不同种类建筑钢材力学性能检测技术差异性研究_汪博昆.pdf

广东建材2023年第2期0 引言建筑钢材通常是指钢结构建筑用钢，主要为普通碳素结构钢和低合金结构钢。随着我国经济的繁荣发展，高层建筑、超高层建筑、大跨度体育场馆、会展中心以及钢结构厂房等大型结构工程日益增多，需要使用高性能的钢结构用钢1-2。钢结构工程和建筑钢材质量成为关注的焦点，对整个工程的质量安全有着重要影响，而钢材质量检测为钢结构建筑质量安全保驾护航。建筑钢材的主要产品标准有 优质碳素结构钢 GB/T 699-2015、碳素结构钢 GB/T 700-2006、低合金高强度结构钢 GB/T 1591-2018、碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带 GB/T 3274-2017、建筑结构用钢板 GB/T 19879-2015等标准。虽然此类标准中的检测参数类似，均为拉伸性能参数，如屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、以及冲击吸收功等，但这些标准适用范围不同、产品标准牌号不同、技术要求不同，在检测过程中可能会因为选择的检验依据不当或技术要求使用错误而造成检测结果的偏差。另外，工程中用的钢材，其产品表面普遍无产品标准号、牌号等标识，施工方目测检查无法辨识，容易被用错，给工程质量管理以及控制带来诸多麻烦3-4。本文分析了常用钢材的产品标准在标准适用范围、技术要求、试验方法等方面的主要差异，并辅以实际案例分析，为生产厂家、施工单位以及检测机构提供参考。1 产品标准的适用范围优质碳素结构钢 GB/T 699-2015、碳素结构钢GB/T 700-2006、低合金高强度结构钢 GB/T 1591-2018、碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带GB/T 3274-2017、建筑结构用钢板 GB/T 19879-2015，5 个常用标准的使用范围不完全相同。其中 GB/T1591-2018 的适用范围广；GB/T 699-2015 以及 GB/T3274-2017 对产品的外型尺寸作了限制要求；而 GB/T700-2006和 GB/T 19879-2015则在产品用途上作了限制，并且GB/T 19879-2015还在不同牌号的钢材外型尺寸上作了规定限制5。5个标准的适用范围和标准起源见表 1。2 产品标准性能参数差异由于GB/T 3274-2017中规定厚度小于3mm的钢板和钢带的抗拉强度和断后伸长率应符合GB/T 700、GB/T 1591 的规定，断后伸长率允许比 GB/T 700 或 GB/T1591的规定降低5%（绝对值）。根据需方要求，钢板和钢带的屈服强度可按GB/T 700、GB/T 1591的规定，因此本小节不对GB/T 3274-2017进行参数对比。又根据GB/T 699-2015 中适用的钢材与其他 3 个标准完全不同，因此也不进行对比分析。GB/T 700-2006 中将钢材分为 Q195、Q215、Q235、Q275四个牌号，质量等级分为A、B、C、D四个等级；GB/T不同种类建筑钢材力学性能检测技术差异性研究汪博昆1,2段瑞斌1,2许田富1,2赵正明1,2（1 广东省建设工程质量安全检测总站有限公司)(2 广东省建筑科学研究院集团股份有限公司）【摘要】通过对常用建筑钢材的产品标准、试验方法等进行对比分析，总结了建筑钢材检测结果差异性的原因。要解决检测结果差异性的问题，必须保证钢材在送检、检测、验收等过程中，按照设计、产品标准的规定进行检验。【关键词】钢材；力学性能；检测；差异质量控制与检测-46广东建材2023年第2期1591-2018 中将热轧钢材分为 Q355、Q390、Q420C、Q460C四个牌号，质量等级分为B、C、D三个等级；GB/T 19879-2015 中将钢材分为 Q235GJ、Q345GJ、Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ、Q500GJ、Q550GJ、Q620GJ、Q690GJ9个牌号，质量等级分为C、D、E三个等级。由上可知，钢材的种类、牌号众多，相应的力学性能指标要求各异。以工程项目中常见的种类和牌号为例进行分析研究。分别选择GB/T 1591-2018中的Q390和GB/T 19879-2015 的 Q390GJ 以及 GB/T 700-2006 中的Q235 和 GB/T 19879-2015 中的 Q235GJ 进行参数对比，详见表2、表3。由表2可知，标准GB/T1591-2018、GB/T19879-2015对拉伸性能、冲击等参数指标均有涉及，而对于断后伸长率以及冲击吸收能量这两个指标，GB/T1591-2018将试件分为纵向和横向，并且除了试件方向为纵向、且厚度或直径40mm的条件下，GB/T19879-2015中对断后伸长率的要求比GB/T1591-2018更高。类似的，抗拉强度以及冲击吸收能量这两个指标也是GB/T19879-2015要求更高。由表 3 可知，标准 GB/T700-2006、GB/T19879-2015对对拉伸性能、冲击等参数指标均有涉及。对于检测抗拉强度GB/T19879-2015中对试件的厚度或直径做了一定限制，而GB/T700-2006没作限制，适用范围较宽，并且GB/T19879-2015中对抗拉强度的要求更高，冲击吸收能量也是GB/T19879-2015要求更高。至于断后伸长率则是与抗拉强度相反，GB/T700-2006中对试件的厚度或直径做了一定限制，而GB/T19879-2015没做任何限制。对于屈服强度，两本标准都对试件的厚度或直径做了限制，但通过总结分析得出，GB/T19879-2015适用的范围小于 GB/T700-2006，强度要求高于 GB/T700-2006。3 试验方法建筑钢材的物理力学性能试验试验方法，基本上在产品标准里都有规定，不同产品标准里的试验方法既有共通之处，也有差异之处。本文将5个常用的建筑钢材标准物理力学试验方法的差异性进行对比分析，见表4。由表4可以看出，5个标准中，对于拉伸、冲击性能表1 常用建筑钢材产品标准的适用范围及标准起源6-10标准编号GB/T 699-2015 优质碳素结构钢GB/T 700-2006 碳素结构钢GB/T 1591-2018 低合金高强度结构钢GB/T 3274-2017 碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带GB/T 19879-2015 建筑结构用钢板适用范围公称直径或厚度不大于250mm的热轧和锻制优质碳素结构钢棒材。经供需双方协商也可用于公称直径或厚度大于250mm。适用于焊接、铆接、栓接工程结构用热轧钢板、钢带、型钢和钢棒。适用于一般结构和工程用低合金高强度钢钢板、钢带、型钢和钢棒。适用于厚度不大于400mm的碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带。适用于制造高层建筑结构、大跨度结构和其他重要建筑结构用厚度6mm200mm的Q345GJ、厚度6mm150mm的Q235GJ、Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ及厚度12mm40mm的Q500GJ、Q550GJ、Q620GJ、Q690GJ热轧钢板。标准的起源该标准版本为第四版，由中国钢铁工业协会提出，由全国钢标准化技术委员会归口。其中第一版为GB 699-1965，第二版为 GB 699-1988，第三版为 GB/T 699-1999。该标准为第四版，由中国钢铁工业协会提出，由全国钢标准化技术委员会归口。其中第一版为GB/T 700-1965，第二版为GB/T 700-1979，第 三 版 为 GB/T 700-1988。该标准为第五版，由中国钢铁工业协会提出，由全国钢标准化技术委员会归口。其中第一版为 GB1591-1979，第二版为GB1591-1988，第 三 版 为 GB/T1591-1994，第四版为GB/T 1591-2008。该标准为第一版，由中国钢铁工业协会提出，由全国钢标准化技术委员会归口。替 代 标 准 GB912-2008 与 GB/T3274-2007。该标准为第二版，由中国钢铁工业协会提出，由全国钢标准化技术委员会归口。其中第一版为GB/T 19879-2005。质量控制与检测-47广东建材2023年第2期的测试方法以及取样部位基本一致，但是在取样数量上有些许差异；而弯曲试验GB/T 699-2015标准中没有涉及试验方法，其他4个标准的弯曲试验方法以及取样部位和数量一致。5个标准中的拉伸、冲击、弯曲试验方法分别按照 GB/T 228.1、GB/T 229、GB/T 232 标准实行，取样部位按照GB/T 2975实行。4 案例分析某工程项目，使用出厂检验标准为 碳素结构钢GB/T 700-2006，板厚 20mm，牌号为 Q235的钢板。工程使用前进行常规见证送检至某第三方检测机构，委托 时 将 牌 号 填 写 为 Q235GJ，抗 拉 强 度 检 验 结 果390MPa，不合格。就检验标准技术要求进行原因分析，发现委托方送检的实际样品为Q235钢板，标准要求抗拉强度在370-500MPa范围内即合格，检测人员在出具报告时按照送样人员填写的Q235GJ对抗拉强度进行评定，而 Q235GJ 抗 拉 强 度 技 术 要 求 为 400-510MPa。Q235GJ的技术要求大于Q235的技术要求，导致了抗拉强度检测结果判定不合格。反之假设厂家按 建筑结构用钢板 GB/T 19879-2015标准生产的板厚 20mm、牌号为Q235GJ的钢板，委托时错误地将牌号填写为Q235，检测结果可能会是合格，但由于牌号填写错误，则结果视为无效，原因是检测出的性能指标无法反应材料的真实质量。某工程项目，使用出厂检验标准 低合金高强度结构钢 GB/T 1591-2018，牌号为Q390的钢板V型纵向冲击试样。工程使用前进行常规见证送检至某第三方检测机构。由于检测员的失误在做冲击试验时，使用的标准为 GB/T 19879-2015，冲击吸收能量检验结果为40J，不合格。就检验标准技术要求进行原因分析，委托方送检的实际样品为Q390，纵向冲击样品，标准要求冲击吸收能量应不小于34J即合格。而由于检测人员失误，用错标准，GB/T 19879-20151中冲击吸收能量时不抗拉强度/MPa屈服强度/MPa断后伸长率/%冲击吸收能量KV2/JGB/T 1591-2018（牌号Q390）厚度或直径100mm：490650100150mm：470620上屈服强度厚度或直径16mm：3901640mm：3804063mm：3606380mm：34080100mm：340100150mm：320试件方向：纵向厚度或直径40mm：214063mm：2063100mm：20100150mm：19试件方向：横向厚度或直径40mm：204063mm：1963150mm：19150250mm：1820：横向27，纵向340：横向27，纵向34-20：横向27，纵向34GB/T 19879-2015（牌号Q390GJ）厚度或直径100mm：510-660100150mm：490-640下屈服强度厚度或直径616mm：3901650mm：39051050100mm：380500100150mm：3704902020：470：47-20：47-40：47表2 GB/T 1591-2018与GB/T 19879-2015对比分析表3 GB/T 700-2006与GB/T 19879-2015对比分析抗拉强度/MPa屈服强度/MPa断后伸长率/冲击吸收能量KV2/JGB/T 700-2006（牌号Q235）370500上屈服强度厚度或直径16mm：2351640mm：2254060mm：21560100mm：215100150mm：195150200mm：185纵向取样时厚度或直径40mm：264060mm：2560100mm：24100150mm：22150200mm：21横向取样时，断后伸长率降低2%（绝对值）20：270：27-20：27GB/T 19879-2015（牌号Q235GJ）厚度或直径100mm：400510100150mm：380510下屈服强度厚度或直径616mm：2351650mm：235-34550100mm：