桥梁用结构钢

美国材料与试验协会标准

桥梁用结构钢

ASTM A709/A709M-07

代替 ASTM A709／A709M-05

1 范围

1.1 本标准适用于桥梁用碳素钢和高度度低合金结构型钢、钢板和钢棒以及淬火加回火的合金钢结构钢板。在可供应的九个钢级中有如下四个屈服强度级别：

1.1.1 在A36／A36M、A572／A572M、A992／A992M、A588／A588M及A514／A514M中亦分别包括了36（250）、 50（345）、50S（345S）、50W（345W）、100（690）和100W（690W）级别。当本标准的补充要求被规定时，这些钢便超出了A36／A36M、A572M／A572M、A992M／A992M、A588／A588M和A514／A514M标准的要求。

1.1.2 50W（345W）、HPS50W（HPS345W）、HPS70W（HPS485W）、100W（690W）和HPS100W（HPS690W） 级别已提高了抗大气腐蚀性（见14.1.2）。产品的可使用性示于表1。

1.2 HPS 70W（HPS 485W）、100（690）、100W（690W）或HPS 100W（HPS 690W）级不应代替36（250）、 50（345）、50S（345S）、50W（345W）或 HPS 50W（HPS 345W）级。未经供需双方协商，50W（345W）或HPS 50W（HPS345W）级不应代替36（250）、50（345）或50S（345S）级。

1.3 当钢必须焊接时，其先决条件是采用适合于钢种和预定用途或将要使用用途的焊接工艺，见标准A6／A6M中附录X3焊接性资料。

1.4 对用于抗拉构件要求缺口韧性试验的结构产品，本标准提供了标准化的要求，这些要求根据美国州公路和运输管理协会（AASHTO）对断裂临界和非断裂临界构件的规定。

1.5 补充要求可以采用，但这些要求只有当需方在订单上规定时才适用。

1.6 以英寸-磅或SI单位表示的值都应视为标准值。在本文中，SI单位用括弧示出。每种单位制所表示的值并非较好相等，因此，每种单位制必须单独使用。无论如何，不能混用。

1.7 对于从卷材切割的结构产品（略）。

2 引用标准

2.1 ASTM标准

A6/A6M    热轧结构钢板、型钢、钢板桩和钢棒的一般要求

A36/A36M 碳素结构钢

A370 钢产品力学试验方法和定义

A514/A514M 适于焊接用高屈服强度淬火和回火合金钢钢板

A572/A572M 高度度低合金铌钒结构钢

A588/A588M 厚度≤4英寸（100mm）、较低屈服点50ksi（345MPa）的高度度低合金结构钢

A673/A673M 结构钢冲击试验取样方法

A992/A992M 结构钢型钢

G101 低合金钢耐大气腐蚀性评估指南

3 术语

3.1 本标准中术语定义：

3.1.1 断裂临界构件-主要承载抗拉构件或有弯曲组件的抗拉构件，这些构件的失效将期望导致结构件的断裂或不超载的桥梁的断裂。

3.1.2 主要承载构件-承受主要设计载荷的钢构件，包括静载荷、动载荷、冲击载荷和其它载荷。

3.1.3 非断裂临界构件-主要承载抗拉构件或有弯曲组件的抗拉构件，这些构件的失效不会期望导致结构件的断裂或不超载的桥梁的断裂。

3.1.4非抗拉构件-在任何设计载荷下任何不承受抗拉应力的钢构件。

3.1.5 副构件-定位、支撑主要承载构件的钢构件，或连接部分、标志或其它附属设施，但不直接承受主要设计载荷。

3.1.6 抗拉构件-断裂临界或非断裂临界构件的一部分或组成，在不同的设计载荷下承受抗拉应力。

4 订货要求

4.1 A6／A6M订货信息一节列出的项目除外，如适用，下列项目还应考虑：

4.1.1构件类型（抗拉或非抗拉，非断裂临界或断裂临界）（见第10节）

4.2 冲击试验温度区（见表8）

5 交货一般要求

5.1 按本标准供货的结构产品应符合现行版本A6／A6M的相应要求，对于订购的具体结构产品，A6／A6M标准若与本标准要求不一致，应执行本标准。

5.2 从卷材生产的结构产品（略）

6 材料和制造

6.1 36（250）和50（345）级钢应为半镇静钢或镇静钢。

6.2 50W（345W）、HPS50W（HPS345W）和HPS70W（HPS485W）级钢应采用细晶粒工艺生产。

6.3 50S（345S）级钢应为镇静钢。镇静钢应由试验报告上镇静钢的陈述或Si≥0.10％或全A1≥0.015％来证实。

6.4 50S（345S）级钢应采用N≤0.015％生产工艺制造，并且包括一种或多种N结合元素，或 50S（345S）级钢应采用N≤0.012％工艺生产制造（添加或不添加N结合元素）；无论采用何种工艺，N含量不必报告。

6.5 HPS50W（HPS345W）、HPS70W（HPS485W）和HPS100W（HPS690W）级钢应采用低氢工艺生产，如在钢制造过程中的真空处理；控制钢锭、板坯的加热；控制钢锭、板坯或钢板缓冷，或上述方法结合。

6.6 100（690）、100W（690W）、HPS100W（HPS690W）级应满足A6／A6M标准细奥氏体晶粒度要求。

6.7 IIPS5OW（HPS345W）和HPS70W（HPS485W）应按下列一种状态供货：热轧、控轧、具有／或不具有快速冷却的热机械控轧工艺（TMCP），或淬火加回火。

7热处理

7.1 对于淬火加回火的HPS50W（HPS345W）和HPS70W（IIPS485W）级钢应由生产厂进行热处理，热处理包括：将钢加热到不低于1650℉（900℃）的温度，在水或油中淬火，在不低于1100℉（590℃）的温度回火。热处理温度应在试验证书上报告。

7.2 100（690）和100W（690W）级钢应由生产厂进行热处理，热处理包括：将钢加热到不低于1650T（900℃）的温度，在水或油中淬火，在不低于1150℉（620℃）的温度回火。热处理温度应在试验证书上报告。

7.3 HPS10OW（HPS690W）级钢应由生产厂进行热处理，热处理包括：将钢加热到1600F～1700T（870～925℃）的温度，在水中淬火，在不低于1050℉（565℃）的温度回火，保温时间由生产厂确定。热处理温度应在试验证书上报告。

8 化学成分要求

8.1 熔炼分析应符合表2～表7对规定钢种的要求。

8.2 50S级钢，除表7中列出的元素外，试验报告还应包括对Sn的化学分析以供参考。在Sn总量小于0.02％之处，应允许分析报告为＜0.02％。

8.3 对于50S（345S）级钢，较大允许碳当量值：对于凸缘厚度大于2in．（50mm）的结构型钢，应为0.47％，其它结构型钢应为0.45％。碳当量应以熔炼分析为基础。碳当量和规定的化学成分分析均应报告。碳当量应使用下式计算：

CE=C Mn/6 (Cr Mo V)/5 (Ni Cu)/15 (1)

9 抗拉性能要求

9.1 由试样所代表的钢材应符合表1规定的抗拉性能要求，但9.2的规定除外。

9.2 对于横截面小于1in．2（645m㎡）的36（250）级型钢和厚度或直径小于1／2in．（12.5mm）的棒钢（扁钢除外），抗拉试验不需要由生产厂来做。

10 冲击试验要求

10.1 非断裂临界，T，抗拉构件-订购用作非断裂临界组件的抗拉构件结构产品，应按照A673／A673M和表9规定进行冲击试验。试验结果应满足表9的要求。

10.2 断裂临界，F，抗拉构件-订购用作断裂临界组件的抗拉构件结构产品，应按照 A673／A673M和表10规定进行冲击试验。试验结果应满足表10的要求。

10.3订购时采用不带后缀T或F，T或F如10.1和10.2中列出，不要求进行冲击试验，并且仅应用作非抗拉构件或副构件。

11 100（690）和100W（690W）级的布氏硬度要求

11.1 对于厚度≤3／8in（10mm）的钢板，布氏硬度试验可用来代替对每块钢板进行的拉伸试验，在这种情况下，拉伸试验用试样应取自每批两块钢板中每块钢板的角部，每批应由同一炉号、同一厚度、同一原始状态和同一热处理状态的钢板组成，每批重量（质量）不应超过15吨（15Mg）。布氏硬度试验应在未作拉伸试验的每块钢板上进行并应满足表1所示的要求。

12 试样和拉伸试验次数

12.1 36（250）、50（345）和50W（345W）、非淬火加回火HPS50W（HPS345W）和HPS70W（HPS485W） 级钢的取样部位、状态、试验次数和试样的制备均应符合A6／A6M标准的要求。

12.2 除了A6／A6M标准中的要求外，下列要求仅适用于100（690）和100W（690W）、HPS100W（HPS690W），淬火加回火HPS50W（HPS345W）和HPS70W（HPS485W）级钢。

12.2.1 当有可能时，所有试样均应取自热处理状态下的钢板。如果必须从单个样坯上制备试样，这些试样应是全厚度的，而且应与材料同时进行过相同的热处理，所有这种样坯的尺寸应使所制备的试样不会因边缘效应而在性能上发生任何变化。

12.2.2 每块钢板进行较终热处理后，应从经过热处理的每块钢板的角部切取一个拉伸试样（11.1的规定除外）。

注2：术语“钢板”等同于“经热处理的钢板”。

13 复验

13.1 36（250）、50（345）、50S（345S）、50W（345W），非淬火加回火HPS50W（HPS345W）和HPS70W （HPS485W）应按A6／A6M标准的要求进行复验。

13.2 经布氏硬度试验而不能满足硬度要求的100（690）、100W（690W）和HPS100W（HPS690W）钢板，可按生产厂意愿进行拉伸试验。如果试验结果符合表1的要求，则钢板应予验收。

13.3 生产厂可对不符合本标准力学性能要求的淬火加回火钢板重新进行热处理。对重新提交检验的材料，全部力学性能试验均应重作。

14 耐大气腐蚀性能

14.1 符合本标准要求的钢，其耐大气腐蚀性能分为两级：

14.1.1 不带后缀的钢级，其耐大气腐蚀性能等级为典型的不含铜的碳素或合金钢。

14.1.2 50W（345W）、HPS50W（HPS345W）和HPS70W（HPS485W）应有耐大气腐蚀指数≥6.0，根据G101 预测方法指南（以Larabee和Coburn 数据为基础）按照熔炼分析计算耐大气腐蚀指数（见注3），当完全暴露于大气中时，这些钢暴露（无涂层）状态下可适用于许多场合。100W（690W）、HPS100W（HPS690W）提供改进耐大气腐蚀级别高于不含铜的合金钢。

注3：低合金钢耐大气腐蚀性评估方法见G101指南。

用户注意：G101指南中计算耐大气腐蚀性指数用的预测公式（以Larabee和Coburn 数据为基础的预测方法）仅在该手册所述成分范围内证明是正确的。15 标志

15.1 材料除按A6A6M标准要求作标志外，结构产品还应按如下进行标记：

15.1.1 50W（345W）、100（690）和100W（690W），应包括成分类型。

15.1.2 符合10.1要求的结构产品，字母T和适用区号（1,2或3）应在级别牌号后面。

15.1.3 符合10.2要求的结构产品，字母F和适用区号（1,2或3）应在级别牌号后面16 主题词：略

表1抗拉性能和硬度要求

注1：本表中“-”出现的地方，表示没有要求。

A 见A6／A6M标准中拉伸试验一节试样的取向及制备条款。

B 用A370《试验方法和定义》第13节所述的0.2％残余变形法或负荷下0.5％伸长法测出。

C 对地面板不要求测定伸长率和断面收缩率。

D 对宽度大于24in．（600mm）的钢板，断面收缩率要求（在适用处）减少5％。

E 对宽度大于24in．（600mm）的钢板，伸长率要求可减少2个百分点，见A6／A6M 标准拉伸试验-：节“伸长率要求的调整”。

F 凸缘厚度＞3in．（75mm）的型钢，2in．（50mm）伸长率为19％。

G 不适用。

H对于从腹板位置进行试验的型钢屈强比≤0.87，对于其它所有型钢屈强比≤0.85。

I：对于要求从腹板位置进行试验的结构型钢，允许较大屈服强度为70ksi（480MPa）。

J 凸缘厚度＞3in．（75mm）的宽缘型钢，2in．（50mm）较小伸长率为18％适用。

K当按图3（A370《试验方法》）的宽1.5in．（40mm）试样测量时，伸长率是在2in，或50mm标距长度上测出的，它包括了断裂部分，并且是较大的伸长率。

L 如按图3（A370《试验方法》）的宽1.5in．（40mm）试样测量时，较小40％适用。如按图4（A370《试验方法》）的1／2in（12.5mm））圆形试样测量时，较小50％适用。

M 仅适用于厚度≤3／8 in．（10mm）且不进行拉伸试验的100（690）和100W（690W）钢板。（见8.1）。

表2 36（250）级的化学成分要求（熔炼分析）

注1：本表中“．”出现的地方表示不要求，如标准A6／A6M熔炼分析一·节中所述，锰的熔炼分析值应测定并报告。

A 对于凸缘厚度＞3in（75mm）的型钢，要求锰含量为0.85～1.35％，硅含量0.15～0.40％。

B 当碳含量比标准上限每减少0.01％时，锰含量可比标准上限上升0.06％，较大锰含量可达1.35％。

表3 50（345）级化学成分要求A（熔炼分析）

A 当有规定时，熔炼分析中铜的较小含量为0.20％（成品分析为0.18％）。          E

B 对所有厚度＞3／8in．（10mm）的钢板，熔炼分析较小锰含量应为0.80％（成品分析应为0.75％）；对厚度≤3／8in．（10mm）的钢板和所有其它产品，熔炼分析时的较小锰含量应为0.50％（成品分析应为0.45％）。锰与碳之比不应小于2：

1。在规定较大碳含量下每降低0.01％，允许规定较大锰含量提高0.06％，较大为1.60％。

C 熔炼分析时硅含量如超过0.40％，必需进行协商处理。

D 直径、厚度或平行面之间距＞1.5in．（40mm）的棒材用钢应按镇静钢工艺进行冶炼。

E 合金含量应符合1、2、3或5类型的一一种，试验报告中应报告适用的元素含量。

合金元素含量

A 铌应限于较大厚度为3／4 in（20mm）的50（345）级钢板、棒材、Z字钢和轧制T型钢以及凸缘或腿柱厚度≤1.5in（40mm）的型钢，除非供应镇静钢。镇静钢应由试验报告上的镇静钢的描述或是够量的强脱氧元素的存在来证实，如＿Si≥0.10％或A1≥0.015％。

B成品分析范围＝0.004-0.06％

C成品分析范围＝0.01-0.16％

表4 50W（345W）级化学成分要求（熔炼分析）

注1：A、B和C类型分别相当于A588／A588M 的A级、B级和C级

A 用于桥梁建设中这些类型钢的可焊性数据已经FHWA证明。

B 在规定较大C之下每降低0.01％的碳含量，锰允许在规定较大Mn之上提高0.06％，较大Mn为1.50％。

表5 100（690）和100W（690W）级化学成分要求（熔炼分析）

注：1．在本表中“·-”出现的地方表示不要求。

2．A、B、C、E、F、H、J、M、P和Q型分别相当于A514／A514M标准的A、B、C、E、F、H、J、M、P和Q级。

A E、F、P和Q型满足11.1.2的耐大气腐蚀性能要求。

B 可部分或全部代替钛含量（1：1）。

C Zr可用Ce代替。添加Ce时，熔炼分析Ce／S之比约为1.5：1。

表6 HPS50W(HPS345W)、HPS7OW(HPS485W)、HPS100W(HPS690W)

级化学成分要求（熔炼分析）

注1：本表中“·-”出现的地方，表示无要求。

A 不适用。

B 钢应进行钙处理以控制硫化物形态。

表7 50S（345S）级化学成分要求（熔炼分析）

A只要Mn／S不小于20：1，凸缘型钢或腿柱厚度不超过1in．（25mm）的型钢较小Mn含量应为0.30％。

B(Nb V)≤0.15%。

表8 冲击试验温度区与较低使用温度之间的关系

表9 非断裂临界抗拉构件冲击试验要求

A夏比V型缺口冲击试验应按A673／A673M标准规定的“H”（按炉次）频率进行。

B如果结构产品的屈服点超过65千磅／英寸2（450MPa），则在65千磅／英寸（450MPa）之上每增加10千磅／英寸2（70MPa），较低平均能量所要求的试验温度应下降15°F（8℃）。试验报告中给出的值就是屈服点。

C夏比V型缺口冲击试验按A673／A673M标准规定的“P”（按每张板）频率进行。

D如果结构产品的屈服强度超过85千磅／英寸（585MPa），则在85千磅／英小2（585MPa）之上每增加10千磅／英寸2（70MPa），较低平均能量所要求的试验温度应下降15°F（8℃）。试验报告中给出的值就是屈服强度。

表10 断裂临界抗拉构件冲击试验要求

A夏比V型缺口冲击试验应按A673／A673M规定的“P”（按每张板）频率进行；36F（250F）、50F（345F）和50WF（345WF）、HPS50WF（HPS345WF）、HPS70WF（HPS485WF）除外，在这种情况下应按下述选取试样。

（1）热轧板（包括控轧和TMCP）应在每张轧制板的每端取样（编者注：两端取样）。

（2）正火板应在每张热处理板的一端取样。

（3）淬火加回火钢板应在每张热处理钢板的每端取样。

B如果结构产品的屈服点超过65千磅／英寸2（450MPa），则在65千磅／英寸（450MPa）之上每增加10千磅／英寸2（70MPa），规定较小平均能量和较小试验能量值的试验温度应下降15°F（8℃）。试验报告中给出的值就是屈服点。

C如果结构产品的屈服强度超过85千磅／英寸2（585MPa），则在85千磅／英寸（585MPa）之上每增加10千磅／英

度。

小2（70MPa），规定较小平均能量和较小试验能量值的试验温度应下降15°F（8℃）。试验报告中给出的值就是屈服强