥梁用钢的研发

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1、18世界桥梁2011年第2期国外高性能桥梁用钢的研发编译黄维，张志勤，高真凤。何立波，邢娜(鞍钢股份有限公司技术中心，辽宁鞍山114009)摘要：日本、美国及欧洲分别投入了大量资源开发高性能桥梁用钢。日本新日铁公司研发的BHS500及BHS700W高性能钢碳当量低，焊接裂纹敏感系数小，能够进行大线能量焊接，在具有良好的综合力学性能的同时，还具有一定的耐候性；美国HPS系列高性能桥梁用钢品种多，能使桥梁制造成本降低18，重量减轻28；欧洲变截面钢板的应用减少了桥梁焊缝，节约了材料。在高性能桥梁用钢的研发过程中日本十分重视基础理论研究并能根据需要及时修改标准，美国高性

2、能钢的研发则非常注重行业之间的合作，而欧洲利用先进的轧制工艺大力发展变截面钢板。关键词：桥梁；高性能钢；设计；研发中圈分类号：U444文献标志码：A文章编号：1671—7767(20l1)02—0018一O41前言随着钢桥向大跨度和全焊接结构方向发展，对弓桥梁结构的安全可靠性及使用寿命的要求越来越严试验中所用的单跨格，由此对钢板质量提出了更高的要求，即不仅要求其具有高强度以满足结构轻量化要求，而且还应具有优良的低温韧性、焊接性和耐蚀性等，以满足钢结构的安全可靠、长寿等要求。为此，日本、美国及欧洲分别投入大量资源开发了满足上述要求的高性能图l板梁桥钢板屈服强度和重量

3、比的关系桥梁用钢，并且取得了可观的经济及社会效益。以高性能桥梁用钢对于这类桥梁的减重非常有效。考下分别阐述日本、美国及欧洲高性能桥梁用钢的研虑到梁式桥占桥梁类型的大多数，500MPa将成为发及应用概况，并重点介绍日本高性能钢的研发高性能桥梁用钢最基本的强度值。情况。就BHSS00／500W的焊接热输入来说，已经从SM57O的每道焊接能量上限7kJ／mm增加为2日本高性能桥梁用钢的研发SM490的lOkJ／mm，根据实际情况的不同，焊接热目前，日本桥梁用钢主要向高性能钢方向发展，输入可以达到15kJ／ram。足够的夏比冲击吸收功为此，日本新日铁和JFE公司相继开发了

4、BHS500保证了冷弯成型的冷弯半径更小。在开发高性能桥及BHS7O0系列高性能桥梁用钢，下面主要以新日梁用钢的过程中，也考虑到了厚度方向的性能，将高铁公司生产的高性能钢为例介绍其相关研发情况。性能桥梁用钢的S含量减小到0．0069／5以下，以改2．1研发目标善钢的抗层状撕裂性，对于Z向性能，《钢板及扁钢新日铁公司的研发人员研究了常用钢桥的最佳的厚度方向特性规范}(JISG3119)规定的最高水平屈服强度。图1给出了屈服强度与板梁桥主梁重量Z35是高性能桥梁用钢的预期目标。之间的关系，从图中可以看出，随着钢的屈服强度的为了减少维护成本，在具有上述优良性能的基提高，

5、其重量比下降，但是当屈服强度超过500MPa础上，耐候性是非常必要的。表1给出了新日铁公时，由于交变载荷产生的疲劳极限成为设计的控制司高性能桥梁用钢的性能指标。因素，继续增加强度并不能得到更好的效果。对于2．2BH$5O0高性能钢的研发悬索桥和斜拉桥，减少桥梁结构的自重能显著减少2．2．1成分与力学性能桥梁建设成本，实践证明，屈服强度为700MPa的东京跨海大桥首次应用了l200t厚8～59mm收稿日期：2O10一l1—01编译者简介：黄维(1984一)，男，2007年毕业于两安理1-大学材料科学与工程专业，工学学士，2009年毕业于东北大学材料学专业，工学硕士(

6、E—mail：huangwei—lieU@163．corn)。国外高性能桥梁用钢的研发黄维，张志勤，高真凤，何立波，邢娜19∞皇＼嚼的BHS500高性能钢，由于减少了P、S、N、C等元300℃时的焊缝性能。试验结果表明，BHS500高素含量，P小于0．20，因此其焊接无需预热。图性能钢能同时满足标准中要求的强度和刚度要求。2给出了BHS500高性能钢拉伸及夏比冲击试验结所以，从焊接特性来说，BHS500高性能钢的性能也果，在拉伸试验中，BHS500高性能钢的屈服强度超可以与SM490媲美。此外，Y形坡口焊接裂纹试验过了500MPa；夏比冲击试验中，在一5℃时，V形

7、表明，BHS500高性能钢在常规焊接中无需预热。口垂直轧向的条件下，BHS500高性能钢的冲击功2．3BHS7O0w高性能钢的研发超过了100J。BHS7O0W高性能钢是新日铁1994年为明石海峡大桥设计的刚性大梁用材料。BHS700W高性能钢的P值较大，并且强度较高，因此BHS700W高性能钢的焊接预热温度在5O℃左右，同时其焊接热输入降为5kJ／mm，借此来减少焊缝开裂。BHS700W高性能钢的碳含量低并且不含B，以此来降低焊接预热温度(从5O～120℃)。除此之外，有效利用Cu的时效析出来保证钢的强度。通过控制工艺过程，使钢的屈服强度增加了15MPa。罄BH

8、S700W