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1、GB/T 52232002预应力混凝土用钢丝标准编制说明张秀凤 毛爱菊(天津市第一预应力钢丝有限公司 300182)摘 要 介绍GB/T 52232002标准的修订过程、修订原则,与国外标准和原标准进行了对比,详细说明了标准修订部分的验证试验情况,重大分歧意见的处理经过和修订依据,并对有关标准的修订提出了建议。关键词 PC钢丝 标准 修订 说明Instruction of Drawing up GB/T 5223-2002PC Steel WireStandardZhang XiufengMao Aiju(Tianjin No.1Prestressed Concrete Steel Wire
2、Co.,Ltd300182)AbstractTo introduce the revising process and principle of GB/T 52232002 standard.As it compared with broad stan2dard and original standard,the verification test situation,the handling course of main different opinions and revision evidence ofrevising parts of standard are explained in
3、 detail,and some suggestions of revision of relative standard are put forward.KeywordsPC steel wire;standard;revision;explain1 概述GB/T 5223预应力混凝土用钢丝 于1985年制订,1995年第1次修订。为了使标准符合生产使用需求,充分考虑当前国内生产最新技术水平,并对未来技术发展提供一个合理的框架,天津市第一预应力钢丝有限公司提出了重新修订GB/T 52231995标准的申请,经全国钢标准化委员会审批上报国家质量技术监督局以“质技监局发2001 59号文”批准立
4、项,2002年完成GB/T 52231995标准修订任务。预应力钢丝自20世纪60年代至80年代主要由天津市第一预应力钢丝有限公司生产。该标准制修订由天津市第一预应力钢丝有限公司独家完成。本次标准修订增加了4个起草单位,即天津市银龙预应力钢丝有限公司、冶金工业建筑研究总院、铁道部铁道专业设计院和冶金工业信息标准研究院。该标准主要起草人是张秀凤、毛爱菊,主要承担的工作有:起草并修改标准讨论稿、征求意见稿、送审稿、报批讨论稿,收集反馈的意见,组织同行业生产调研,组织对标准修改部分的试验论证。参与起草人还有谢铁桥、余景岐、封文华、张乃荣、潘捷。2 标准化对象简要情况及修订标准的原则2.1 标准化对象
5、简要情况目前生产预应力钢丝的生产企业有近200家,具备完善的生产技术和检测能力的有30余家,据不完全统计,全国有预应力钢丝生产线280条,其中引进的预应力钢丝生产线14条,国产低松弛螺旋肋钢丝生产线60余条,国产普通松弛预应力钢丝200余条,主导产品为低松弛光圆钢丝和螺旋肋钢丝,其次为普通松弛光圆钢丝和螺旋肋钢丝、刻痕钢丝以及少量的冷拉钢丝。目前我国预应力钢丝年生产能力达145万t,实际年生产量达50万t,其中低松弛钢丝31万t,普通松弛钢丝13.8万t,冷拉钢丝约5万t。预应力钢丝生产以执行GB/T 5223标准为主,部分出口产品及特殊合同执行BS,ASTM标准,产品实物质量达到国外标准水平
6、。近几年因预应力钢丝无进口产品,无法与国外同类产品实物质量进行比较,但与前些年进口的日本、德国产品相比力学性能在均匀性方面还有差距。2.2 修订GB/T 5223标准的原则2.2.1 修订GB/T 5223标准的依据及理由2.2.1.1GB/T 5223标准历次修订发布情况 第29卷 第3期金 属 制 品2003年6月Vol129No13SteelWireProductsJune2003早在1964年,我国参照前苏联标准起草了YB25564预应力混凝土结构用碳素钢丝,1985年将YB 25564重新修订,并升为国家标准GB5223H,为国内一般水平。随着生产和使用水平的提高,对GB 52238
7、5又进行了补充修订,标准水平由H改为 级,达到国际一般水平。1995年对该标准再一次修订,各项性能指标达到了Y级水平,在当时对我国的预应力钢丝生产及质量起到了引导作用,并符合当时的国内原料状况及使用情况。2.2.1.2GB/T 52231995标准修订的理由由于近几年我国国民经济建设的快速发展,建筑工程业、水泥制品业的生产技术有了很大的提高,对预应力钢丝产品的品种、规格、质量指标、交货等都有了新的要求,同时国内高速线材品种质量的提高对预应力钢丝的生产发展提供了保障,原GB/T52231995标准存在着以下几个主要问题。(1)原标准未包括螺旋肋钢丝及压力管道用钢丝的性能指标。(2)原标准最大规格
8、到9.00 mm,而国际标准最大规格到了12.20 mm,从使用情况看已向大规格方向发展。(3)原标准只规定了强度最小值,对强度均匀性能未做规定。(4)盘重要求过低,不适应目前建筑施工的需要。(5)伸长率采用L0=100 mm的断后伸长不能充分反映材料的均匀伸长率性能。为应对中国加入WTO,与国际标准接轨,建立适宜的技术壁垒,必须对该标准进行重新修订。2.2.2 修订GB/T 52231995的原则(1)修改采用ISO 6934/2:1991标准。ISO标准中的内容凡适用的都被等同采用。(2)充分考虑了最新技术水平。在制定标准时,参照了国外相关标准中所规定的各项技术指标和要求,充分考虑了我国技
9、术发展的最新水平,为将来的技术发展提供了框架和发展余地。3 采用国际及国外先进标准程度3.1 国外预应力钢丝的标准情况各国都十分重视预应力钢丝的产品规范,主要发达国家都制定了相应的标准。国际标准化组织按品种类型制订了ISO 6934/1ISO 6934/5预应力混凝土用钢丝 系列标准;美国材料协会按用途制订了ASTM A 421,ASTM A 648,ASTM A 821,ASTM A864,ASTM A 881等系列标准;其它主要标准还有英国的BS 5896,日本JIS G3536,德国的DIN 488等。3.2 采用国际标准和国外先进标准的程度本次修订分析了各国现行标准版本的技术内容,充分
10、考虑了我国目前最新技术水平及原料现状和使用现状,吸收了各国标准先进的方面,其主要技术内容等同ISO 6934/2标准。主要内容与国外先进标准对比情况如下。(1)品种。ISO标准有光圆的、变形的、刻痕的和带肋的品种;ASTM系列标准中有光圆的、刻痕的品种;BS标准中有光圆的、变形的、刻痕的品种;J IS标准中有光圆的、刻痕的品种;DIN标准中有光圆的、刻痕的和带肋的品种。本次修订中保留了标准光圆和刻痕品种,增加了带肋品种。(2)规格。国外主要标准规格对比见表1。参照国外标准并结合我国实际情况,本次修定中规定了从?3.012.0 mm共9个规格。(3)强度级别。国外主要标准对强度级别的规定见表2。
11、为照顾以往标准中规定的强度级别以及建筑标准规范所列的强度级别,并引导建筑用钢丝向大规格、高强度方向发展,保留了1 470 MPa级别,增加了1 860 MPa级别。(4)规定非比例伸长应力。国外主要标准对非比例伸长应力的规定见表3。表1 国标与国外主要标准规格对比mmGB/T 522395BS 589680J IS G 353694ASTM A 42191ISO 693491GB/T 522320023.004.002.903.004.004.504.004.884.004.005.005.005.004.985.005.006.006.006.006.356.006.0025金 属 制 品第
12、29卷续表1mmGB/T 522395BS 589680J IS G 353694ASTM A 42191ISO 693491GB/T 522320027.007.007.007.017.007.008.008.008.008.009.009.009.009.0010.0010.0012.2012.00表2 国标与国外主要标准对PC钢丝抗拉强度的要求直径/mmb/MPaGB/T 522395ASTM A 42191BS 589680J IS G 353694ISO 693491GB/T 522320025.001 4701 7701 6551 7251 6701 7701 6241 6701
13、7701 4701 8607.001 4701 5701 6201 5701 6701 5151 5701 6701 4701 860表3 国标与国外主要标准规定的非比例伸长应力对比GB/T 522395 ASTM A 42191BS 589680J IS G 353694ISO 6934/291GB/T 52232002p0.285%b 级松弛,t185%b;级松弛,t190%bp0.183%bt185%br0.285%bp0.183%bp0.285%b 级松弛,p0.285%b;级松弛,p0.288%b 从国外主要标准指标规定看,美国标准最严,对普通松弛钢丝规定总伸长应力t185%b,对低
14、松弛钢丝t190%b。在修订本标准时考虑到目前我国生产低松弛螺旋肋钢丝过程中为充分消除拉拔应力回火温度普遍较高的情况,规定t188%b,但高于ISO 6934标准水平。(5)伸长率。国标与国外主要标准对伸长率指标的规定见表4。表4 国标与国外主要标准规定的伸长率指标对比GB/T 522395ASTM A 42191 BS 589680J IS G 353694ISO 6934/291GB/T 52232002仲裁检验日常标准L0=100 mmL0=250 mmL0=200 mmL0=1 00 mmL0=200 mmL0=200 mmL0=200 mm断后伸长率最大力下总伸长率最大力下总伸长率断
15、后伸长率最大力下总伸长率最大力下总伸长率断后伸长率消除应力钢丝消除应力钢丝消除应力钢丝消除应力钢丝消除应力钢丝消除应力钢丝消除应力钢丝4.0%4.0%3.5%3.5%4.5%3.5%3.5%3.0%冷拉钢丝冷拉钢丝冷拉钢丝冷拉钢丝冷拉钢丝2.0%3.0%2.5%3.5%1.5%1.5%1.5%原GB 5223标准采用的是L0=100 mm的断后伸长率,根据使用单位和设计单位的意见,采用长标距可充分反映材料的均匀延伸性能,采用最大力下总伸长率更符合使用时的情况,因此参照ISO6934/2标准,本次修订采用L0=200 mm最大力下总伸长率,对消除应力钢丝规定不小于3.5%,对冷拉钢丝规定不小于1
16、.5%。(6)强度的均匀性。国际标准和英国标准对强度指标的规定均为特性值,试验值应满足特性值,试验量由供需双方协商确定,各国对强度均匀性的规定见表5。BS 5896标准中规定了消除应力钢丝抗拉强度表5 国标与国外主要标准的强度均匀性规定对比GB/T 522395 ASTM A 42191 ASTM A 648BS 589680J IS G 353694ISO 6934/291 GB/T 52232002规定了最小值规定了最小值规定了最大值和最小值规定了特性值,最大标准偏差为60MPa。95%以上试验值大于特性值规定了最小值规定了特性值为最小值规定了最小值,同时又规定了同一交货批最大值不超过公称
17、强度200 MPa35 第3期张秀凤等:GB/T 52232002预应力混凝土用钢丝 标准编制说明最大标准偏差为60 MPa,按该标准推算,当取工程能力指数大于1时,以公称强度为最小值的强度极差超出300 MPa,ASTM A 648标准中规定了断裂强度的最大、最小值换算成极差为200 MPa。本次修订充分采纳了使用者的意见并考虑国情,规定了每个交货批的钢丝的实际强度不应高于其公称强度200 MPa,严于国外所有标准。(7)弯曲性能、松弛性能。原GB 522395标准已与ISO 6934/2:1991等同。(8)疲劳性能。本次修订增加的疲劳性能与ISO 6934/2:1991等同。4GB 52
18、232002与GB/T 522395的主要区别GB 52232002与GB/T 522395标准主要区别归纳为以下16条。(1)在标准的适用范围中将低松弛级钢丝作为本标准的推荐类型,普通松弛级钢丝应在定货时提出。(2)引用标准将原注年代号的引用标准根据具体情况改为注年代号及不注年代号引用。(3)增加了术语和定义部分。(4)增加了订货内容。(5)增大了盘重要求。(6)修改了螺旋肋钢丝的外形尺寸规定。(7)增加了规格、强度级别。(8)提高了低松弛钢丝的屈强比。(9)将最大力下总伸长率做为伸长率的必保指标和仲裁指标,断后伸长率为日常检验的替代指标。(10)增加了冷拉钢丝用于压力管道时扭转、断面收缩率
19、及松弛性能的指标要求。(11)增加了每一交货批钢丝实际最高强度要求。(12)增加了轨枕用钢丝镦头强度要求。(13)提高了刻痕钢丝伸直性要求。(14)增加了单重测量方法、扭转试验方法,对其他试验方法进行了补充和完善。(15)增加了疲劳试验附录。(16)增加了供方出厂常规检验项目和取样数量规定。5 主要试验结果分析及预期的经济效果5.1 断后伸长率与最大力下总伸长率对比试验在本次标准修订中我们进行了两次试验,第1次试验是比较在相同标距最大力下总伸长率和断后伸长率的大小。从理论上分析,预应力钢丝做为高屈强比材料,断后伸长率要小于最大力下总伸长率,见图1。图1 预应力钢丝应变曲线示意图第2次试验是几家
20、起草单位进行对比试验,试验结果表明,不同生产厂家最大力下总伸长率与断后伸长率大小不一致。对此,天津市第一预应力钢丝有限公司专门进行了小批量工艺试验,用相同原料生产?7.00 mm低松弛钢丝,取不同的稳定化处理工艺,结果表明最大力下伸长率与断后伸长率的大小与工艺有关。考虑到目前生产螺旋肋钢丝在成形拉拔时拉拔应力较大,去除应力所用回火温度普遍较高的情况,在标准中规定低松弛钢丝的屈强比不小于88%,断后伸长率略低于最大力下总伸长率,取3.0%,与理论分析一致。5.2 不同标距时断后伸长率原标准中断后伸长率标距为L0=100 mm,采用L0=200 mm后断后伸长率的指标定在什么数据合理?参照冶标Y
21、B 408092钢丝的伸长率换算(碳钢和低合金钢),L0=100 mm与L0=200 mm的伸长率换算系数为0.758,原标准L0=100 mm时的断后伸长率不小于4.0%,换算成L0=200 mm时伸长率应不小于3.0%。为了验证以上换算的正确性,更准确、更合理地制定标准,我们组织了8家具有一定生产规模的企业进行了8个规格的对比试验,由各企业同规格品种试验数据得出的伸长率换算系数见表6。45金 属 制 品第29卷表6 各品种规格钢丝不同标距的伸长率对比品种规格/mmL0=100 mm时伸长率平均值100/%L0=200 mm时伸长率200/%平均值最大值最小值换算系数200/1004.80螺
22、旋5.254.285.003.250.8136.00螺旋6.555.556.254.750.8477.00螺旋5.384.335.503.500.8069.00螺旋5.674.546.003.750.8005.00光面5.894.735.753.750.8006.00光面5.174.835.004.000.9347.00光面5.394.436.003.750.8197.80光面6.28(250)4.595.004.200.729 表6中,标距L0=100 mm与L0=200 mm伸长率的换算系数平均值为0.813,原标准L0=100mm时伸长率4.0%就相当于L0=200 mm时伸长3.25%
23、,按照GB 228标准中伸长率修约到0.5%的规定,本次修订将断后伸长率定为L0=200 mm不小于3.0%。5.3 本标准预期的经济效果(1)本标准将低松弛钢丝做为推荐类型,设计和使用者优先采用低松弛钢丝代替普通松弛钢丝。低松弛钢丝应力损失低,可节约钢材5%10%。(2)本标准将盘重由80 kg增加至500 kg,大大降低了使用者的材料消耗并节约了工时。(3)增加了1 860 MPa级的强度级别,提高了工程的强度价格比。(4)与ISO标准接轨,可以进一步提高国内预应力钢丝实物质量,提高国际市场的竞争力。6 重大分歧意见的处理经过和依据在本标准的修订过程中存在一个重大的分歧意见。根据标准起草小
24、组最初的标准修订方案取消了普通松弛级钢丝,标准的征求意见稿、讨论稿均未列入普通松弛钢丝,为此国家建筑钢材质量监督检测中心及几家生产企业提出了不同的意见,要求在标准中保留普通松弛级钢丝,主要理由是:(1)国外标准都含有该产品;(2)目前国产的普通松弛级钢丝产量占1/3;(3)建筑设计规范还包括该类产品;(4)取消哪类产品应由市场供需决定,不应由标准限定。但是在成都讨论会上,该意见没有被广大生产企业和用户接受,未被标准起草小组采纳。在昆明预审会上国家建筑钢材质量监督检验中心坚持保留普通松弛级钢丝,重申保留的理由,被标准起草小组采纳。但中国钢结构协会线材制品行业协会及行业中的有关同志提出反对意见,坚
25、持取消普通松弛钢丝,主要理由是:(1)普通松弛钢丝生产采用铅浴回火不利于环境保护。(2)普通松弛钢丝比低松弛钢丝在建筑中多用钢材5%10%。(3)普通松弛钢丝比低松弛钢丝生产成本高。(4)国内低松弛钢丝生产能力完全能够满足市场总量需求。在钢标准化委员会盘条与钢丝技术分会组织召开的该标准最终审定会上,用户代表和生产企业代表针对这一重大分歧又进行了讨论。会上与预应力钢丝产品相关的10个代表最终达成一致意见。标准是技术文件,没有行政的权利,淘汰一个产品应由市场决定。因此保留普通松弛级钢丝,但在标准适用范围内突出强调“本标准不推荐普通级钢丝,如有定货应在合同中注明”以达到推动行业技术进步、淘汰落后产品的目的。7 修订有关标准的建议在修订本标准中,发现生产预应力钢丝用盘条标准YB/T 146预应力钢丝及钢绞线用热轧盘条不完善,许多指标没有规定,已规定的某些指标水平太低,不适应GB 52232002新标准的实施,建议重新修订。(收稿日期:2002-12-13)作者简介张秀凤 1960年9月生,高级工程师,天津市第一预应力钢丝有限公司总工程师。毛爱菊 1963年2月生,高级工程师,天津市第一预应力钢丝有限公司科技处处长。55 第3期张秀凤等:GB/T 52232002预应力混凝土用钢丝 标准编制说明