背 景  

       螺栓連接因具有施工工藝簡單、安裝拆卸方便等技術特點，作為一種重要的連接方法，仍不可替代，廣泛應用于板梁橋、衍梁橋和箱梁橋，單橋平均用量多達數10萬至數百萬套。不僅在橋梁領域，鋼結構高強螺栓在鐵道系統中也有著廣泛的應用前景，截止到2021年底，我國高鐵運營里程突破4.2萬 km，算上仍在修建和規劃當中的普通鐵路建設，則鐵路總里程達到15萬km。

       國務院2017年印發了《全國國土規劃綱要(2016—2030年)》?！毒V要》提出,建設發達完善的鐵路網。加快高速鐵路、區際干線、國土開發性鐵路建設,積極發展城際、市郊(域)鐵路,完善區域鐵路網絡,優化城鎮密集區交通網絡；到2030年,全國鐵路營業里程達到20萬km以上。按照目前一公里鐵路線路用1520～1840根混凝土軌枕，每根軌枕配4套螺栓，則按最低數量計算，每公里配套螺栓有6080套，鐵路總的配套螺栓數量有6億多套，若要加上鐵路橋梁和隧道用螺栓，則配套螺栓數量更多。

       我國鋼結構螺栓常用的8.8S級和10.9S級高強螺栓，產品技術條件一般執行GB/T1231標準，材質主要選用牌號大多采用ML20MnTiB、35VB、35CrMo、ML40Cr等合金螺栓鋼，即使表面進行磷化或熱鍍鋅、達克羅處理，當長期在鄉村、工業、海洋等各種大氣環境中使用時，仍然存在較為嚴重的均勻腐蝕、縫隙腐蝕等銹蝕現象。安裝后普通高強度螺栓還可能發生應力腐蝕和腐蝕疲勞，具有突發性脆斷和低應力破壞的早期失效危險性，使橋梁等鋼結構存在不可忽視的安全隱患。不銹鋼螺栓雖然能夠解決普通螺栓的銹蝕問題，但不銹鋼材質本身強度較低的局限性，所以它不能用來制作鋼結構高強螺栓，而針對高強度螺栓從材質上防銹的研究就顯得更加迫切而重要。

　　1、耐候鋼螺栓的應用優勢

       耐候鋼即耐大氣腐蝕鋼，是在普通低合金鋼基礎上加入一定量Cr、Ni 、Cu、P、Re等耐蝕性 合金元素從而具有優良的耐大氣腐蝕能力的低合金鋼。耐候鋼在使用過程中表面會逐步形成一層約50pm～100pm厚的致密且與基體金屬粘附性好的非晶態尖晶石型氧化物層，通過致密穩定的保護銹層，阻止大氣環境中的氧、水、鹽分和酸液所形成的 H+、O2-、Cl-等離子的滲透，發揮“止銹”作用，顯著提高耐大氣腐蝕性能。耐候鋼在“通風排水、干濕交替、低鹽分、弱酸性”等必要的環境條件下，可以或允許“免涂裝”使用。與傳統的“普通鋼結構+涂裝”方案相比，“耐候鋼結構+免涂裝”方案具有綜合成本降低、建造周期縮短、綠色環保明顯等優勢，經濟效益和社會效益均十分顯著。   

       作為高性能鋼材的發展方向，耐候鋼在國外已得到廣泛應用。我國于20世紀60、70年代起開始深入研究耐候鋼，目前已研發出多種耐候鋼，自1991年首次在京廣鐵路巡司河橋使用耐候橋梁鋼以來，受相關技術和材料的限制，采用的是“耐候鋼+涂裝”方案；并先后建成了沈陽后丁香大橋、咸陽渭河公路大橋、西藏墨脫大橋等。近年來，隨著拉林鐵路藏木雅魯藏布江大橋通車作為國內鐵路第一座真正意義上的免涂裝耐候鋼橋梁，在國內首次使用耐候鋼高強度螺栓；還有北京官廳水庫公路大橋這兩座有代表性的免涂裝耐候鋼橋梁的建造，逐步形成了免涂裝耐候鋼橋建造的配套材料、成套技術和施工指南，標志著我國對免涂裝耐候鋼橋認識的加深和建造技術逐步走向了成熟，為大批量推廣應用奠定了基礎。

       據前期全國緊固件標準化技術委員會與中國鋼結構協會橋梁鋼結構分會、中鐵大橋設計院、中鐵二院、中鐵三院、中鐵建五院、廣州市政院、上海市政院等單位的交流，主管部門、行業協會和設計部門均非常重視且積極推動免涂裝耐候鋼橋在中國的發展。目前雖然已在大型公路橋梁鋼上應用，但對于耐候螺栓的研制相對滯后，我國面臨數量龐大鋼鐵材料應用的腐蝕失效問題，特別是鋼結構螺栓連接副很容易被腐蝕導致橋梁、建筑服役早期失效，是急需解決的重要問題。從材料角度來解決高強度螺栓銹蝕問題，耐候鋼高強度螺栓是未來發展的一個重要方向。（未完待續）

文章摘自：GAF螺絲君