隨著鋼結(jié)構(gòu)橋梁向大跨度和全焊接結(jié)構(gòu)方向發(fā)展，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的安全可靠性要求越來(lái)越嚴(yán)格，由此對(duì)鋼板質(zhì)量提出了更高的要求，即不僅要求其具有高強(qiáng)度以滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)輕量化要求，而且還應(yīng)具有優(yōu)良的低溫韌性、焊接性和耐蝕性等。對(duì)此，美國(guó)和日本分別投入大量資源開(kāi)發(fā)了滿(mǎn)足上述要求的高性能耐候橋梁用鋼，并且取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在國(guó)外，低成本高性能耐候橋梁用鋼已成為橋梁用鋼發(fā)展的一個(gè)新方向。
典型耐候橋梁用鋼的開(kāi)發(fā)
美國(guó)耐候橋梁用鋼。自二十世紀(jì)九十年代以來(lái)，由美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì)、美國(guó)聯(lián)邦公路管理署、美國(guó)海軍和米塔爾美國(guó)公司聯(lián)合立項(xiàng)研究高性能鋼，由米塔爾美國(guó)公司參與研發(fā)和生產(chǎn)，先后開(kāi)發(fā)了HPS50W、HPS70W和HPS100W系列鋼種，具體產(chǎn)品的化學(xué)成分、力學(xué)性能分別見(jiàn)表1、2。
注：夏比V型缺口沖擊吸收功的測(cè)試溫度分別為-12，-23，-34℃；各品種均采用淬火—回火工藝生產(chǎn)。其中，HPS50W采用TMCP（熱機(jī)械控制工藝）生產(chǎn)時(shí)的長(zhǎng)度為15200mm；HPS70W采用TMCP生產(chǎn)時(shí)的厚度為50mm、寬度為3000mm、長(zhǎng)度為38100mm。
截至2000年，美國(guó)45%的耐候橋梁用鋼可以不涂裝。橋梁用鋼量大幅減少，與傳統(tǒng)的橋梁用鋼相比，橋梁制造成本降低最高可達(dá)18%，重量減輕可達(dá)20%以上。
日本耐候橋梁用鋼。日本新日鐵住金公司開(kāi)發(fā)了具有抗腐蝕性的耐候高性能橋梁用鋼BHS700W，其化學(xué)成分（%）為C：0.06；Si：0.26；Mn：1.30；P：0.004；S:0.001；Cu：1.13；Ni：1.46；Cr：0.59；Mo：0.44；V：0.04；B：0.0002；Pcm：0.280。
注：Pcm=C+Si/30+（Mn+Cu+Cr）/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B（%），為焊接冷裂紋敏感指數(shù)。
力學(xué)性能為屈服強(qiáng)度：782MPa；抗拉強(qiáng)度：820MPa；斷后伸長(zhǎng)率24%；夏比沖擊吸收功：245J；厚度方向斷面收縮率：54%（夏比沖擊吸收功的測(cè)試條件為V型口平行軋向）。
在焊接方面，BHS700W的Pcm較大，且強(qiáng)度較高，導(dǎo)致BHS700W的焊接預(yù)熱溫度在50℃左右，同時(shí)其焊接熱輸入降為5kJ/mm，從而減少焊縫開(kāi)裂。BHS700W的碳含量低，以此來(lái)降低焊接預(yù)熱溫度。除此之外，還有效利用了銅的時(shí)效析出來(lái)保證鋼板的強(qiáng)度。通過(guò)控制工藝過(guò)程，使鋼板的屈服強(qiáng)度增加了15MPa。
耐候橋梁用鋼的應(yīng)用
裸裝使用是耐候鋼最突出的優(yōu)點(diǎn)，也是最為常見(jiàn)的使用方法，可以最大程度發(fā)揮耐候鋼的優(yōu)勢(shì)。一般經(jīng)過(guò)4—15年后，耐候鋼表面才能形成一層致密的銹層，銹層逐漸穩(wěn)定，腐蝕發(fā)展減慢，外觀呈巧克力色，從而達(dá)到保護(hù)基體的目的，這是耐候鋼獨(dú)特的使用方法。耐候鋼的銹層穩(wěn)定化過(guò)程受鋼材的化學(xué)成分、使用環(huán)境、構(gòu)造細(xì)節(jié)和機(jī)械磨損等條件的影響，如果使用不當(dāng)而破壞了穩(wěn)定銹層的生成條件，則耐候鋼將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕。實(shí)踐證明，在無(wú)嚴(yán)重大氣污染或非特別潮濕的地區(qū)，耐候鋼可直接裸露于大氣中，但在海水和含鹽地區(qū)、溫泉（含H2S）地區(qū)以及亞硫酸氣體濃度較高的地區(qū)都不宜使用耐候鋼。