桥梁用结构钢

GB/T 714—2015 代替 GB/T 714—2008

(Structural steel for bridge)

前言

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准代替GB/T714—2008《桥梁用结构钢》。与GB/T714—2008相比,主要技术变化如下:

本标准由中国钢铁工业协会提出。
本标准由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。
本标准主要起草单位:鞍山钢铁集团公司、冶金工业信息标准研究院、天津钢铁集团有限公司,新余钢铁股份有限公司、江苏沙钢集团有限公司、南阳汉冶特钢有限公司、湖南华菱湘潭钢铁有限公司、福建省三钢(集团)有限责任公司、河北钢铁股份有限公司邯郸分公司、武汉钢铁股份有限公司、首钢总公司。
本标准主要起草人:刘徐源、侯华兴、张维旭、李炳一、赵和明、黄正玉、许少普、曹志强、刘建丰、吝章国、曾萍、师莉、徐炜、孙国庆、熊文名、李晓波、李小莉、杨颖、王厚昕。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为:
GB/T714—1965,GB/T714—2000,GB/T714—2008。

1 范围

本标准规定了桥梁用结构钢的术语和定义、牌号表示方法、订货内容、尺寸、外形、重量及允许偏差、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志及质量证明书。

本标准适用于厚度不大于150mm的桥梁用结构钢板、厚度不大于25.4mm的桥梁用结构钢带及剪切钢板,以及厚度不大于40mm的桥梁用结构型钢。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1 正火 normalizing
钢材加热奥氏体化后在空气中或其他介质中冷却获得以珠光体组织为主的热处理工艺。

3.2 热机械轧制 thermomechanical rolling
在一定的温度范围内进行最后变形的轧制工艺,轧制后可加速冷却及回火处理,导致材料性能和状态不能仅由热处理来获得或重现。

3.3 调质 quenched and tempered
钢材经过淬火后再进行高温回火处理,获得较好综合力学性能的热处理方式。

3.4 耐大气腐蚀钢 atmospheric corrosion resistant steel
在钢中加入一定数量的合金元素,如P、Cr、Ni、Cu、Mo等,使其在金属基体表面上形成保护层,以提高耐大气腐蚀性能的钢。耐大气腐蚀钢也称耐候钢,代号:NH。

4 牌号表示方法

钢的牌号由代表屈服强度的汉语拼音字母、规定最小屈服强度值、桥字的汉语拼音首位字母、质量等级符号等几个部分组成。

示例:Q420qD。其中:

Q ——桥梁用钢屈服强度的“屈”字汉语拼音的首位字母;
420 ——规定最小屈服强度数值,单位MPa;
q ——桥梁用钢的“桥”字汉语拼音的首位字母;
D ——质量等级为D级。

当以热机械轧制状态交货的D级钢板,且具有耐候性能及厚度方向性能时,则在上述规定的牌号后分别加上耐候(NH)及厚度方向(Z向)性能级别的代号。

示例:Q420qDNHZ15。

5 订货内容

订货时,需方在合同或订单中应提供下列信息:

6 尺寸、外形、重量及允许偏差

6.1 钢板的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T 709的规定。

6.2 钢带及其剪切钢板的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T 709的规定。

6.3 型钢的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T 706、GB/T 11263的规定。

6.4 经供需双方协议,可供应其他尺寸、外形及允许偏差的钢材。

7 技术要求

7.1 牌号及化学成分

7.1.1 不同交货状态钢的牌号及化学成分(熔炼分析)应符合表1~表5的规定。耐大气腐蚀钢、调质钢的合金元素含量,可根据供需双方协议进行调整。相关标准的牌号对照参见附录A。

表1 各牌号及质量等级钢磷、硫、硼、氮成分要求
质量等级化学成分(质量分数)/%
不大于
PSBa,bHa
C0.0300.0250.00050.0002
D0.0250.020c
E0.0200.010
F0.0150.006
a 钢中残余元素B、H供方能保证时,可不进行分析。
b 调质钢中添加元素B时,不受此限制,且进行分析并填人质量证明书中。
cQ420及以上级别S含量不大于0.015%。
表2 热轧或正火钢化学成分
牌号质量等级化学成分(质量分数)/%
CSiMnaNbbVbTibAlsb,cCrNiCuN
不大于不大于
Q345qC
D
E
0.180.550.90~1.600.005~0.0100.010~0.0800.006~0.0300.010~0.0450.300.300.300.0080
Q370q0.180.551.00~1.600.005~0.0600.010~0.0800.006~0.0300.010~0.0450.300.300.300.0080
a 钢中 A1、Nb、V、Ti可单独或组合加人,单独加人时,应符合表中规定;组合加人时,应至少保证一种合金元素含 量达到表中下限规定,且Nb+V+Ti≤0.22%。
b当采用全铝(A1t)含量计算时,全铝含量应为0.015%~0.050%。
表 3 热机械轧制钢化学成分
牌号 化学成分(质量分数)/%
C Si Mna Nbb Vb Tib Alsb,c Cr Ni Cu Mo N
钢级 质量等级 不大于 不大于
Q345q C
D
E
0.14 0.55 0.90~1.60 0.010~0.090 0.010~0.080 0.006~0.030 0.010~0.045 0.30 0.30 0.30 0.0080
Q370q D
E
1.00~1.60
Q420q D
E
F
0.11 1.00~1.70 0.50 0.30 0.20
Q460q 0.25
Q500q 0.80 0.70 0.30
a 经供需双方协议,锰含量最大可到2.00%。
b 钢中Al、Nb、V、Ti可单独或组合加入,单独加入时,应符合表中规定;组合加入时,应至少保证一种合金元素含量达到表中下限规定,且Nb+V+Ti≤0.22%。
c 当采用全铝(Alt)含量计算时,全铝含量应为0.015%~0.050%。
表 4 调质钢化学成分
牌号 化学成分(质量分数)/%
C Si Mn Nba Va Tia Alsa,b Cr Ni Cu Mo N
钢级 质量等级 不大于
Q500q D、E、F 0.11 0.55 0.80~1.70 0.005~0.060 0.010~0.080 0.006~0.030 0.010~0.045 ≤0.80 ≤0.70 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.0080
Q550q 0.12
Q620q 0.14 0.005~0.090 0.40~0.80 0.25~1.00 0.15~0.55 0.20~0.50
Q690q 0.15 0.40~1.00 0.25~1.20 0.20~0.60
注:可添加 B 元素 0.0005%~0.0030%。

a 钢中Al、Nb、V、Ti可单独或组合加入,单独加入时,应符合表中规定;组合加入时,应至少保证一种合金元素含量达到表中下限规定,且Nb+V+Ti≤0.22%。
b 当采用全铝(Alt)含量计算时,全铝含量应为0.015%~0.050%。
表 5 耐大气腐蚀钢化学成分
牌号 化学成分a,b,c(质量分数)/%
C Si Mnd Nb V Ti Cr Ni Cu Mo N Alse
钢级 质量等级 不大于
Q345qNH D、E、F ≤0.11 0.15~0.50 1.10~1.50 0.010~0.100 0.010~0.100 0.006~0.030 0.40~0.70 0.30~0.40 0.25~0.50 0.10 ≤0.0080 0.015~0.050
Q370qNH 0.15
Q420qNH 0.20
Q460qNH
Q500qNH 0.45~0.70 0.30~0.45 0.25~0.55 0.25
Q550qNH
a 铌、钒、钛、铝可单独或组合加入,组合加入时,应至少保证一种合金元素含量达到表中下限规定;Nb+V+Ti≤0.22%。
b 为控制硫化物形态要进行 Ca 处理。
c 对耐候钢耐腐蚀性的评定,参见附录 C。
d 当卷板状态交货时 Mn 含量下限可到 0.50%。
e 当采用全铝(Alt)含量计算时,全铝含量应为 0.020%~0.055%。

7.1.2 各牌号钢的碳当量(CEV)应符合表6的规定。

碳当量应由熔炼分析成分并采用式(1)计算:

CEV(%) = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 (1)

表6 碳当量
交货状态牌号碳当量CEV(质量分数)/%
厚度≤50 mm50 mm<厚度≤100 mm100 mm<厚度≤150 mm
热轧或正火Q345q≤0.43≤0.45协议
Q370q≤0.44≤0.46
热机械轧制Q345q≤0.38≤0.40
Q370q≤0.38≤0.40
调质Q500q≤0.50≤0.55协议
Q550q≤0.52≤0.57
Q620q≤0.55≤0.60
Q690q≤0.60≤0.65
注:耐大气腐蚀钢的碳当量可在此表的基础上,由供需双方协议规定。

7.1.3 除耐候钢外的各牌号钢,当碳含量不大于0.12%时,采用焊接裂纹敏感性指数(Pcm)代替碳当量评估钢材的可焊性,Pcm应采用式(2)由熔炼分析计算,其值应符合表7的规定。

Pcm(%) = C + Si/30 + Mn/20 + Cu/20 + Ni/60 + Cr/20 + Mo/15 + V/10 + 5B (2)

表7 裂纹敏感性指数
牌号Pcm(质量分数)/% 不大于牌号Pcm(质量分数)/% 不大于
Q345q0.20Q500q0.25
Q370q0.20Q550q0.25
Q420q0.22Q620q0.25
Q460q0.23Q690q0.25

7.1.4 当需方要求保证厚度方向性能时,应符合GB/T 5313的规定。

7.1.5 钢材的成品化学成分允许偏差应符合GB/T 222的规定。

7.2 冶炼方法

钢由转炉或电炉冶炼,并应进行炉外精炼。

7.3 交货状态

7.3.1 钢材应以热轧、正火、热机械轧制及调质(含在线淬火+高温回火)中任何一种交货状态交货,并在质量证明书中注明。

7.3.2 正火状态交货的钢材,当采用比在空气中冷却速率快的其他介质中冷却时,应进行高温回火处理(回火温度不小于580℃)。

7.3.3 对于裸露使用的具有耐大气腐蚀性能的钢材,应采用除正火外的上述其他任何一种交货状态交货。当采用比在空气中冷却速率快的冷却方式进行冷却时,应进行回火处理。

7.4 力学性能

7.4.1 钢材的力学性能应符合表8的规定。

7.4.2 夏比(V型缺口)冲击吸收能量,按一组3个试样的算术平均值进行计算,允许其中有1个试样单个值低于表8规定值,但不得低于规定值的70%。

表 8 钢材的力学性能
牌号 质量等级 拉伸试验a,b 冲击试验c
下屈服强度 ReL/MPa 抗拉强度 Rm/MPa 断后伸长率 A/% 温度 ℃ 冲击吸收能量 KV₂/J
不小于
厚度 ≤50 mm 50 mm<厚度 ≤100 mm 100 mm<厚度 ≤150 mm
不小于
Q345q C 345 335 305 490 20 0 120
D -20
E -40
Q370q C 370 360 510 20 0 120
D -20
E -40
Q420q D 420 410 540 19 -20 120
E -40
F -60 47
Q460q D 460 450 570 18 -20 120
E -40
F -60 47
Q500q D 500 480 630 18 -20 120
E -40
F -60 47
Q550q D 550 530 660 16 -20 120
E -40
F -60 47
Q620q D 620 580 720 15 -20 120
E -40
F -60 47
Q690q D 690 650 770 14 -20 120
E -40
F -60 47
a 当屈服不明显时,可测量 Rp0.2 代替下屈服强度。
b 拉伸试验取横向试样。
c 冲击试验取纵向试样。

7.4.3 对厚度小于12 mm 钢板的夏比(V 型缺口)冲击试验应采用辅助试样。>8 mm~<12 mm 钢板的辅助试样尺寸为10 mmX7.5 mmX55 mm,其试验结果应不小于表8规定值的 75%;6 mm~8 mm钢板的辅助试样尺寸为10 mmX5 mmX55 mm,其试验结果不小于表8规定值的 50%;厚度小于6mm的钢板不做冲击试验。

7.4.4 如果钢板的冲击试验结果不符合7.4.2和7.4.3规定时,应从同一批钢板上再取一组3个试样进行试验。前后6个试样的算术平均值不得低于规定值,允许其中2个试样低于规定值,但低于规定值70%的试样只允许有1个。

7.4.5 2向钢厚度方向断面收缩率应符合GB/T5313的规定7.4.6 推荐钢的屈强比参见附录B。

7.5 工艺性能

钢材的弯曲试验应符合表9的规定。当供方保证时,可不做弯曲试验。

表9 工艺性能
180°弯曲试验
厚度≤16 mmD=2a在试样外表面不应有肉眼可见的裂纹
厚度>16 mmD=3a
注:D——弯曲压头直径,a——试样厚度。

7.6 表面质量

7.6.1 钢材表面不应有气泡、结疤、裂纹、折叠、夹杂和压入氧化铁皮等影响使用的有害缺陷。钢材不应有目视可见的分层。

7.6.2 钢材的表面允许有不妨碍检查表面缺陷的薄层氧化铁皮、铁锈及由于压入氧化铁皮和轧辊所造成的不明显的粗糙、网纹、划痕及其他局部缺陷,但其深度不应大于钢材厚度的公差之半,并应保证钢材允许的最小厚度。

7.6.3 钢材的表面缺陷允许用修磨等方法清除,清理处应平滑无棱角,清理深度不应大于钢材厚度的负偏差,并应保证钢材允许的最小厚度。

7.6.4 钢带允许有缺陷存在,但有缺陷的部分不应大于每卷钢带总长度的6%。

7.6.5 经供需双方协商,钢材表面质量可执行GB/T 14977的规定。

7.7 无损检测

对于厚度大于20mm的单轧钢板应进行超声波探伤检测,标准为GB/T 2970,合格级别不低于Ⅱ级。其他厚度单轧钢板及其他钢材,根据供需双方协议,也可进行无损检测,其检验标准和级别应在协议或合同中明确。

7.8 其他要求

根据供需双方协议,钢材也可进行其他项目的检验。评估耐候桥梁钢耐大气腐蚀性参见附录C。

采用Q550q、Q620q、Q690q等三种强度级别时,需要进行焊接工艺评定及具体桥梁工程所必需的其他特殊性能的检验。由供需双方协议确定检验方。

8 试验方法

8.1 钢的化学成分试验方法应符合GB/T 223.5、GB/T 223.12、GB/T 223.14、GB/T 223.19、GB/T 223.23、GB/T 223.26、GB/T 223.62、GB/T 223.63、GB/T 223.64、GB/T 223.72、GB/T 223.78、GB/T 223.79、GB/T 223.81、GB/T 223.82、GB/T 223.84、GB/T 223.85、GB/T 223.86、GB/T 4336、GB/T 20123、GB/T 20124、GB/T 20125的规定。

8.2 钢材的检验项目、取样数量、取样方法和试验方法应符合表10的规定。

表10 钢材的检验项目、取样数量、取样方法和试验方法
序号检验项目取样数量取样方法试验方法
1化学成分(熔炼分析)1个/炉GB/T 20066见8.1
2拉伸试验1个/批GB/T 2975GB/T 228.1
3弯曲试验1个/批GB/T 2975GB/T 232
4冲击试验3个/批GB/T 2975GB/T 229
5Z向钢厚度方向断面收缩率3个/批GB/T 5313GB/T 5313
6无损检测逐张或逐件GB/T 2970或协商
7表面质量逐张或逐件目视及测量
8尺寸、外形逐张或逐件合适的量具

9 检验规则

9.1 检查和验收

钢材的检查和验收由供方技术监督部门进行。

9.2 组批

9.2.1 钢材应成批验收。每批应由同一牌号、同一炉号、同一规格、同一轧制制度及同一热处理制度的钢材组成,每批重量不大于60t。轧制卷重大于30t的钢带和连轧板可按两个轧制卷组批。

9.2.2 对于厚度方向力学性能试验批量的规定应符合GB/T 5313的规定。

9.3 复验与判定规则

9.3.1 钢材的冲击试验结果不符合7.4.4的规定时,抽样钢材应不予验收,再从该试验单元的剩余部分取两个抽样产品,在每个抽样产品上各选取新的一组3个试样,这两组试样的试验结果均应合格,否则该批钢材应拒收。

9.3.2 钢材拉伸试验及弯曲试验的复验与判定应符合GB/T 17505的规定。

9.3.3 Z向钢的厚度方向断面收缩率的复验与判定应符合GB/T 5313的规定。

9.4 力学性能和化学成分试验结果的修约

力学性能和化学成分试验结果采用修约值比较法,修约规则按GB/T 8170的规定。

10 包装、标志及质量证明书

钢材的包装、标志及质量证明书应符合GB/T 247或GB/T 2101的规定。

附录A
(资料性附录)
相关标准牌号对照表

本标准与ASTM A709:2011、EN 10025-3:2004、EN 10025-4:2004、EN 10025-6:2004(2009)等相关标准的牌号对照见表A.1。

表A.1 相关标准牌号对照表
本标准ASTM A709:2011EN 10025-3:2004EN 10025-4:2004EN 10025-6:2004(2009)
Q345q50[345]
50W[345W]
HPS 50W[HPS 345W]
S355N,S355NLS355M,S355ML
Q370q
Q420qS420N,S420NLS420M,S420ML
Q460qHPS 70W[HPS 485W]S460N,S460NLS460M,S460MLS460Q,S460QL,S460QL1
Q500qS500Q,S500QL,S500QL1
Q550qS550Q,S550QL,S550QL1
Q620qS620Q,S620QL,S620QL1
Q690qHPS 100W[HPS 690W]S690Q,S690QL,S690QL1

附录B
(资料性附录)
推荐钢的屈强比

本标准推荐的钢的屈强比指标见表B.1。

表B.1 推荐钢的屈强比
牌号屈强比(ReL/Rm) 不大于
Q345q0.85
Q370q0.85
Q420q0.85
Q460q~Q690q协议
注:屈服现象不明显时,可用 Rp0.2代替 ReL

附录C
(资料性附录)
评估耐候桥梁钢耐大气腐蚀性指南

C.1 范围

本附录提供通过化学成分对低合金钢的耐大气腐蚀性进行评估的一种方法。参照本附录,可以对各牌号钢的耐腐蚀性的相对大小进行评估。在ASTM相关标准中,钢材具有较好的耐大气腐蚀性能时,要求其按本附录计算出的耐腐蚀性指数应为6.0或6.0以上。

本方法利用基于钢的化学成分的预测公式计算钢的耐腐蚀性指数。

由于世界上有多种耐腐蚀性指数正在使用,因此当选择一种指数时,考虑到不同的使用环境和钢的化学成分是必要的。基于使用环境和钢的化学成分的不同,任何指数都可能不适用,因此,由供需双方共同来确定使用那种指数以及在预计的使用环境中该指数的大小是必要的。

C.2 定义

C.2.1 低合金钢 Low alloy steel
低合金钢是含有合金元素总量大于1%但小于5%的碳钢。

注:大多数“低合金耐候钢”含有添加的Cr和Cu元素,也可能含有添加的Si、Ni、P或其他的能增加耐大气腐蚀性能的合金元素。

C.3 方法

C.3.1 Legault和Leckie公布了基于钢的化学成分来预测暴露于不同大气环境下15.5年后的低合金钢的腐蚀情况的公式。该公式是以Larrabee和Coburn公布的大量数据为基础的。

C.3.2 为了使用,工业环境(Kearny,N.J.)下的Legault-Leckie公式被修改以便能计算基于化学成分的耐大气腐蚀性指数。这些修改包括常量的删除和公式中变量符号的变动。修改后的耐大气腐蚀性指数(I)计算公式如下。指数越大,钢的耐腐蚀性能越好。

I = 26.01(%Cu) + 3.88(%Ni) + 1.20(%Cr) + 1.49(%Si) + 17.28(%P) - 7.29(%Cu)(%Ni) - 9.10(%Ni)(%P) - 33.39(%Cu)2

C.3.3 预测公式应使用在钢的化学成分满足Larrabee-Coburn试验时的化学成分范围的情况下。这些化学成分范围如下:

Cu: 0.012%~0.510%
Ni: 0.05%~1.10%
Cr: 0.10%~1.30%
Si: 0.10%~0.64%
P: 0.01%~0.12%

C.3.4 最小允许耐大气腐蚀性指数应由制造商(供应商)和购买商双方协议确定。

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