跨海大桥用钢主要集中于管桩钢、通航主桥的桥梁钢、桥面护栏以及带肋钢筋,其中管桩钢、通航主桥的桥梁钢占钢材总量的60%,仅管桩钢就占其钢材总量的50%左右。管桩钢的材质主要为Q345C,规格范围为16~25mm之间,大部分为热轧卷板,并采用螺旋焊管形式,跨海大桥的管桩用钢量特别大,杭州湾跨海大桥就使用了武钢生产的管桩钢Q345C约39万吨。通航主桥的桥梁钢的材质主要集中于Q345D级别,规格为10~50mm之间,主要为平板产品;护栏用钢的材质为Q345D/Q390D,规格为4~25mm之间。上述三个产品种对钢材的耐蚀性都有较高的要求,杭州湾跨海大桥甚至第一次明确提出了使用寿命100年以上的要求,因此,桥梁用钢的耐蚀性能成为设计者选材的重要考虑部分。
碳含量等于或接近碳在铁素体中的最大溶解度0.0218%。在γ→α的转变过程中,由于Nb(CN)的析出,铁素体中碳的溶解度极限不容易被超过,从而在显微组织中形成ε碳化物或Fe3C的可能性极小,高碳M—A—C组元的出现几率也很小,即较少发生C原子的分配,并通过适宜工艺使钢板最终组织以针状铁素体为主,与传统的珠光体-铁索体钢而言,这种组织均匀性更好,各微区之间电极电位更趋于一致,提高了其耐候性能。通过适宜的Cu-Cr-Ni耐候性元素配比,通过其在钢板内锈层的富集来保证耐候性。
经真空循环脱气处理,全流程保护性浇注,同时控制S含量在0.006%以下,以尽量减少夹杂,提高钢质纯净度。通过TMCP+回火技术,使组织充分细化,超细晶粒降低了晶界上的夹杂物含量,显著提高了晶界的洁净度,结果造成了钢的耐候性提高。
即将通车的杭州湾跨海大桥,处于海洋性腐蚀环境,设计者所提出的使用寿命为100年以上使得桥梁用钢的耐腐蚀性显得非常突出。其使用的管桩用钢就采用了经济型耐候钢的设计理念。炼钢时充分利用废钢中所含的残余元素Cu,适当添加耐候性元素Cr、Ni等,并采用精炼工艺,充分降低S含量等。使得钢卷在不明显提高成本的同时,提高其耐腐蚀性能,以为市场所接受。