浅谈高强度钢材的应用发展现状

【摘要】从钢结构工程的发展历史来看，钢结构的发展始终是与钢材的强度以及生产工艺的发展带来的加强性能紧密相关。也是由于钢结构的发展，对材料的各种性能指标不断推出新的要求，促进了钢材种类的扩展及强度的提高；正是钢结构材料的不断改进，提高了钢结构的承载力，经济性能和使用性能，满足和促进了钢结构工程的发展，应用，推广及进步，同时与高强度钢材匹配的具有良好韧性，延性，和足够强度的焊接金属材料和焊接工艺逐渐地成熟，完全能满足钢结构加工制作的要求，使高强度钢材的应用成为可能。

【关键词】高强度；钢材；应用现状

1 高强度钢材的生产现状

目前，国外高强钢的牌号比较强齐全，力学性能等也基本可以满足各种使用要求。国外该类钢的生产和应用已趋于稳定。发达国家的一些钢铁公司已经有了自己的系列产品和标准。例如：瑞典奥克隆德的HARDOX系列、德国蒂森克虏伯的XAR系列、日本的JFE的EVERHARD系列等。这些厂家生产高强钢的时间较久，且提供的产品已经得到了成功的应用。

近几年，国内的高层钢结构建筑，大跨度空间结构的发展，像国家体育场就使用了Q460E，水立方工程使用了Q420，CCTV新址使用了Q460，均是经专门论证而使用的.我国新的钢材规范低合金高强度结构钢GB/T1591-2008，代替GB/T1591-1994，也给出了Q500，Q550，Q620，Q690级性能钢材，取消了Q235强度级别钢材。

目前，国内主要的厂家的高钢产品基本处于同一质量水平。武钢产品主要以360级别为主，成品性能较好；舞钢成品板幅大，热处理手段齐全能够生产较厚的高强钢板；太钢高强钢板板形控制好，平直度到达进口钢水平。虽然，国内已取得可喜的发展，但我国高钢整体尚未形成通用化、系列化的标准。

2高强度钢材的性能优势

高强度钢材的力学性能发生了一定的变化。例如：随着强度的提高屈服平台长度缩短；强度提高后，钢材抗拉强度对应的极限应变值也逐渐变小；此外，断后伸长率随着屈服强度的提高明显降低，但是高强钢的韧性却要好于普通强度等级钢材。

高强度钢材的发展的一个重要的问题在于改善可焊性以及降低高预热温度和层间温度、高热量输入、焊后处理和其他消除焊接中氢致裂纹的严格要求所带来的加工成本。碳当量是描述焊接性能的最适合的标准。总的来说，数值越低可焊性越好。高强度钢材所具有的低碳当量和高韧性对于焊接性能非常有利，其与所有允许高热量输入的普通钢材的焊接均很容易，其余很多时候预热可以省略或者在较低温度下进行，这极大地降低了加工和焊接成本。合理的焊接工艺是保证产品质量的关键，焊接工艺的制定需要理论和实践的指导。一般来讲，通过对被焊母材的焊接性分析，针对焊接中容易出现的问题和产品的技术要求来制定焊接工艺。主要包括焊接方法的选择、焊接材料的确定、接头形式的设计、焊接参数的确定，以及采取相应的预热或焊后热处理措施等。

当高强度钢材应用于桥梁时，需要很高的疲劳承载力。然而，焊接结构中疲劳强度并不取决于钢材强度。因此为了充分利用桥梁中钢材的高强度性能，提高焊接结构的疲劳强度非常重要。改善焊接结构中疲劳强度的方法有很多，例如：适当的构造措施和采取有利的焊接方法以减少应力集中；进行焊接后处理，磨削、针尖敲击法等。

3高强钢的应用现状

我国输电线路铁塔目前主要用材以热轧角钢型材为主，辅以少量钢管，钢材的品种以Q235和Q345两种为主，铁塔采用热镀锌防腐，使用年限为50年；与发达国家相比，品种少、强度值偏低、可利用余地小。近年来，我国电力事业高速发展，电网不断升级，输电线路向高压、大容量、多回路和紧凑型发展，随着同塔多回路工程、大跨越工程的建设，塔型越来越大，承受的荷载也就越来越大。高强钢管塔的推广使用，可以在保证结构安全的前提下，减少钢材的用量，降低铁塔造价，同时也可以减少钢铁冶炼造成的污染物和温室气体的排放量，经济和社会效益显著。例如：晋东南-南阳-荆门1000KV特高压交流试验示范工程；云南-广东800KV特高压直流输电工程等。

在桥梁中，最重要的一个问题就是想办法减少桥的自重。高强钢与混凝土相比具有以下特点：强度高，因此可以减小构件的尺寸，从而减轻结构的重量。高强钢与普通钢相比，可以减少焊接作业量、降低陈本，此外在耐久性能方面页优于普通钢。由于高强钢的这些优点，已经在实际中得到了应用。例如：云南矮寨大桥的钢桁架、美国田纳西州马丁河桥等。

随着时代的发展，人类不仅仅追求建筑的安全性、舒适性，对建筑物的外观提出了更高的要求。建筑物的外形也朝着美观、独特的方向发展。例如：国家体育馆、水立方等。

4结论

钢结构采用高强度钢材具有以下优势：能够减小构件尺寸和结构重量，相应地减少焊接工作量和焊接材料用量；在建筑物使用方面，减小构件尺寸能够创造更大的使用净空间；特别是，能够减小所需板的厚度，从而相应减小焊缝厚度，改善焊缝质量，提高结构疲劳使用寿命。采用高强度钢材，有利于可持续发展战略和保护环境基本国策的实施。高强度钢材能够降低钢材用量，从而大大减少铁矿石资源的消耗，同时能够减少因资源开采对环境的破坏，这对于我国实施可持续发展战略、改变“高资源消耗”的传统工业化发展模式、充分利用技术进步建立“效益优先型”、“资源节约型”和“环境友好型”国民经济体系都有极大的促进作用。

参考文献

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