第二节 工程用钢及其应用

第一章概论第一节钢结构的特点和应用钢结构的特点：钢结构构件较小，质量较轻，便于运输和安装，便于装拆、扩建。

适用于跨度大、高度高，承载重的结构。

1.钢材的材质均匀，质量稳定，可靠度高；2.钢材的强度高，塑性和韧性好，抗冲击和抗振动能力强；3.钢结构工业化程度高，工厂制造，工地安装，加工精度高，制造周期短，生产效率高，建造速度快；4.钢结构抗震性能好；5.耐腐蚀和耐火性差。

第二节钢结构的应用范围一、大跨度结构：体育场、馆、会展中心、会堂、剧场、飞机库、机车库等。

二、高层建筑：纽约的西尔斯大厦共110层，总高443m；深圳的地王商业大厦总高368m；上海金茂大厦共88层，总高420.5m。

三、工业建筑设有大吨位吊车，炼钢车间，船体车间，水压机车间。

四、轻钢结构后面重点讲解。

五、高耸结构(塔桅结构)高压输电塔，微波站，雷达站，火箭发射塔，海洋石油平台。

随着现代建筑技术发展，塔桅结构由单一功能向多功能方向发展，如加拿大多伦多的电视塔为全钢结构，我国黑龙江省336m高的全钢结构多功能电视塔。

六、活动式结构水工钢闸门，升船机，三峡的升船机120×18×3.5m，最大提升高度113m，重11800T。

七、可拆卸或移动的结构钢栈桥、移动式平台，发挥钢结构重量轻，便于运输和安装的优点。

加拿大已建成120多万吨，可容纳5000多人的海上采油平台。

八、高压容器和大直径管道三峡水利枢纽工程中的发电机组压力钢管内径达12.4m，钢管壁厚60mm。

九、抗震要求高的结构十、特种结构钢烟囱、钢水塔，纪念性建筑（北京的中华世纪坛）城市大型雕塑（南海大佛）。

第三节现代建筑钢材的发展一、高强度钢材随着人们对结构性能要求的提高，研制和应用高强度钢材、优质钢和各种低合金钢，如Q345（16锰钢）、Q390（15锰钒钢）、Q420（15锰钒氮钢），有些西方国家已把钢材的屈服强度为700～800Mpa或更高强度的低合金钢列入设计规范。

我国钢号表示方法第二节我国钢号表示方法一、我国钢号表示方法概述钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。

我国的钢号表示方法，根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB/T221—2000）中规定，并于2000年11月1日开始实施。

产品牌号的表示，一般采用采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。

即：①钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si,Mn,Cr……等。

混合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。

②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示，③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。

采用汉语拼音字母表示产品名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表产品名称的汉语拼音中选取第一个字母。

当和另一个产品所选用的字母重复时，可改用第二个字母或第三个字母，或同时选取两个汉字中的第一个拼音字母。

暂时没有可采用的汉字及汉语拼音的，采用符号为英文字母。

二、我国钢号表示方法的分类说明1、碳素结构钢和低合金高强度结构牌号表示方法以上用钢通常分为通用钢和专用钢两大类。

牌号表示方法，由钢的屈服点或屈服强度的汉语拼音字母、屈服点或屈服强度数值，钢的质量等级等部分组成，还有的钢加脱氧程度，实际是4个部分组成。

①通用结构钢采用代表屈服点的拼音字母“Q”。

屈服点数值(单位为MPa)和表1中规定的质量等级（A、B、C、D、E）、脱氧方法（F、b、Z、TZ）等符号，按顺序组成牌号。

例如：碳素结构钢牌号表示为：Q235AF，Q235BZ；低合金高强度结构钢牌号表示为：Q345C，Q345D。

Q235BZ表示屈服点值≥235MPa、质量等级为B级的镇静碳素结构钢。

Q235和Q345这两个牌号是工程用钢最典型,生产和使用量最大,用途最广泛的牌号。

这两牌号几乎世界各国都有。

碳素结构钢的牌号组成中，镇静钢符号“Z”和特殊镇静钢符号“TZ”可以省略，例如：质量等级分别为C级和D级的Q235钢，其牌号表示应为Q235CZ和Q235DTZ，但可以省略为Q235C和Q235D。

二级造价工程师《建设工程计量与计价实务》（土木建筑工程）课程内容第二节常用建筑材料的分类、基本性能及用途一、结构材料（一）钢材钢材具有品质稳定、强度高、塑性和韧性好、可焊接和铆接、能承受冲击和振动荷载等优异性能。

常用的钢材品种有普通碳素结构钢、优质碳素结构钢和低合金高强结构钢。

1.钢筋混凝土结构用钢钢筋混凝土结构用钢主要是通过热轧、热处理、冷轧及冷拔加工等生产的钢筋、钢丝和钢绞线等。

表示钢筋性能的参数：屈服强度、抗拉强度和断后伸长率。

常用的钢筋名称、类别与特性及应用范围如下表名称类别与特性适用性热轧钢筋光圆①HPB300②屈服强度较低，塑性性能较好各种非预应力常规钢筋混凝土钢筋。

带肋①HRB400、HRB500、HRB600HRB400E、HRB500E②强度相对高，相对节省钢筋，锚固性好，预应力稳定①HRB400：各种非预应力常规钢筋混凝土钢筋。

②HRB400、HRB500、HRB600：预应力钢筋混凝土钢筋，如预应力钢筋混凝土预制梁、预应力混凝土板、吊车梁等构件。

冷轧带肋钢筋①CRB550、CRB650、CRB800、CRB600H、CRB680H、CRB800H②强度高，相对节省钢筋，握裏力强，质量稳定①CRB550、CRB600H和CRB680H：普通钢筋混凝土。

②CRB650、CRB800和CRB800H：预应力混凝土用钢筋。

冷拔低碳钢丝甲级、乙级①甲级用于预应力混凝土结构构件中。

②乙级用于非预应力混凝土结构构件中。

热处理钢筋（带肋钢筋）强度高，用材省，锚固性好，预应力稳定主要用作预应力钢筋混凝土轨枕，也可以用于预应力混凝土板、吊车梁等构件。

预应力混凝土用钢丝强度高，柔性好适用于大跨度屋架、薄腹梁、吊车梁等大型构件的预应力结构。

钢绞线强度高，柔性好，与混凝土结合性能好多用于大型屋架、薄腹梁、吊车梁及大跨度桥梁等大负荷的预应力混凝土结构1.结构材料（钢材、水泥、混凝土）2.砌筑材料（砖、砌块、石材）3.装饰材料（饰面材料、玻璃、涂料、木材）【小结】钢材适用性汇总预应力非预应力HRB400、HRB500、HRB600HPB300、HRB400CRB650、CRB800、CRB800H CRB550、CRB600H、CRB680H甲级乙级热处理钢筋、钢丝、钢绞线---【例题1·多选】可用于预应力钢筋混凝土的钢筋有（）。

常见工业用钢的性能及用途工业用钢是广泛应用于各个行业的一种重要材料，其性能和用途主要由其合金成分、热处理和机械加工方式决定。

以下是几种常见的工业用钢及其性能和用途的介绍。

1.碳钢：碳钢是一种含有较少合金元素的钢，主要成分为碳和铁。

碳钢具有良好的焊接性、机械性能和耐磨性。

根据碳含量的不同，碳钢可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。

低碳钢常用于制造汽车零部件、建筑结构、家具等产品；中碳钢多用于汽车制造、机械制造和工具制造；高碳钢适合用于切削工具、弹簧等领域。

2.不锈钢：不锈钢是一种合金钢，其中主要合金元素为铬和镍，能够有效地防止锈蚀和腐蚀。

不锈钢具有良好的耐腐蚀性、强度和耐热性。

不锈钢广泛应用于食品加工、化工、海洋工程、医疗设备等行业。

根据不锈钢的组成和性能，不锈钢可以进一步分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢等。

3.合金钢：合金钢是指添加了合金元素的钢，如铬、钼、钴、镍等。

合金钢的性能因其合金元素的组成而异。

合金钢具有高强度、耐热性和耐腐蚀性，广泛用于汽车、航空航天、石油化工和建筑等领域。

根据不同的合金元素，合金钢可以分为低合金钢、中合金钢和高合金钢等。

4.工具钢：工具钢是一种专用钢种，具有优异的切削性能、热处理稳定性和磨损抗性。

根据使用要求，工具钢可以分为冷作工具钢、热作工具钢和高速度钢等类型。

工具钢广泛应用于切削工具、模具、冷冲压件等领域。

5.耐磨钢：耐磨钢是具有高硬度和耐磨性的特殊钢种，主要用于抵抗磨损和冲击。

耐磨钢常用于铸造矿石破碎、煤矿开采和钢铁生产等场合。

根据使用环境和要求的不同，耐磨钢可以分为高碳钢、低合金耐磨钢和多合金耐磨钢等。

6.高温合金钢：高温合金钢是一种能在高温环境下保持稳定性能的钢。

这种钢具有高温强度、高温蠕变和高温氧化抗性。

高温合金钢主要用于电力行业的锅炉、汽轮机、核反应堆和航空航天等领域。

总之，工业用钢具有丰富的品种和广泛的应用领域。

根据不同的要求，可选择不同性能的工业用钢，以满足各个行业的需求。

建筑钢材的种类和用途建筑钢材是一种专门用于建筑行业的金属材料，它在房屋建筑、桥梁航道、机械设备和民用工业等领域中是不可或缺的。

钢材种类众多，各有其独特的特点和应用范围，下面将介绍建筑常用的钢材种类和用途。

1.普通碳素结构钢普通碳素结构钢是钢铁行业中最为通用的一种钢材，它主要由铁、碳、锰等几种元素所组成，具有良好的可焊性和机械性能，主要用于制造钢结构、机械零部件和铁路轨道等。

常用的普通碳素结构钢有国标Q235和Q345，其抗拉强度分别为235MPa和345MPa。

2.合金结构钢合金结构钢是一种含有多种合金元素的钢材，如铬、锰、硅、钼等。

它具有较高的强度、韧性和耐腐蚀性，广泛应用于制造高强度螺纹钢、大型轴承、汽车零部件和航空航天零部件等。

3.耐磨钢耐磨钢是一种经过特殊处理，具有极高的硬度和耐磨性的钢材，主要用于制造建筑机械、矿山设备和切割工具等。

耐磨钢种类繁多，常见的有NM360、NM400、NM450、NM500等。

4.不锈钢不锈钢是指含有铬、镍等元素，具有耐腐蚀性的钢材。

它除了具有普通碳素结构钢的机械性能外，还具有较强的耐腐蚀性、耐高温性和美观性等特点。

不锈钢种类多样，根据其化学成分和用途分为数十个系列，其中最常用的是304和316不锈钢。

5.高速切削钢高速切削钢是一种具有较高硬度和耐磨性的钢材，主要用于制造切削刀具。

它通常由硬质合金钢和粉末冶金钢两种合金钢材组成，常见的品牌有M2、M35、M42等。

以上就是建筑常用的五类钢材，不同种类的钢材有着不同的物理特性和化学成分，因此也有着各自的优缺点和适用范围。

在建筑行业中，尤其应根据实际情况选择合适的钢材种类，以确保项目的质量和安全。

第二节钢管施工工艺一、钢管安装工艺流程原水管线部分和设计点以后钢管单管部分施工采用单工作面流水推进作业，在设计点之间区段，两根管道前后错开一根钢管的长度同时施工。

测量放线→沟槽开挖→运输、铺筑轨道→钢管材料及内外防腐涂装→吊装设备就位→钢管管吊装入槽→待装管顶升对中→清口套胶圈涂润滑油→钢管焊接→内拉法安装→接头试压→进行下一节管道安装→测量复核→接头→沟槽回填→钢管砂浆内防腐层。

二、沟槽开挖及施工准备监理控制要点1、设计点位以后单管线钢管部分，采用机械开挖人工清底。

沟槽开挖按下图所示。

确定管沟上口宽，下底宽，焊接部位的工作坑（1.0m×1.2m）机械开挖，人工修整如图示。

钢管双管道施工征地范围内，管沟开挖下底设计宽度，上口设计宽度。

沟槽开挖前，由现场技术员进行测量放线，然后由工程部组织人员进行复核合格后方可进行土方开挖。

管沟开挖时采取分层开挖，开挖范围内的上层地表耕作土单独堆放在最外侧，管道施工完毕后再恢复到原地表位置。

下层土壤开挖时分层厚度一般不超过2米，在农田中开挖遇坑壁稳定性较差时，采取钢板桩等支撑等方式保持沟槽的稳定。

2、管道基础的处理在原水管道部分地层基础较好，原管沟表层平整后可直接作为管道基础。

钢管双管道部分设计段，原土层为粘土层，开挖时不扰动原状土情况下可不做垫层；在设计段点段，和D点以后段管道基本在农田中，主要是淤泥质粘土段，在原土上铺200mm厚粗砂垫层。

部分靠近溪流小河等地段管线，地下水比较丰富地层主要主要是含水率较高的淤泥质粘土，或其他土质条件较差地段，采用先铺一层竹排，再铺200mm厚粗砂垫层。

三、钢管材料及内外防腐涂装监理控制要点钢管材料为Q235B级热轧钢板，同一牌号、同一炉号、同一等级、同一品种、同一尺寸、同一交货状态,组成一个验收批次,每批重量不超过60T。

质保资料齐全、合格证,熔练分析表及力学性能试验表均达到GB 700-88《碳素结构钢》要求,锈蚀程度达到要求。

第二节化工设备常用钢材的特性.txt49礁石因为信念坚定，才激起了美丽的浪花；青春因为追求崇高，才格外地绚丽多彩。

50因为年轻，所以自信；因为自信，所以年轻。

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第二节化工设备常用材料的性能工程上广泛应用的金属材料是钢和铸铁，它们的总产量要比其他一切金属产量的总和还要多几百倍。

钢和铸铁由95%以上的铁和0.05％-4％的碳及1％左右的其他杂质元素组成，因此钢和铸铁又称为“铁碳合金”。

一般含碳量在0. 02％-2％的称为钢，含碳量大于2％的称为铸铁。

当含碳量小于0.02％时，称为工程纯铁，极少使用；当含碳量大于4.3 ％时，铸铁太脆,没有实际应用价值.一铁碳合金的组织结构工业上作为结构使用的金属材料是固态。

固态金属都属于晶体物质。

各种铁碳合金表面上看来似乎一样，但其内部徽观情况却有着很大的差别。

如果用金相分析的方法，在金相显徽镜下可以看到它们的差异。

通常在低于1500倍的显微镜下观察到的金属的晶粒，称为金属的显微组织，简称组织，如图2-6所示。

如果用X光和电子显微镜则可以观察到金属原子的各种规则排列，称为金属的晶体结构，简称结构。

这种金属内部的微观组织和结构的不同形式，影响着金属材料的性质。

图2-7所示为灰铸件中石墨的不同组织形式.1．纯铁的同素异构转变上述体心立方晶格的纯铁称为a-Fe，而面心立方晶格的纯铁称为Y-Fe, a-Fe经加热可转变为Y-Fe，反之高温下的Y-Fe 冷却可变为a-Fe。

这种在固态下晶体构造随温度发生改变的现象，称为“同素异构转变”。

这一同素异构转变是在910℃下恒温完成的。

如图2-9所示，铁的同素异构转变，是固态下铁原子重新排列的过程，实质上也是一种结晶过程。

2 铁与碳的相互关系和碳钢的基本组织碳对铁碳合金性能的影响极大，铁中加人少量的碳以后，强度显著增加，这是由于碳加人后引起了内部组织改变的缘故。

第二节钢的分类及编号一、钢的分类钢的分类方法很多，可以按化学成分、冶炼方法、品质、用途及金相组织等进行分类。

（一）按化学成份分类按化学成分可分为碳素钢（简称碳钢）、合金钢两大类。

碳素钢是指碳质量分数低于2.06%的铁碳合金，根据碳质量分数的不同，碳钢又可分为工业钝铁（ωc≤0.02%）、低碳钢（ωc≤0.25%）、中碳钢（ωc0.25%一0.60%）和高碳钢（ωc＞0.6%）。

合金钢是在碳钢的基础上，为了改善钢的性能专门加入某些合金元素炼制而成的钢。

按照合金元素总量的不同，合金钢可分为低合金钢（合金元素总量〔＜5%〕、中合金钢（合金元素总量为5％～10%）和高合金钢（合金元素总量≥10%）。

（二）按冶炼方法分类根据炼钢炉类别分类，可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢3大类。

根据冶炼时脱氧程度的不同，可分为沸腾钢、镇静钢及半镇静钢。

沸腾钢是脱氧不完全的钢，以符号“F”表示。

沸腾钢耐蚀性和力学性能差，不宜用于重要结构使用。

镇静钢为完全脱氧钢，浇注和凝固时钢液镇静不沸腾，故称为镇静钢。

这种钢冷凝后有集中缩孔，所以成材率低，成本高。

但气体含量低，偏析少，时效倾向低，质量较高，因此得到广泛应用。

镇静钢以符号,“Z”表示，但一般省略。

半镇静钢为半脱氧钢，脱氧程度介于上述两者之间，用符号“b”表示。

（三）按品质分类根据钢中有害杂质硫、磷的含量，可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢。

（1）普通碳素钢ωp≤0.045%，ωS≤0.05%；（2）优质碳素钢ωp、ωS均0.035%，其他非有意加入而是从原材料带入的残余杂质如Cr、Ni、Cu等的含量也有一定的限制；（3）高级优质碳素钢ωp≤0.035%、ωS≤0.03%，混入的其他杂质含量限制得更加严格。

普通碳素钢一般采用转炉和大型平炉冶炼，产量大、成本低；优质碳素钢一般用电炉或平炉冶炼，杂质少；高级优质碳素钢主要是电炉钢或采用精炼的方法，质量最好、成本也高，它主要用来制造工具和要求很高的机器零件及焊接材料用钢。

建筑用钢材的冶炼、分类和主要技术标准钢材是以铁为主要元素，含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。

建筑钢材是指建筑工程中使用的各种钢材，包括钢结构用各种型材（如圆钢、角钢、工字钢、钢管）、板材，以及混凝土结构用钢筋、钢丝、钢绞线。

钢材是在严格的技术条件下生产的材料，它有如下的优点：材质均匀，性能可靠，强度高，具有一定的塑性和韧性，具有承受冲击和振动荷载的能力，可焊接、铆接或螺栓连接，便于装配；其缺点是：易锈蚀，维护费用大。

钢材的这些特性决定了它是经济建设部门所需要的重要材料之一。

建筑上由各种型钢组成的钢结构安全性大，自重较轻，适用于大跨度和高层结构。

但由于各部门都需要大量的钢材，因此钢结构的大量应用在一定程度上受到了限制。

而混凝土结构尽管存在着自重大等缺点，但用钢量大为减少，同时克服了钢材因锈蚀而维护费用高的缺点，所以钢材在混凝土结构中得到了广泛的应用。

第一节钢的冶炼钢是由生铁冶炼而成的，钢和铁都是铁碳合金，钢的含碳量在2%以下，而生铁的含碳量大于2%。

另外，钢中的杂质含量也少于生铁。

生铁中由于含有较多的碳和其他杂质，性质较脆，强度低、韧性差，也不能采用轧制、锻压等方法进行加工。

生铁有炼钢生铁和铸造生铁之分。

炼钢生铁中铁和碳元素以Fe3C化合物形式存在，其断口为银白色，质硬而强度高，又称为白口铁。

而铸造生铁中碳以石墨状态存在，断面呈灰色，也称灰口铁，质较软、强度低，可进行切削加工，用于铸造业。

钢的冶炼就是将熔融的生铁进行氧化，使碳的含量降低到规定范围，其他杂质含量也降低到允许范围之内。

根据炼钢设备所用炉种不同，炼钢方法主要可分为平炉炼钢、氧气转炉炼钢和电炉炼钢三种。

（一）平炉炼钢平炉是较早使用的炼钢炉种。

它以熔融状态或固体状生铁、铁矿石或废钢铁为原料，以煤气或重油为燃料，利用铁矿石中的氧或鼓入空气中的氧使杂质氧化。

因为平炉的冶炼时间长，便于化学成分的控制和杂质的去除，所以平炉钢的质量稳定而且比较好，但由于炼制周期长、成本较高，此法逐渐被氧气转炉法取代。