锌铝合金镀层钢丝缆索编制说明-钢铁标准网

GB/T XXX-XXXX
《桥梁用锌铝合金镀层钢丝缆索》国家标准编制说明
《锌铝合金镀层钢丝拉索》国家标准课题组
二〇一四年十月
GB/T XXX-XXXX《桥梁用锌铝合金镀层钢丝拉索》
国家标准编制说明
1工作概况
1.1任务来源
根据国家标准化管理委员会2011年第三批国家标准制定计划项目，由江苏法尔胜泓昇集团有限公司、冶金工业信息标准研究院等负责制定《锌铝合金镀层钢丝拉索》标准，计划编号：20111984-T-605。

1.2标准制定的目的和意义
当前我国桥梁缆索用钢丝主要为热镀锌钢丝，根据相关理论研究表明，取一般腐蚀环境，比如海岸地区，暴露的镀锌钢丝其开始生锈发生腐蚀大致为20年左右。

然而随着桥梁缆索耐久性的飞速提高，尤其是桥梁缆索100年寿命的提出，镀锌防腐措施已不能很好的满足要求。

而锌铝合金镀层钢丝是代替传统镀锌钢丝的新一代桥梁缆索材料，这具有代表性及获得广泛应用的品种是美国伯利恒钢铁公司于20世纪60年代开发的55%Al-Zn-1.6%Si(Galvalume)和国际铅锌协会于20世纪80年代组织研发的Zn-5%Al-0.1%Ce、La(Galfan)，因其具有较纯锌镀层明显高的耐腐蚀性能在各行业都得到了广泛的应用。

在日本，绝大部分镀锌钢丝已为锌-5％铝-稀土合金镀层钢丝所代替。

锌铝合金镀层，具有比纯锌镀层更高的耐腐蚀性能，其防腐机理如下：1）铝的化学性能十分活泼，热镀后钢丝表面会形成一层致密的氧化铝，在腐蚀环境下就容易钝化形成保护层。

在腐蚀介质中，表层富锌相作为阳极先被腐蚀，其铝含量会不断升高而使得氧化铝含量不断增加，使得镀层阻隔外界有害物质的能力更强。

同时铝的加入也抑制了防腐性能较弱的、组织疏松的锌铁合金过渡层的生成，有利于提高镀层整体的防腐能力。

2）锌-铝合金镀层发生破坏并露铁点，镀层作为铁－锌铝电池的阳极被溶解，钢基体受到保护。

锌-铝合金的腐蚀电位略低于纯锌层，为-0.87左右，但其腐蚀电流仅是热镀纯锌的1/5，在牺牲阳极的保护中，同样数量的锌-铝合金镀层的消耗时间是热镀锌层的5倍，能提供更长的牺牲防护时间，从而获得更好的耐久性。

在国内，此镀层技术起步较晚，我国电力行业和海底通信电缆行业于1990年前后开始组织相关产品的生产。

我国在2000年发布了相应的行业标准
YB/T179、YB/T180。

2006年9月，国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会批准并发布《锌-5％铝-混合稀土合金镀层钢丝、钢绞线》国家标准，标准编号为GB/T20492-2006，并于2007年2日1日正式实施。

国内已有国家标准GB/T20492-2006《锌-5％铝-混合稀土合金镀层钢丝、钢绞线》。

但是该标准中钢丝的直径较细，一般为2mm到3mm；镀层较薄，一般为100g/m2到200 g/m2之间；强度较低，一般为1120到1570MPa；盘重较小，一般为100kg左右。

而桥梁缆索用锌铝合金镀层钢丝直径一般在5mm和7mm之间，其合金镀层厚度一般在300g/m2，其盘重要求一般为2000kg左右。

由重庆公路研究所制定的GB/T 18365-2001 《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝技术条件》中，桥梁缆索用钢丝只有广泛使用的镀锌钢丝，未有新开发的锌铝合金镀层钢丝。

因此上述标准不能用于桥梁缆索的设计、生产以及验收。

随着对钢丝表面耐腐蚀镀层的深入研究，性能更好的防腐镀层——锌铝合金镀层已经被开发出来，成功运用于实桥，这使得缆索的使用寿命上了一个台阶。

同时金属冶炼技术的快速发展及桥梁缆索材料的不断进步，目前强度为1860MPa、1960MPa的缆索也已经得到了开发应用。

因此需要进行《锌铝合金镀层钢丝拉索》的制定，以满足国家建设发展的趋势。

本次标准制定的目的是：能够成为桥梁用锌铝合金镀层钢丝缆索应用的技术和验收标准，能够满足桥梁发展的需要，能够体现良好的经济效益和社会效益。

1.3 标准编制的主要工作过程及计划
为了做好《锌铝合金镀层钢丝拉索》标准的制定工作，江苏法尔胜泓昇集团有限公司于2011年12月成立了标准制定工作小组，开始了紧张的制定工作：1）2012年5月前进行标准编制前期调研，包括国内外相关标准的分析、研究，国内外桥梁缆索用锌铝合金镀层钢丝生产、使用资料和数据的收集等。

2）2013年9月完成征求意见稿，在标准征求意见稿阶段，将征求意见稿寄至相关设计院、业主、厂家及相关单位10家单位，收到了5份“回函意见”。

3）2014年3~4月对征求意见稿“回函意见”进行了汇总分析，对标准进行了修改。

4）2014年5月召开了该标准的讨论会。

5）2014年9月完成标准的《送审稿》编制。

2 标准的制修订原则
2.1标准的制定原则
(1)采用国外先进标准的原则。

(2)满足用户需求的原则。

力争达到“科学、合理、先进、使用”。

(3)产品系列化的原则。

(4)与国家标准体系协调一致的原则。

3 标准制定的主要内容
3.1 目的和范围
本标准规定了桥梁用锌铝合金镀层钢丝缆索的结构、规格与型号、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等，为桥梁用锌铝合金镀层钢丝缆索的设计、生产以及检验验收提供依据。

本标准适用于耐久性及强度要求较高的悬索桥主缆用预制平行锌铝合金镀层钢丝索股、斜拉桥用热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝拉索，悬索桥吊索可参照使用。

3.2 定义
本标准规定了锌铝合金镀层钢丝、锌铝合金镀层钢丝缆索、预制平行锌铝合金镀层钢丝索股、热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝拉索、锚具以及公称破断索力的定义。

3.3 结构形式、型号与规格
本标准锌铝合金镀层钢丝缆索包括预制平行锌铝合金镀层钢丝索股和热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝拉索。

因此标准分别给出了索股和拉索的整体结构示意图、断面结构示意图、锚具结构示意图；同时也对索股、拉索、热铸锚、冷铸锚的型号作了规定。

3.4 技术要求
3.4.1 由于实桥主缆索股用锌铝合金钢丝一般采用5mm系列，拉索用锌铝合金钢丝一般采用7mm系列。

因此根据直径的不同，标准中分别给出了两种类型的锌铝合金镀层钢丝技术指标。

索股用锌铝合金镀层钢丝强度跨越4个等级，为1670MPa、1770MPa、1860MPa以及1960MPa。

拉索用锌铝合金镀层钢丝强度跨越3个等级，为1670MPa、1770MPa以及1860MPa。

为了保证钢丝具有良好的疲劳性能，以上两种类型的钢丝疲劳范围区间也相应地进行了提高。

另一方面，在国内，桥梁缆索用钢丝不论是低松弛钢丝还是普通松弛钢丝，在热镀后都进行相应的稳定化处理。

由于主缆索股用钢丝对松弛性能要求较低，一般采用普通松弛的钢丝，因此稳定化后的钢丝扭转性能较好，标准中规定为不少于14次。

而斜拉索用钢丝对松弛性能要求较高，为低松弛钢丝，标准中规定不少于12次。

3.4.2 在锚具一节中，针对斜拉索钢丝的强度最高达到了1860MPa，相应的锚具所受的破断载荷也会提高。

根据不同强度的钢丝标准抗拉强度等级，规定了不同的锚杯和锚圈材质。

3.4.3 本标准“5.3力学性能”中，成品索股灌锚质量通过顶压工序来检验、而拉索则通过预张拉工序检验。

而作为型式检验内容，索股和拉索都需要进行静载试验，同时拉索还需进行疲劳试验以及水密性试验。

3.4.4 本标准中工艺性能一节，包括索股的标准丝、标志丝制作、合股成型、标记、灌锚、盘卷工序，拉索的扭绞、挤塑、灌锚、预张拉工序，以上内容的提出提高了锌铝合金镀层钢丝缆索生产过程的规范性，从而能够保证成品缆索的技术要求。

3.5 试验方法
3.5.1 由于缆索采用非常规的镀锌钢丝，而是采用耐腐蚀性能更好的锌铝合金镀层钢丝，因此对钢丝的检验增加了镀层单位质量、镀层附着性、铝含量测定以及镀层均匀性等项目的检验。

3.5.2 锚具作为索体与结构的连接构件，是缆索的重要组成部分。

因此对锚具的检验尤为重要，本标准规定了锚杯和锚圈机械性能、化学成分、超声波检测、磁粉检测、镀层厚度、外形尺寸等方面的检测。

此外，作为斜拉索附属构件的锚具保护罩、拉索防护罩、拉索密封罩的检测本标准也作了规定。

3.5.3 由于斜拉索在实际使用过程中、以及斜拉索安装时的容许偏差、桥面弯沉和拉索垂度变化等原因，会不可避免的产生垂直于斜拉索方向上的运动，对锚固段附件拉索产生弯曲效应，造成目前的轴向疲劳试验与斜拉索的实际工作状态产生很大的差距，近年来已引起国内同行的广泛关注。

为全面提高我国桥梁缆索的制作水平，加快我国桥梁缆索制作领域同国际接轨，结合目前国内的实际状况，本标准提出了拉索弯曲疲劳试验的方法及要求。

3.5.4 在桥梁缆索领域采用锌铝合金镀层钢丝取代镀锌钢丝，很大程度上提升了缆索的防腐蚀性能。

但是应该注意的是，只有当水分浸入到拉索内部时，作为最后一道防腐屏障的锌铝合金镀层钢丝才起到作用，因此斜拉索的整体密闭防水性能至关重要，其与斜拉索整体的耐久性息息相关。

2002年法国预应力协会(French International Commission on Prestressing)出版的《CIP 斜拉索的建议》（CIP recommendations on cable stays）在斜拉索的验收规范中提出了斜拉索水密性试验。

因此本标准在参考上述规范，对热挤聚乙烯锌铝合金镀层钢丝拉索提出了动静态水密性试验要求，详见本标准中附录D、附录E。

3.6 检验规则
本标准对桥梁用锌铝合金镀层钢丝缆索的检验进行了分类，具体分为“出厂检验”及“型式检验”。

其中索股原材料检验项目包括了：锌铝合金镀层钢丝、高强聚酯纤维带、锚具和锌铜合金。

拉索原材料检验项目包括了：锌铝合金镀层钢丝、高强聚酯纤维带、高密度聚乙烯护套料、锚具、冷铸锚固填料、热收缩套和附属件。

成品索股检验包括：索股外观、索股对角线尺寸、缠带间距、锚杯、锌铜合金、索股长度、弹性模量、预顶压、静载试验。

成品拉索检验包括：拉索外观、索体直径、护套厚度、锚杯和锚圈、冷铸锚固填料、拉索长度、弹性模量、预张拉、索端密封、附属件、静载试验、疲劳试验、动静态水密性试验。

成品索股和成品拉索分别明确了型式检验与出厂检验的项目。

4、与现行法律法规和强制性国家标准的关系
本标准不违反现行法律法规和强制性国家标准。

5、标准属性
本标准为推荐性国家标准。

标准起草小组
2014-10-28。