一、基本情況
獲獎(jiǎng)項(xiàng)目名稱:抗震耐火耐候功能化高性能結(jié)構(gòu)鋼關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用
主要完成單位:鋼鐵研究總院有限公司、首鋼集團(tuán)有限公司、南京鋼鐵股份有限公司、鞍鋼股份有限公司、中冶建筑研究總院有限公司、北京科技大學(xué)、清華大學(xué)、安徽工業(yè)大學(xué)
主要完成人:李昭東、劉錕、王學(xué)敏、林田子、呂尚霖、班慧勇、張可、陳林恒、曹燕光、彭寧琦、田志紅、王鑫、許少普、惠亞軍、秦玉榮
二、項(xiàng)目背景
高性能結(jié)構(gòu)鋼是現(xiàn)代基建的“骨骼”，高質(zhì)量基建對鋼材提出了高強(qiáng)減量化、安全耐久化和綠色功能化的新需求。我國建筑橋梁結(jié)構(gòu)鋼長期處于跟跑地位，強(qiáng)度等級和厚度規(guī)格得到顯著提升，但抗震、耐火、耐候、耐低溫等功能化特性不足的問題日益突出。為此，在國家973、重點(diǎn)研發(fā)及工業(yè)強(qiáng)基計(jì)劃支持下，項(xiàng)目歷經(jīng)十七年攻關(guān)，建立了功能化高性能結(jié)構(gòu)鋼成分設(shè)計(jì)與組織調(diào)控方法，開發(fā)了系列鋼種及配套應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了建筑橋梁結(jié)構(gòu)鋼升級換代、工程應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化。
三、創(chuàng)新成果
（1）發(fā)明了低成本Ti/S微合金化極低屈服強(qiáng)度（100MPa級）結(jié)構(gòu)耗能抗震鋼板性能調(diào)控技術(shù)，解決了-20℃低溫韌性難題，最大厚度90mm；發(fā)明了“細(xì)晶鐵素體+片層珠光體+少量貝氏體”多相組織調(diào)控及“多階段、大形變、非均溫”高滲透軋制技術(shù)，攻克了460MPa級特厚抗震鋼板低屈強(qiáng)比、高延性、屈服平臺協(xié)同難題，最大厚度120mm。
圖1 極低屈服強(qiáng)度鋼性能與組織調(diào)控
圖2 高強(qiáng)度抗震結(jié)構(gòu)鋼屈服平臺調(diào)控
（2）發(fā)明了低Mo（≤0.30%）耐火耐候功能復(fù)合化成分體系，開發(fā)了“NbC核心-Mo/V協(xié)同”遇火動態(tài)析出強(qiáng)化的耐火性能調(diào)控技術(shù)，研發(fā)了兼具耐火、耐候、抗震功能的460MPa級高性能結(jié)構(gòu)鋼，較國內(nèi)外相近強(qiáng)度級別傳統(tǒng)耐火鋼節(jié)鉬50%以上。
圖3 高強(qiáng)度抗震耐火耐候鋼力學(xué)性能與遇火動態(tài)析出強(qiáng)化機(jī)制
（3）發(fā)明了690MPa級抗震耐火耐候鋼軟硬交替微米級貝氏體/馬氏體復(fù)相組織及多階段納米析出相調(diào)控技術(shù)，研發(fā)了“奧氏體扁平化軋制+直接淬火+窄窗口臨界區(qū)淬/回火”一體化精準(zhǔn)生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)了低屈強(qiáng)比（≤0.83）、高延性（≥18%）、高耐火性能（600℃保持3h后屈服強(qiáng)度≥460MPa）和高耐候性能（沿海大氣環(huán)境（渤海曹妃甸）年均腐蝕速率≤0.010mm/a）。
（4）開發(fā)了高性能耐火耐候鋼配套螺栓與焊接材料及連接匹配方法，建立了耐火耐候鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)、地震、腐蝕作用下的抗災(zāi)能力評價(jià)方法，實(shí)現(xiàn)了從新材料到高性能鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的全鏈條自主創(chuàng)新。
圖4 高強(qiáng)度抗震耐火耐候鋼配套螺栓高溫性能退化模型及匹配試驗(yàn)
四、推廣應(yīng)用情況
項(xiàng)目獲授權(quán)國家發(fā)明專利50件，發(fā)表論文58篇，制定國家標(biāo)準(zhǔn)6部、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1部，應(yīng)用于北京大興機(jī)場、冬奧會滑雪大跳臺、雄安高鐵站、金沙江大橋、克羅地亞佩列沙茨跨海大橋等國內(nèi)外63個(gè)大跨度/高層重點(diǎn)工程，為我國高端基建工程建設(shè)及“一帶一路”倡議提供了有力支撐。
冬奧會滑雪大跳臺裁判塔
圖5 高強(qiáng)度抗震耐火耐候鋼及配套焊材、螺栓減涂裝示范應(yīng)用工程
渤海海濱京唐二期高度42m焦化脫酸蒸氨廠房
圖6 高強(qiáng)度抗震耐火耐候鋼及配套焊材、螺栓免涂裝示范應(yīng)用工程
