随着桥梁钢结构的快速发展和跨海钢桥的建设需要，对桥梁钢的耐候性提出了更加严格的要求。 当高强桥梁结构钢具有优异的耐候性时，未涂漆的桥梁可以在大气环境中正常、长期运行，并且可以在整个使用期内节省维护和修理费用[1-3]。 因此，设计部门从安全性和经济性角度对耐候桥梁钢的耐候性能提出了非常严格的要求[4-5]。 现有设计规范中桥梁钢的设计一般不考虑耐候性能。 大跨度跨海钢桥的发展需要突破现有规范，开发应用新型耐候桥梁钢材料。
为了使普通Q345桥梁钢获得较高的强度，常用的方法是尽可能提高C、Mn含量，以提高材料的淬透性。 经过热轧或控轧后，会得到较细的晶粒组织[6-7]，但缺点是低温韧性和耐候性较差，不足以满足新型耐候材料的性能要求桥梁钢。 因此，需要对钢的化学成分和生产工艺进行探索。 本文开发的A709新型耐候桥梁钢借助传统耐候钢冶金方法[8]，采用降低C并适当添加Cu、Cr、Ni、P等耐候元素的成分设计。如何优化通过生产工艺和化学成分设计，控制具有优异耐候性的均匀结构，使强度、韧性和耐候性满足要求，是需要解决的关键技术问题。
本文对A709新型耐候桥梁钢的生产工艺和化学成分设计进行了详细的讲解和深入研究，并与传统Q345钢的成分和性能进行了对比分析，以期为新型耐候桥梁钢的生产提供指导。新型耐候桥梁钢A709的应用与推广提供了依据。
产品技术要求
耐候桥梁钢A709的执行标准是ASTM A709M-11。 本标准要求桥梁钢的耐大气腐蚀指数I≥6.0%，即要求桥梁钢具有足够的耐大气腐蚀能力。
1.1化学成分及力学性能
该钢的标准成分严格保证了钢的耐大气腐蚀性能。 其组成如表1所示。
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钢板交货状态为热轧或控轧。 钢板力学性能要求见表2。
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1.2 表面质量要求
钢板表面不得有气泡、伤痕、裂纹、折叠、夹杂物或压入氧化铁皮，不得有分层； 表面允许有不妨碍表面检查的薄层氧化铁皮和锈层，它们是由压入的氧化铁皮剥落造成的。 允许存在不明显的粗糙度、划伤、轧辊引起的纹理等局部缺陷，但不得超过厚度公差的一半，并应保证钢板的最小厚度。
生产流程
耐候桥梁钢对钢材的纯净度和生产过程中的关键环节都有更高的要求。 通过采用一系列的工艺控制，开发出了符合ASTM 709M标准要求的耐候桥梁钢。
2. 1 冶炼工艺要点设计
冶炼过程中的过程控制要点如下：
1）严格控制钢水的工艺温度。
2）采用脱硫方式，将铁水中的硫降低至0. 005%。 入炉铁水m(S)≤0. 008。出钢时严禁除渣。
3) 终点成分：m(P) ≤0。 012%, m(C) = 0. 11 ~ 0. 14%, m(S) ≤ 0. 005%。 最终组合物合格，可进行攻丝。
4）钢包到达钢包精炼炉站后，添加铝粉或硅酸钙对炉渣进行脱氧，确保产生还原渣。
5）钢包精炼炉采用白渣操作，白渣停留时间不少于10分钟。
2. 2 连铸工艺要点设计
1）采用ST-AP/3结晶器渣开铸件； 普通铸造采用包晶钢结晶器渣。
2）采用全工艺保护浇注，中间包采用无碳覆盖剂。
3）保证钢包自流，及时向中间包内添加无碳覆盖剂，保证中间包内钢水不外露。
4）第一炉时，尽早向中间包内添加无碳覆盖剂，同时确保不夹渣。
5）板坯堆放并缓慢冷却24小时后送下。
2. 3 轧制生产工艺要点设计
轧制工艺流程为钢坯验收→钢坯加热→轧机→探伤→热处理（必要时）→精整→检验入库→出厂。 轧制技术的关键是获得合适的基体组织、良好的内外表面质量和严格的尺寸公差。 因此，在轧制过程中，需要严格控制板坯的加热和轧制过程。
钢坯验收后，在加热温度（1 250±20）℃、出炉温度（1 210±20）℃下进行加热。
铸坯出炉后，进行高压水除鳞。 优先考虑横向轧制加宽（有利于焊接试板沿轧制方向取样时HAZ的冲击性能）和纵向轧到底的轧制方式。 特殊情况可采用纵向滚压到底。 滚动分为第一阶段和第二阶段。 第一阶段滚动允许使用高压水对机身除垢，第二阶段滚动允许使用高压水对机身除垢一次。 第一阶段粗轧温度控制在1 130～1 050℃； 第二阶段精轧温度控制在830～950℃。
产品质量分析
3.1 A709耐候桥梁钢化学成分
工业化生产的A709耐候桥梁钢的化学成分如表3所示。可见，工业化生产的A709耐候桥梁钢的化学成分控制精确，满足A709耐候桥梁钢的相关技术要求。桥梁。
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3.2 A709耐候桥梁钢力学性能
工业化生产的A709耐候桥梁钢的力学性能如表4所示。可见，工业化生产的A709耐候桥梁钢具有优异的综合力学性能，满足A709耐候桥梁的相关技术要求。
3. 3 主要技术指标与传统Q345钢的比较
A709——耐候桥梁钢主要技术标准执行ASTM A709M-11。为了保证新型耐候桥梁钢既具有优异的基本力学性能，又具有良好的耐候性，需要进行优化的成分设计。 Cu、P、Cr、Ni 是耐候元素。 适当的添加可以显着提高材料在大气中的耐腐蚀性能。 因此，新型耐候桥梁钢应适当添加上述耐候元素。
A709-耐候桥梁钢与传统Q345钢的化学成分（耐候指数）和力学性能对比见表5和表6。
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与传统Q345钢相比，耐候钢虽然强度稍低，但具有更好的低温韧性和耐候性。 这是由于耐候钢中添加了Cu、Ni、Cr、P等耐候元素并适当降低了C含量所致。 密切相关。
3. 4 A709——不同冷却速率下钢的显微组织
将耐候钢加热至约 780°C 的临界转变温度。 耐候钢的连续冷却转变显微组织测量如下：当冷却速率为0.15℃/s时，室温转变产物仅为铁素体和珠光体，如图1a所示； 当冷却速率为15℃/s时，相变产物为贝氏体+粒状贝氏体+针状铁素体，主要为贝氏体，如图1b所示； 在45 ℃/s时，组织基本转变为板条贝氏体夹有少量准多边形铁素体，如图1c所示。 一般来说，提高钢中粒状贝氏体的比例可以提高耐候钢的韧性，提高冷却速度有利于提高板条贝氏体的体积分数。 为了优化机械性能，将其加热至约780℃的临界转变温度，并将冷却速率控制在10至45℃/s。
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综上所述
1）通过合理的成分控制和工艺设计，开发的A709-耐候桥梁钢具有良好的强度、塑性、耐候性、低温韧性等指标。 满足A709的技术要求。
2）与传统Q345钢相比，开发的A709耐候桥梁钢具有更好的耐候性和低温韧性。
参考
[1] 姚长荣，李夜叉，强者之中。 美国高性能桥梁钢的开发与应用［J］． 世界桥梁，2005（1）：57-60。
[2] 邓伟，崔强，李恒坤。 高性能耐候桥梁钢系列品种的开发［J］． 南钢科学技术与管理，2015（2）：16-19。
[3] 张志勤，高振峰，黄伟钢材的耐候性能，等。 韩国高性能桥梁钢研发及应用进展［J］. 建筑钢结构进展，2016(2): 61-66．
[4] 郭彤钢材的耐候性能，魏明，刘利祥。 新型耐候桥梁钢A709M-的研制-［J］． 钢结构，2009, 24(5): 17-20．
[5]任飞. 建筑用热轧耐候钢组织与性能研究［J］． 锻造技术，2016，41(1)：142-145。
[6]朱福贤，李艳梅，刘艳春，等.控轧控冷条件下Q345中厚板生产技术研究[J]. 钢铁,2005,40(5):32-37．
[7] 宗良，石刚，王元庆，等.桥梁钢疲劳裂纹扩展速率试验研究［J］． 中国铁道科学, 2015, 36(3): 37-44．
[8]徐家彦，刘庆友。 Cu-P-Cr-Ni-Nb 系列超细结构高强度耐大气腐蚀钢带的研制［J］． 钢铁, 2005, 40(3): 66-69．
资料来源：华文林，杨秀芝，董春发，等。 新型耐候桥梁钢A709-的研究与开发[J]. 钢结构，2017，32(7)：115-117。
