资讯中心

数据共享

试验资源

信息资源

防护技术

我国桥梁用钢的发展历程

2019-05-16 12:41:03
作者:本网整理
来源:泰捷网络设计院

我国钢桥是在中华人民共和国建国后,在国外对我们实施经济、技术封锁的情况下,自力更生成长起来的。

我国桥梁用钢的发展历程(上篇)

 

我国钢桥是在中华人民共和国建国后,在国外对我们实施经济、技术封锁的情况下,自力更生成长起来的。中国早在1889年就开始了铁路钢桥的建设,到现在已经有100多年的历史了,但在1949年前所建的铁路钢桥,标准杂乱,跨度都很小,建桥的钢材是进口的,结构是铆接的,采用的建造技术落后,工艺简陋,质量低劣;稍大一点的桥梁如郑州黄河老桥和济南泺口黄河桥等都是由外国商人承建,自行设计建造的很少。自行设计建造有代表性的大桥只有1937年建成的浙赣铁路钱塘江公铁路大桥(主跨65.84m,全长1453m),是我国自行设计、建造的第一座双层铁路、公路两用桥。自行设计建造有代表性的大桥只有1937年建成的浙赣铁路钱塘江公铁路大桥(主跨65.84m,全长1453m),是我国自行设计、建造的第一座双层铁路、公路两用桥。但是钱塘江桥正桥主桁钢材是由英国Dorman Long公司1935年出品,主要化学成份为C0.3%,Mn0.7~1.0%,Si<0.2%,Cr0.7~1.1%,Cu0.25~0.5%。钢材抗拉屈服极限362.2MPa。


分割线第一代第一代桥梁钢只有A3q和16q两个钢号,屈服强度≥240MPa,抗拉强度≥380MPa。1957年,借助前苏联专家的技术和材料,中国建造完成了武汉长江公铁两用大桥。桥梁全长1155.5m,主跨128m,首次在长江上实现了“一桥飞架南北,天堑变通途”。这是在长江上建造的第一座大桥,是我国桥梁史上第一个里程碑。该桥所用钢材为苏联生产的A3钢(即Q235)第二代20世纪60年代,为了连通京沪铁路,决定修建南京长江大桥以取代南京轮渡。为解决无低合金结构钢料的困难,1962年研制成功了低合金钢16Mnq钢,屈服强度≥345MPa,抗拉强度≥520MPa,最大板厚为32mm,这是国内第二代桥梁钢,即目前被广泛采用的Q345q钢。南京桥除少部分仍用原苏联已进口的低合金钢外,其余全部用国产钢材代替了原定进口的钢材,当时这些钢的研制成功,十分鼓舞人心,被称之为“争气钢”

 

我国桥梁用钢的发展历程(下篇)

 

第三代

 

为了修建九江长江大桥研究开发了15MnVNq钢,屈服强度≥420MPa,抗拉强度≥540MPa,这是国内第三代桥梁钢。20世纪70年代初,九江长江公铁路桥决定采用国产高强度钢建造一座高强、轻型、整体的栓焊接构方案。但采用这一方案面临的困难很多,当时没有制造大跨度焊接钢梁的材料。原来造桥采用的16锰桥钢,在材质和规格上已不符合制造大跨度焊接钢桥的需要。因这种钢材的板厚效应很大,钢材的强度、韧性随板厚的增加下降很快,用原来的16锰桥钢建桥,铁路单线桁梁桥最大跨度只可能达到112m。为此,铁道部和原冶金部决定研究开发15锰钒氮桥梁钢(15MnVNq),其屈服点比16锰桥梁钢高,σs=420MPa。由于当时钢铁冶炼及轧制设备落后,合金元素不全,前后经历了20多年研究。通过大量的焊接及力学性能试验和在北京密云建造白河试验桥的工程实践,优化生产出了15锰钒氮C级正火桥梁钢。这种钢的板厚效应小,板厚56mm,焊接性及力学性均较好。经科研、设计、制造人员的艰苦努力,1993年用这种钢建成了九江长江公铁路大桥。该桥正桥钢梁全长1806m,主跨是216m的刚性梁柔性拱,结构雄伟壮观,桥形秀丽。

 

12.jpg


第四代

 

20世纪末,为了修建芜湖长江大桥,在16Mnq钢基础上降碳加铌微合金化,研究开发了14MnNbq钢,屈服强度≥370MPa,抗拉强度≥530MPa,这是国内第四代桥梁钢,即目前被广泛采用的Q370q钢。20世纪90年代初,铁路桥梁建设面临芜湖长江的建设,主跨达312米。桥梁钢问题显得愈加突出。

 

13.jpg


为此大桥局和武钢联合共同开发了大跨度铁路桥梁用钢14MnNbq。该钢采用降碳加铌和超纯净的冶金方法,并通过铌的微合金化作用进行控制轧制,保证了屈服强度σs≥340MPa的基础上,具有优异的-4022低温冲击韧性(芜湖桥标准要求-40℃,Akv≥120J)。同时焊接性能也大大提高,解决了板厚效应问题,可大批量供应32-50mm厚钢板。芜湖桥建设后,14MnNbq钢材全面满足了铁路桥梁建设的需要。如2009年建成的世界上最大的公铁两用桥--武汉天兴洲长江大桥,它采用的钢材就是高韧性、抗层裂14MnNbq(Q345)

 

第五代

 

为了建造重庆朝天门长江大桥和京沪高速铁路南京大胜关长江大桥,针对部分受力大的构件开发了Q420q钢板,这是国内第五代桥梁钢。进入新世纪以来,我国桥梁建设又有了新的飞跃。桥梁的跨径继续扩大,列车通过时速不断提高。尤其是京沪高速铁路南京大胜关长江大桥的建设,继续使用传统的14MnNbq钢已经满足不了其设计和施工要求。为此,铁道部和武钢联合开发了国内第五代铁路桥梁用钢WNQ570。该钢采用国际上最新的HPS设计理念,以超低碳贝氏体(ULCB)为设计主线,采用TMCP工艺组织生产,充分利用组织细化、组织均匀等关键技术,使开发钢种具有高强度,(σs≥570MPa)、高韧性(-40℃,Akv≥120 J),较低的屈强比和优异的焊接性(Pcm≤0.20),其实物性能水平达到了国际同类钢种的先进水平。

 

14.jpg


总结

 

随着国内铁路建设向高速、重载方向发展,铁路钢桥向高速、重载、大跨度、结构美观新颖、全焊方向发展,对桥梁用钢的性能提出更高要求。目前国内钢铁工业的迅猛发展和桥梁钢的应用量日益增加,迫切需要加快高性能桥梁钢的推广应用,以满足现代钢桥制造的需要,桥梁钢也将得到进一步的发展。

 

 

更多关于材料方面、材料腐蚀控制、材料科普等方面的国内外最新动态,我们网站会不断更新。希望大家一直关注中国腐蚀与防护网http://www.ecorr.org


责任编辑:王元

 


《中国腐蚀与防护网电子期刊》征订启事
投稿联系:编辑部
电话:010-62313558-806
邮箱:
fsfhzy666@163.com
中国腐蚀与防护网官方 QQ群:140808414

标签: 桥梁, 发展历程

腐蚀与防护网官方微信

官方微信

新闻 天天有料
分享到: