我國(guó)橋梁用鋼的發(fā)展歷程（上篇）

我國(guó)鋼橋是在中華人民共和國(guó)建國(guó)后，在國(guó)外對(duì)我們實(shí)施經(jīng)濟(jì)、技術(shù)封鎖的情況下，自力更生成長(zhǎng)起來(lái)的。中國(guó)早在1889年就開(kāi)始了鐵路鋼橋的建設(shè)，到現(xiàn)在已經(jīng)有100多年的歷史了，但在1949年前所建的鐵路鋼橋，標(biāo)準(zhǔn)雜亂，跨度都很小，建橋的鋼材是進(jìn)口的，結(jié)構(gòu)是鉚接的，采用的建造技術(shù)落后，工藝簡(jiǎn)陋，質(zhì)量低劣；稍大一點(diǎn)的橋梁如鄭州黃河老橋和濟(jì)南濼口黃河橋等都是由外國(guó)商人承建，自行設(shè)計(jì)建造的很少。自行設(shè)計(jì)建造有代表性的大橋只有1937年建成的浙贛鐵路錢(qián)塘江公鐵路大橋（主跨65.84m，全長(zhǎng)1453m），是我國(guó)自行設(shè)計(jì)、建造的第一座雙層鐵路、公路兩用橋。自行設(shè)計(jì)建造有代表性的大橋只有1937年建成的浙贛鐵路錢(qián)塘江公鐵路大橋（主跨65.84m，全長(zhǎng)1453m），是我國(guó)自行設(shè)計(jì)、建造的第一座雙層鐵路、公路兩用橋。但是錢(qián)塘江橋正橋主桁鋼材是由英國(guó)Dorman Long公司1935年出品，主要化學(xué)成份為C0.3%，Mn0.7~1.0%，Si<0.2%，Cr0.7~1.1%，Cu0.25~0.5%。鋼材抗拉屈服極限362.2MPa。

分割線第一代第一代橋梁鋼只有A3q和16q兩個(gè)鋼號(hào)，屈服強(qiáng)度≥240MPa，抗拉強(qiáng)度≥380MPa。1957年，借助前蘇聯(lián)專(zhuān)家的技術(shù)和材料，中國(guó)建造完成了武漢長(zhǎng)江公鐵兩用大橋。橋梁全長(zhǎng)1155.5m，主跨128m，首次在長(zhǎng)江上實(shí)現(xiàn)了“一橋飛架南北，天塹變通途”。這是在長(zhǎng)江上建造的第一座大橋，是我國(guó)橋梁史上第一個(gè)里程碑。該橋所用鋼材為蘇聯(lián)生產(chǎn)的A3鋼（即Q235）第二代20世紀(jì)60年代，為了連通京滬鐵路，決定修建南京長(zhǎng)江大橋以取代南京輪渡。為解決無(wú)低合金結(jié)構(gòu)鋼料的困難，1962年研制成功了低合金鋼16Mnq鋼，屈服強(qiáng)度≥345MPa，抗拉強(qiáng)度≥520MPa，最大板厚為32mm，這是國(guó)內(nèi)第二代橋梁鋼，即目前被廣泛采用的Q345q鋼。南京橋除少部分仍用原蘇聯(lián)已進(jìn)口的低合金鋼外，其余全部用國(guó)產(chǎn)鋼材代替了原定進(jìn)口的鋼材，當(dāng)時(shí)這些鋼的研制成功，十分鼓舞人心，被稱(chēng)之為“爭(zhēng)氣鋼”

我國(guó)橋梁用鋼的發(fā)展歷程（下篇）

第三代

為了修建九江長(zhǎng)江大橋研究開(kāi)發(fā)了15MnVNq鋼，屈服強(qiáng)度≥420MPa，抗拉強(qiáng)度≥540MPa，這是國(guó)內(nèi)第三代橋梁鋼。20世紀(jì)70年代初，九江長(zhǎng)江公鐵路橋決定采用國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)度鋼建造一座高強(qiáng)、輕型、整體的栓焊接構(gòu)方案。但采用這一方案面臨的困難很多，當(dāng)時(shí)沒(méi)有制造大跨度焊接鋼梁的材料。原來(lái)造橋采用的16錳橋鋼，在材質(zhì)和規(guī)格上已不符合制造大跨度焊接鋼橋的需要。因這種鋼材的板厚效應(yīng)很大，鋼材的強(qiáng)度、韌性隨板厚的增加下降很快，用原來(lái)的16錳橋鋼建橋，鐵路單線桁梁橋最大跨度只可能達(dá)到112m。為此，鐵道部和原冶金部決定研究開(kāi)發(fā)15錳釩氮橋梁鋼（15MnVNq），其屈服點(diǎn)比16錳橋梁鋼高，σs＝420MPa。由于當(dāng)時(shí)鋼鐵冶煉及軋制設(shè)備落后，合金元素不全，前后經(jīng)歷了20多年研究。通過(guò)大量的焊接及力學(xué)性能試驗(yàn)和在北京密云建造白河試驗(yàn)橋的工程實(shí)踐，優(yōu)化生產(chǎn)出了15錳釩氮C級(jí)正火橋梁鋼。這種鋼的板厚效應(yīng)小，板厚56mm，焊接性及力學(xué)性均較好。經(jīng)科研、設(shè)計(jì)、制造人員的艱苦努力，1993年用這種鋼建成了九江長(zhǎng)江公鐵路大橋。該橋正橋鋼梁全長(zhǎng)1806m，主跨是216m的剛性梁柔性拱，結(jié)構(gòu)雄偉壯觀，橋形秀麗。

第四代

20世紀(jì)末，為了修建蕪湖長(zhǎng)江大橋，在16Mnq鋼基礎(chǔ)上降碳加鈮微合金化，研究開(kāi)發(fā)了14MnNbq鋼，屈服強(qiáng)度≥370MPa，抗拉強(qiáng)度≥530MPa，這是國(guó)內(nèi)第四代橋梁鋼，即目前被廣泛采用的Q370q鋼。20世紀(jì)90年代初，鐵路橋梁建設(shè)面臨蕪湖長(zhǎng)江的建設(shè)，主跨達(dá)312米。橋梁鋼問(wèn)題顯得愈加突出。

為此大橋局和武鋼聯(lián)合共同開(kāi)發(fā)了大跨度鐵路橋梁用鋼14MnNbq。該鋼采用降碳加鈮和超純凈的冶金方法，并通過(guò)鈮的微合金化作用進(jìn)行控制軋制，保證了屈服強(qiáng)度σs≥340MPa的基礎(chǔ)上，具有優(yōu)異的-4022低溫沖擊韌性（蕪湖橋標(biāo)準(zhǔn)要求-40℃，Akv≥120J）。同時(shí)焊接性能也大大提高，解決了板厚效應(yīng)問(wèn)題，可大批量供應(yīng)32-50mm厚鋼板。蕪湖橋建設(shè)后，14MnNbq鋼材全面滿足了鐵路橋梁建設(shè)的需要。如2009年建成的世界上最大的公鐵兩用橋--武漢天興洲長(zhǎng)江大橋，它采用的鋼材就是高韌性、抗層裂14MnNbq（Q345）

第五代

為了建造重慶朝天門(mén)長(zhǎng)江大橋和京滬高速鐵路南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋，針對(duì)部分受力大的構(gòu)件開(kāi)發(fā)了Q420q鋼板，這是國(guó)內(nèi)第五代橋梁鋼。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)橋梁建設(shè)又有了新的飛躍。橋梁的跨徑繼續(xù)擴(kuò)大，列車(chē)通過(guò)時(shí)速不斷提高。尤其是京滬高速鐵路南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋的建設(shè)，繼續(xù)使用傳統(tǒng)的14MnNbq鋼已經(jīng)滿足不了其設(shè)計(jì)和施工要求。為此，鐵道部和武鋼聯(lián)合開(kāi)發(fā)了國(guó)內(nèi)第五代鐵路橋梁用鋼WNQ570。該鋼采用國(guó)際上最新的HPS設(shè)計(jì)理念，以超低碳貝氏體（ULCB）為設(shè)計(jì)主線，采用TMCP工藝組織生產(chǎn)，充分利用組織細(xì)化、組織均勻等關(guān)鍵技術(shù)，使開(kāi)發(fā)鋼種具有高強(qiáng)度，（σs≥570MPa）、高韌性（-40℃，Akv≥120 J），較低的屈強(qiáng)比和優(yōu)異的焊接性（Pcm≤0.20），其實(shí)物性能水平達(dá)到了國(guó)際同類(lèi)鋼種的先進(jìn)水平。

總結(jié)

隨著國(guó)內(nèi)鐵路建設(shè)向高速、重載方向發(fā)展，鐵路鋼橋向高速、重載、大跨度、結(jié)構(gòu)美觀新穎、全焊方向發(fā)展，對(duì)橋梁用鋼的性能提出更高要求。目前國(guó)內(nèi)鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展和橋梁鋼的應(yīng)用量日益增加，迫切需要加快高性能橋梁鋼的推廣應(yīng)用，以滿足現(xiàn)代鋼橋制造的需要，橋梁鋼也將得到進(jìn)一步的發(fā)展。