正确解读钢筋新标准 推进产品升级换代.docx

正确解读钢筋新标准 推进产品升级换代王丽敏冶金信息标准研究院副院长、钢筋新标准主要起草人概述我国钢产量由2001年的15103万t增加到2006年的41878万t，年增长5433万t，年均增长率22.8%。而钢筋混凝土用热轧带肋钢筋是重要的钢铁产品，应用范围广，生产量大。据粗略的统计：2006年我国钢筋实际产量已达8792万t左右，约占我国钢产量的20.8%。近年来，伴随我国经济持续高速增长，建筑业作为我国国民经济支柱产业之一也得到了快速的发展。由于日前我国建筑主要为钢筋混凝土结构形式，钢筋的生产与消费量增长很快(如图1)。我国建筑用钢占钢材的消费比例约为53.3%，其中长材的消费占76%以上，其中钢筋占长材的比例为61%。钢筋涉及的钢铁企业多，分布的范围广。钢筋用于国家各类的工程建设，小到民用建筑，大到三峡工程。钢筋标准日前仍是强制性的，属于技术法规的范畴，有关各方必须遵照执行。目前，钢筋还实行生产许可证制度，国家发证企业有300多家。为了提高钢筋的利用率，我国政府从"六五"、"七五"、"八五"都设立了国家课题，组织人力与物力进行攻关，也取得了重大的科研成果。近年来，一大批企业也引进市场机制积极探索强度在400MPa以上钢筋的应用，也取得了一些成效。但应用的范围比较小，用量也比较少，一直在占钢筋总量20%左右徘徊，没有实质性的突破。因此，高强钢筋的推广任务还很艰巨，有待于我们各方加强合作，共同积极努力，争取在一两年内有实质性进展，达到40%以上。1国内外钢筋生产应用及市场分析1.1国内情况1.1.1 钢筋的发展演变我国钢筋生产与应用走过了半个多世纪历程。在这半个世纪中，钢筋的发展与演变伴随着中国钢铁工业成长，其品种不断扩大，工艺不断改进，质量不断提高，基本满足了我国快速发展的建筑业需要。我国热轧钢筋从50年代的碳素光圆钢筋(3号钢，5号钢)，发展到60年代的低合金钢螺旋肋钢筋(16Mn)，发展到70年代的低合金钢螺旋肋钢筋(20MnSi，25MnSi)，又发展到80年代的微合金钢月牙肋钢筋(20MnSiV，20MnTi，等)，又演变为90年代微合金月牙肋(HRB400、HKB500)与此同时又开发了控扎控冷钢筋(HRR400)；到了21世纪我们又开发了细晶粒钢筋(HRBF400)。1.1.2 钢筋生产设备情况钢筋主要是由棒材轧机生产。棒材轧机除生产钢筋外，还生产圆钢、方钢、扁钢等。按历年比例看，棒材轧机的70%产能用于钢筋生产。我国棒材轧机数量是世界最多的国家。据钢铁协会统计，到2006年为止，我国共连轧机。许多钢铁企业，特别是发展迅猛的民营企业多数都把棒材作为其主要的钢材品种，大量上马棒材轧机，使我国棒材产能急剧增加。但过快的产能增长对国内市场造成较大压力；可以说棒材产能是目前我国供求压力最大的品种。目前国内钢筋产能主要集中在华东和华北地区，其中河北(11.8%，)、江苏(11.6%)和山东(10.5%，)三省棒材轧机产能最高。而目前国内最大的钢筋生产企业是唐钢集团，年产能在600万t，其次是沙钢、首钢、济钢、莱钢、萍钢等企业，产能都在300万t以上。另外，由于近些年国内大型钢铁企业不断进行产品结构调整，新上项日以板材居多，新建棒材项日较少，部分企业还淘汰了原有的棒线材轧机。而与此同时，新近发展起来的中小型民营企业则以长材项目为主，近些年国内新建棒材轧机产能主要来自民营企业，使得我国棒线材生产企业结构发生一定的变化，民营企业的棒材产能在全国总产能中的比例不断升高，目前国内棒材产能的40%为民营企业所有。这些民营企业生产灵活性相对较强，会根据市场波动情况对生产进行调整，这相对有利于建材市场的稳定。而今后随着国企从这一品种领域中逐步退出，民营企业的比例会继续提高。但从长期形势看，从2005年开始，随着国内企业加大产品结构调整力度，国内棒材轧机产能增长明显低于板材品种产能增长，2005-2006年两年里，国内新增钢材产能为1.2多亿t，其中新增棒材产能只有2000多万t。以此可见，未来钢筋产能在我国钢材产能中的比重将呈下降趋势。1.1.3 钢筋的贸易情况作为主要建筑钢材的钢筋，主要以内销为主。由于制造成本与受到销售半径的制约，给大量的进出口带来较大的制约。但另一方面，发达国家在钢铁制造业转移过程中，把大量的长材制造转向了发展中国家与欠发达国家，他们建筑业的发展也需要一些长材，但需求量不大。多年来，我国钢筋进出口量占钢筋总量的份额很小。2006年中国钢筋出口373.9万t，预计2007年中国钢筋出口量将达到584.7万t。从图2看到，中国钢筋出口量这几年呈上升态势，尤其是2006年和2007年呈较大的增长，这是由于世界各国经济景气度提高，且国外大型钢厂消减了低附加值钢产品，转型生产高附加值钢产品造成的。近年来，我国钢筋的主要出口国家及地区是中国香港、韩国、新加坡、加拿大等国家，其中，韩国是我国钢筋出口最主要国家之一。据调查，钢筋的出口标准主要采用英国的BS4449标准。1.1.4钢筋的价格变化从图3可以看到，2006年初到2007年11月中旬钢筋价格一路盘升，这主要是钢筋原料涨价造成的成本增加所致一路盘升，这主要是钢筋原料涨价造成的成本增加所致。1.1.5钢筋的应用情况在建筑结构中,钢筋与混凝土相互作用,在结构中承载着各种载荷,如拉、压应力和应变，高周或低周疲劳效应了高温或冷脆效应，物理与化学腐蚀，钢筋再加工效应(焊接、机械连接、弯曲或调直)等。为此，在各国混凝土工程结构设计和施工规范中，均对上述各种承载效应对钢筋混凝土结构的影响做出规定，提出质量要求，并对规定进行细化。我国这方面的规定是由GB50010-2002混凝土结构设计规范给出的。GB500010的修订工作已于2007年初正式启动，修订组计划用3年左右时间完成修订工作，已明确纳入500MPa级钢筋。钢筋应用技术主要是钢筋的连接。目前我国钢筋主要采用两种连接方式。一是焊接，我国目前在建筑施工中主要的连接方式还是以焊接为主，其主要焊接工艺有电渣压力焊、闪光对焊以及电弧焊三种，钢筋的焊接要符合JGJl8-96钢筋焊接及验收规程。二是机械连接技术，它是近、年来推广的一种新工艺，被称为继绑扎、焊接之后的"第三代钢筋接头"。钢筋的机械连接应符性强，可用于垂直、水平、倾斜、高空、水下等各方位的钢筋连接，还特别适用于不可焊钢筋、进口钢筋的连接。国外大多采用这种连接方式。1.1.6存在的问题(1)建筑用钢的消费结构矛盾突出目前，国内工程中普遍使用的主力受力钢筋是HKB335，辅助钢筋大多为HKB235。与发达国家相比，我国建筑行业所用钢筋普遍低1-2个等级，国外大多使用的是400MPa、500MPa，还有向更高发展的趋势。多年来，为推广应用高强钢筋，我们适时地组织修订了标准与规范，开展了试点工程等。虽然取得了一定的进步，但从总的应用状况看，高强钢筋在钢筋总量中所占的比例为20%左右，而且，使用范围也仅仅局限在大跨度、超高层建筑中。推广应用高强钢筋可以节约钢材用量，降低工程成本，获得巨大的直接或间接经济收益。根据测算，如果能够按照规范的要求；将钢筋混凝土的主导受力钢筋强度提高到400Nmm2，则可筋消耗总量将达到1.83亿t，这样通过推广应用高强钢筋，可节约钢材366万t。比照我国2006年国内钢筋的平均价格约3039元t计算，2010年可节省资金约111亿元。同时，还要考虑使用高强钢筋可以大大降低钢筋维护成本和更新费用，对全社会节约的效益是巨大的。我国又开始推广强度更高的HKB500钢筋。HILl3500，钢筋比HR23400理论上可节约材料10%，可以创造可观的经济效益；同时还克服了因施工中配筋过密的问题，给施工带来了便利。(2)高强度钢筋推广受到了资源、成本与技术的制约目前，对于400MPa以上高强钢筋，建设部提倡走微合金化的技术路线，这是因为微合金化可以达到良好的综合性能。但是，随着中国钢铁工业的规模扩张，全球资源紧张带来微合金元素价格急剧飙升，钒铁、铌铁等微合金化元素的价格在急剧增加的同时，也带来资源的紧俏。生产一吨400MPa微合金钢筋成本要增加400-500元，而市场所能承受的价格是200元左右。所以资源、价格都严重地制约了高强钢筋在我国的大量使用。余热处理是一种节约资源降、成本的工艺路线。由于我国是地震多发地区且震级较高，我国有87%城镇是地震的设防地区，余热处理钢筋所形成回火马氏体组织，在强度提高的同时带来了塑性降低，尤其是焊点强度降低较大，在我国仍然以焊接为主的连接方式时代，建设部对这种钢筋的使用做出种种限制。近来超细晶粒钢筋的开发、生产是合理利用资源、节能、降耗、降低成本、提高效益的一种新途径。1.2国外钢筋生产消费情况当今世界，热轧带肋钢筋的发展趋势要求钢筋不但要具有较高的强度，同时又具有较高的韧性及好的焊接性能，也就是要求钢筋应具有较高的综合性能。国外钢筋的强度级别大多在400MPa以上，欧盟各国基本上采用500MPa的钢筋，钢筋的连接大多采用机械连接。1.2.1近年来世界钢筋生产状况分析2006年世界钢筋产销量约为18882万t，其中亚洲产量为11705万t，占世界钢筋产量的62%。其中：中国钢筋产量为8198万t，同比增加0.6%，占世界钢筋产量的43.4%，居世界第一；日本钢产量为1120万t，同比降低4.8%，占世界钢筋产量的5.9%，居世界第二位；土耳其钢筋产量为1013万t，同比增加10.4%，占，世界钢筋产量的14%，居世界第三位；韩国钢筋产量为1004万t，同比降低1.2%，占世界钢筋产量的5.3%，居世界第四位。中国台湾钢筋产量为了16万t，同比上升6.4%，占世界钢筋产量的3.8%。欧盟15国钢筋产量为1702万t，占世界钢筋产量的9%。北美钢筋产量由2005年的1038万t降到1010万t，占世界钢筋产量的5.3%；东欧钢筋产量由2005年的984万t下降到943万t，占世界钢筋产量的5.0%。1.2.2近年来世界钢筋消费状况分析2006年世界钢筋表观消费量约为18882万t，同比增加2.2%。其中亚洲钢筋表观消费量为11410万t，占世界钢筋表观消费量的60.4%。欧盟15国钢筋表观消费量为2033万t，占世界钢筋表观消费量的10.8%。北美钢筋表观消费量为1264万t，占世界钢筋表观消费量的6.7%，东欧钢筋表观消费量为655万t，占世界钢筋表观消费量的3.5%。2006年中国钢筋表观消费量为7831万t，同比增加0.6%，占世界钢筋表观消费量的41.5%；这是由于中国具有大量的建筑项目在施工。2006年日本钢筋表观消费量为1109万t，同比降低4；8%，占世界钢筋表观消费量的5.9%，产销基本平衡。2006年韩国钢表观消费量为1076万t，占世界钢筋表观消费量的5.7%，销略大于产，2006年美国钢筋表观消费量881万t，占世界钢筋表观消费量的4.7%。2006年中国台湾钢筋表观消费量为691万t，同比上升9.9%，占世界钢筋表观消费量的3.7%。2006年土耳其钢筋表观消费量为440万t，同比增加55%，占世界钢筋表观消费量的2.3%，是钢筋出口量较大的国家之一。2GBl499标准的修订情况GBl499-2007钢筋混凝土用热轧带肋钢筋新标准将于2008年2月1日贯彻实施。自本部分实施之日起，GBl499-1998钢筋混凝土用热轧带肋钢筋作废，没有过渡期。本标准为条文强制性标准，其中6.4.1.1(长度)，7.3.5(A或Agt)，7.4.2反弯试验，7.5疲劳性能，表3中a，b(纵肋款、横肋宽)，附录c为非强制条款，其余均为强制条款。本次标准修订从2002年立项，历时5年的时间，几议其稿，此次修订对一些技术内容与指标做了较多的调整与修改，为了使企业与用户正确理解新标准，更好地贯彻实施，也为配合企业按新标准取得生产许可证，现将标准修订的主要内容以及背景情况说明如下：2.1指导思想本次标准的修订确立了积极采用国际国外先进标准，充分反映400MPa、500MPa国内生产现状及使用要求，促进技术进步与科研成果的转化，促进钢筋的产业与产品结构调整与升级换代，提高建筑物的安全度，保证抗震的要求，为实现国家"十一五"城镇化发展目标做好技术储备的指导思想。2.2技术路线我们采用微合金强化与工艺强化并举的技术路线。从未来发展越来越受到资源与成本制约角度考虑，工艺强化可能成为主导强化方式，通过工艺参数控制使其金相组织发生变化、晶粒尺寸变细得到预期的性能。2.3修订主要技术内容2.3.1积极采用国际国外先进标准，优化标准体系我国钢筋混凝土用钢筋标准主要由以下四部分组成：光圆部分：GBl499.1-XXX(待批)该标准是由GBl3013-1998钢筋混凝土用热轧光圆钢筋和GBT701-1997低碳钢热轧圆盘条中的建筑用盘条合并而成。热轧部分：GBl499.2-2007钢筋混凝土用热轧带肋钢筋。余热处理部分：GBl3014-1998钢筋混凝土用余热处理钢筋。焊网部分：GBl499.3-2002钢筋混凝土用钢筋焊接网。2.3.2优化钢筋的尺寸、外形、重量，便于生产与使用本次修订在钢筋的长度偏差、纵肋、横肋偏差、横肋间距、相对肋面积的计算公式、重量及允许偏差等方面都作了修订。2.3.3充分考虑抗震钢筋要求，提高建筑物的安全性近年来地震给世界上处于地震多发地带的国家带来的灾难是十分惨重的，所以为了保证在地震发生时建筑物在瞬间不被破坏，有一定的延迟时间，以保证人民与财产安全，世界各国都在标准中对建筑钢筋的抗震性能提出了更严格的要求。由于我国处于地震多发地带，所以在此次标准修订中，提高了各钢筋级别延伸率以及最大力下的总伸长率6gt指标要求，钢筋的延性总体比原标准规定有所改善和提高，钢筋的使用适应范围更广，可适用于有高延性要求的配筋结构，具体变化见表1。为避免钢筋的牌号过多，对于有较高要求的抗震结构适用牌号在能够满足GBl499中表6与以下a、b、c的要求，在规定的钢筋在牌号后加E。a)钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比RomRoeL不小于1.25。b)钢筋的实测屈服强度与表6规定的屈服强度特征值之比RoeLReL不大于1.30。c)钢筋的最大力总伸长率Agt不小于9%。2牌号后加E的钢筋可满足各类结构(包括一、二级抗震结构)的设计和使用要求。2.3.4调整钢筋力学性能，更好反映钢筋质量水平在原标准中，牌号HRB335、HR_B400钢筋抗拉强度特性值(Rm)为490MPa、570MPa，相当于1.46ReL。为了更符合各牌号钢筋实际强度水平，本次修订对牌号RRB335、RRB400钢筋的抗拉强度特性值进行了修订，分别调整为455MPa和540MPa，其值相当于1.35ReL，通过调整能更好地满足不同的使用要求。2.3.5增加钢筋的特征值检验，满足钢筋的保证率的要求原标准规定的检验规则实际为交货检验，所以抽样方式按每批规定的试样数量进行某项试验，其结果必须符合本标准规定的力学性能最小保证值和弯曲反弯等性能的要求。该检验作为钢筋验收批的交货检验，其前提是该批钢筋所规定的最小保证值已具有与特性值检验相同的规定概率保证。本次修订增加了特性值检验，并提出了特性值检验规则。按检验规则进行检验，供方可在总体上向需方保证获得的强度特性值具有95%的合格保证率。特性值检验是较为严格的性能检验，必须具有一定的试验数量，才能对试验结果进行数理统计分析，最终确定其产品是否合格。本标准规定，特性值检验适用于：供方检验(如生产企业为控制生产工艺，稳定钢筋质量的过程检验)；需方提出要求(如对交货检验的结果或钢筋质量有异议时的协议检验)；第三方检验(如认证检验、质量监督检验部门的抽检等)。2.3.6修改了带肋钢筋的表面标志，更准确反映所代表的强度级别在原标准中，带肋钢筋表面轧上牌号标志以阿拉伯数字2、3、4分别表示，对应HR23335、HKB400、HRB500三个级别钢筋。而新标准修改为用3、4、5分别代表对应HRB335、HR23400、HRB500三个级别的钢筋，而C3、C4、C5分别代表对应的细晶粒HRBF335、HRBF400、HRBF500三个级别的细晶粒钢筋。由于生产厂轧辊储备有一定的延迟时间，市场接受也要有一个过程，由于本次标准修订没有过渡期，要注意在新标准执行的初期避免出现混乱。2.3.7组批规则本次修订对组批规则作了修改。同一牌号、同一炉号、同一规格的钢筋，按原标准规定每批为60t，由于目前每炉钢的吨位很多已达百吨或百吨以上，原规定已不适用，参考国外标准改为："每批重量不大于60t。超过60t的部分，每增加40t，增加一个拉伸试验试样和一个弯曲试验试样。"2.3.8将细晶粒钢筋纳入了标准，充分体现技术进步1997年日本首先提出超级钢概念(强度翻番、寿命翻番)，随后世界钢铁协会、欧盟与韩国都开展了类似目标的科研开发项目，并很快应用于工业化大生产中。据悉2004年，日本中山钢厂每月生产销售2000余吨超级钢棒线材。我国于1998年10月是以科技部973新一代钢铁材料的重大基础研究开始的。在973的项目中，新一代钢铁材料的理论研究取得重大突破，同时工业化生产与应用也取得了大量的试验数据。如钢铁研究总院与唐钢、首钢、江阴钢厂利用普通Q235碳素钢开发出超细晶400MPa钢筋，(在横列式轧机机组轧制12mm螺纹钢筋，在连续式机组轧制20mm螺纹钢筋)。东北大学与鞍钢合作开发，用Q235钢坯轧制出直径6、8、10mm的HKB400的4000余吨线材。尤其是近年来，生产微合金化HRB400钢筋钒铌资源非常紧张，价格飞涨，使生产成本大幅度增加，迫使企业寻求经济型的生产方式。目前不少钢铁生产企业在生产细晶粒400MPa钢筋，也在一些重点工程上应用二如国家大剧院、西直门交通枢纽工程。经过这些钢厂在不同的生产线上大胆探索与实践，积累了大量的工业化生产经验与数据，基本解决了从理论到大生产技术与工艺问题，为修订标准与规范奠定了坚实的技术基础。新标准中引入了细晶粒热轧钢筋的定义。在热轧过程中，通过控轧和控冷工艺形成的细晶粒钢筋，其金相组织主要是铁素体加珠光体，不得有影响使用性能的其它组织存在，晶粒度不粗于9级。新标准中规定了细晶粒钢筋的表示方法：在热轧带肋钢筋的表示方法中加入英文fine的字头，如表2所示。细晶粒钢筋除焊接性能与抗震性能外，其他性能都要符合普通热轧钢筋的规定。总之，本次修订的钢筋标准与国外钢筋标准对比分析，从钢筋级别设置到力学性能等主要技术指标的规定均较合理和先进，可以说是综合汲取了国际上各国标准的优点，完全能够满足不同层次的使用要求，达到了国际先进水平。3结束语近几年来，随着中国经济的整体发展，中国钢铁业也得到了高速发展，不仅在产能上已成为世界第一的钢铁大国，在产品档次，产品质量上也有了较大的提高，已改变了许多高档次产品只能依赖进口来满足需求的局面。随着国内钢铁技术能力的提高，许多进口高技术含量、高等级的产品已被国产产品所代替，在建筑用钢方面也是如此，中国已从一个只能生产一些低档次的长材建筑用钢产品发展到生产各种高档次建筑用钢产品的国家，高强度建筑钢筋的生产与应用技术已达到了世界同类产品的水平。所以我们必须与有关各方一起，大力推广高强钢筋在建筑业的使用，从而带动产业增长方式的转变，为实现国家"十一五"规划提出的构建节约型社会"减量化、再利用、资源化"的目标，做出贡献。