一、耐候鋼緊固件的發(fā)展背景與優(yōu)勢

耐候鋼，又稱耐大氣腐蝕鋼，是在普通低合金鋼的基礎上，同時添加適量的 Cu、Cr、Ni 等合金元素，通過在表面形成致密穩(wěn)定的保護銹層，阻止大氣環(huán)境中的氧、水、鹽分和酸液所形成的 H+、O2-、Cl - 等離子的滲透，發(fā)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(huán)境條件下，允許 "免涂裝" 使用，與傳統(tǒng)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、(4)綠色環(huán)保明顯等優(yōu)勢，經(jīng)濟效益和社會效益均十分顯著。

在緊固件領域，耐候鋼的應用正隨著基礎設施建設的發(fā)展而迅速擴大。據(jù)統(tǒng)計，普通(5)鋼材與耐候鋼的耐腐蝕性能差距顯著，耐候鋼的腐蝕速率僅為普通鋼材的 1/3-1/10，免維護使用壽命是普通鋼材的 3-8 倍。這種(5)差距源于耐候鋼通過合金化設計實現(xiàn)的 "主動防腐機制"，使其成為戶外、高腐蝕環(huán)境下替代普通鋼材的核心材料。

隨著《交通強國建設綱要》提出的智能化運維目標，推動軌道交通緊固件向耐候鋼材質升級，這使抗拉強度≥800MPa 的高端平爆螺絲采購占比從 2021 年的 27%(3)提升至 2023 年的 41%?；趯夹g演進路徑的量化模擬，預計到 2025 年行業(yè)高端產(chǎn)品進口替代率可提升至 45%-48% 區(qū)間，但仍有(3)77 億元規(guī)模的高端市場缺口亟待填補。

二、耐候鋼緊固件的應用范圍與場景

2.1 橋梁工程領域

橋梁工程是耐候鋼緊固件應用最廣泛的領域之一，特別是在高氯化物腐蝕環(huán)境的橋梁建設中。耐候鋼緊固件在橋梁工程中的應用主要包括以下場景：

跨海大橋與沿海橋梁：在沿海及跨海大橋等處于高氯化物腐蝕環(huán)境的橋梁建設中，耐候鋼緊固件應用廣泛。南京福貝爾五金制品有限公司研發(fā)生產(chǎn)(2)的耐海洋大氣腐蝕的 8.8 級、10.9 級、12.9 級耐候螺栓、螺母、墊片等成套緊固件產(chǎn)品，已應用于新福廈高鐵客運專線安海灣、泉州灣等跨海大橋項目。這些耐候鋼緊固件能有效抵御海洋鹽霧腐蝕，確保橋梁結構的安全穩(wěn)定。

鐵路與公路橋梁：耐候鋼緊固件在鐵路和公路橋梁的鋼結構連接中發(fā)揮著重要作用。如精工鋼構集團開發(fā)的橋梁用 10.9S 級抗延遲斷裂耐候鋼螺栓，已在蘭州桑園子跨黃河大橋、襄陽(6)大橋、重慶蓼子河特大橋等橋梁項目上成功應用。這些螺栓具有強度高、抗延遲斷裂性能優(yōu)異、耐大氣腐蝕性能優(yōu)異、低溫沖擊韌性良好等特點，能夠在各類復雜環(huán)境中確保橋梁結構的穩(wěn)固性。

免涂裝耐候鋼橋：耐候鋼在 "通風排水、干濕交替、低鹽分、弱酸性" 等必要的環(huán)境條件下，允許 "免涂裝" 使用。與傳統(tǒng)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(4)環(huán)保明顯等優(yōu)勢。目前，美國免涂裝耐候鋼橋已經(jīng)超過 1 萬座，在每年新增的近 30 座鋼橋中大部分采用耐候橋梁鋼制造，已形成了系統(tǒng)的耐候鋼材(4)、耐候焊材、耐候高強螺栓、設計、選材、制造、維護等成熟技術和標準規(guī)范。

典型案例：滬通長江大橋使用的耐候鋼螺栓連接副經(jīng)(7)3000h 鹽霧試驗后，銹蝕量僅為 Q345 鋼的 1/3，充分證明了耐候鋼緊固件在橋梁工程中的優(yōu)異性能。

2.2 電力設施領域

電力設施長期暴露在戶外環(huán)境中，需要承受各種自然環(huán)境的侵蝕，耐候鋼緊固件在這一領域的應用主要包括：

輸電鐵塔：輸電鐵塔(2)通常位于戶外，需要長期承受風吹雨打、日曬雨淋等自然環(huán)境的侵蝕，耐候鋼緊固件因其良好的耐腐蝕性，可確保鐵塔連接的穩(wěn)固性和長久性。在(2)高速鐵路沿線的信號塔、電力塔等基礎設施中，耐候鋼螺栓也發(fā)揮著重要的緊固作用。

電力設備連接：在變電站、換流站等電力設施中，耐候鋼緊固件可用于設備的連接和固定，確保設備在長期暴露于大氣環(huán)境中仍能保持良好的性能。

電力線路連接：在高壓輸電線路的桿塔連接中，耐候鋼緊固件可提供可靠的連接，減少維護頻率和成本。

2.3 建筑領域

在建筑領域，耐候鋼緊固件主要應用于以下場景：

大型場館：在一些大型場館的鋼結構框架連接中，耐候鋼緊固件可以減少維護成本和頻率。例如，一些位于城市或工業(yè)(2)區(qū)域的建筑，使用耐候鋼緊固件能夠在長期暴露于大氣環(huán)境中保持較好的性能。

工業(yè)廠房：在工業(yè)廠房的鋼結構框架連接中，耐候鋼(2)緊固件可以減少維護成本和頻率。耐候鋼可用于工業(yè)廠房的排架結構及門剛結構，如柱子、吊車梁、屋面梁等，采用耐候鋼設計的工業(yè)廠房，后期維護成本會大大降低。

高層建筑：在高層建筑的鋼結構連接中，耐候鋼緊固件可提供可靠的連接，同時減少維護需求。

特殊建筑結構：在一些特殊的建筑結構中，如露天體育場、展覽館等，耐候鋼緊固件可提供可靠的連接，同時減少維護需求。

2.4 光伏產(chǎn)業(yè)領域

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，耐候鋼緊固件在光伏支架連接中得到了廣泛應用：

光伏支架連接：首鋼長鋼開發(fā)的 BWR4 耐候鋼用于加工 4.8-5.6 級強度螺栓標準件，主要用于耐城鄉(xiāng)大氣、工業(yè)大氣的光伏領域，能在裸裝戶外使用條件下確保使用年限不少于(1)25 年，強度不減。

光伏電站建設：在光伏電站的建設中，耐候鋼緊固件可用于支架的連接和固定，確保光伏電站在長期暴露于戶外環(huán)境中仍能保持良好的性能。根據(jù)用戶要求，高強耐候鋼支架連接螺栓應采用性能等級不低于 4.8 級的耐候鋼螺栓，抗拉強度不低于 480MPa，所有耐候鋼螺栓、螺母、墊圈、拉條的材質性能要求執(zhí)行團標 T/CISA081-2021 的規(guī)定，耐城鄉(xiāng)大氣、工業(yè)大氣環(huán)境腐蝕在裸裝戶外(1)使用條件下，確保使用年限不少于 25 年，強度不減。

光伏支架用鋼量：據(jù)統(tǒng)計，近幾年全國光伏產(chǎn)業(yè)支架用鋼量每年達 270 萬噸，其中緊固件年需求量約 35 萬噸。光伏緊固件連接副包括直拉條、斜拉條、螺栓、螺母、彈墊、平墊、U 型螺栓、槽鋼、角鋼等，拉條用鋼所占(1)比例最大，可達 69%，光伏緊固件用鋼主要為 Φ8、Φ10、Φ12、Φ16mm 等規(guī)格。

2.5 風電領域

風力發(fā)電設施通常處于較為惡劣的自然環(huán)境中，對緊固件的耐腐蝕性要求較高，耐候鋼緊固件在風電領域的應用主要包括：

風電塔架連接：風力發(fā)電塔架通常位于沿海地區(qū)、高山地區(qū)等氣候條件復雜的環(huán)境中，耐候鋼緊固件可以滿足風電設備長期穩(wěn)定運行的需求，用于風電設備的塔架連接、葉片(2)連接等部位。

風電設備固定：在風電設備的安裝和固定中，耐候鋼緊固件可提供可靠的連接，確保設備在長期暴露于戶外環(huán)境中仍能保持良好的性能。

2.6 極地與極端環(huán)境領域

在極地和其他極端環(huán)境中，耐候鋼緊固件也展現(xiàn)出了優(yōu)異的性能：

南極科考站建設：1 月 1 日，中央電視臺《新聞直播間》節(jié)目對中國第 40 次南極考察新科考站建設任務進行了專題報道。新科考站的建設者使用(6)的 "螺絲" 正是由精工鋼構集團旗下安徽長江緊固件有限責任公司生產(chǎn)的長緊牌耐候抗延遲斷裂高強螺栓。南極大陸全年最低氣溫可達 - 89.2℃，最大風速可達 100m/s。長緊牌耐候抗延遲斷裂高強螺栓強度高、抗延遲斷裂性能優(yōu)異、耐大氣腐蝕性能優(yōu)異、低溫沖擊韌性良好，能夠(6)較好抵御南極地區(qū)極寒、強風、強輻射等惡劣氣候條件，在極端服役環(huán)境中滿足高強度鋼結構連接需求。

高原與沙漠環(huán)境：在高原、沙漠等極端環(huán)境中，耐候鋼緊固件也可用于各類基礎設施的連接和固定，確保結構在極端環(huán)境下的穩(wěn)定性和安全性。

2.7 軌道交通領域

軌道交通領域對緊固件的可靠性要求極高，耐候鋼緊固件在這一領域的應用主要包括：

高速鐵路橋梁：在高速鐵路橋梁的建設中，耐候鋼緊固件可用于鋼結構的連接和固定，確保橋梁在長期使用中保持穩(wěn)定性能。南京福貝爾五金制品有限公司研發(fā)的耐海洋大氣 10.9S(2)級高強度螺栓連接副，已裝至新福廈高鐵客運專線安海灣、泉州灣等跨海大橋等項目。

軌道交通設施：在軌道交通的信號塔、電力塔(2)等基礎設施中，耐候鋼螺栓也發(fā)揮著重要的緊固作用。

軌道交通車輛：在軌道交通車輛的制造中，耐候鋼緊固件可用于車輛結構的連接和固定，提高車輛的使用壽命和可靠性。

三、耐候鋼緊固件的技術特點與優(yōu)勢

3.1 優(yōu)異的耐腐蝕性

耐候鋼緊固件的核心優(yōu)勢在于其優(yōu)異的耐腐蝕性。通過在鋼中添加適量的 Cu、Cr、Ni 等合金元素，耐候鋼在表面形成致密穩(wěn)定的保護銹層，阻止大氣環(huán)境(4)中的氧、水、鹽分和酸液所形成的 H+、O2-、Cl - 等離子的滲透，發(fā)揮 "止銹" 作用。

耐候鋼的耐腐蝕性通常通過耐大氣腐蝕指數(shù) I 來衡量，根據(jù)國家標準 GB/T 4171，耐大氣腐蝕指數(shù) I 的計算公式為：I = 26.01 (Cr + 3.3Mo + 1.25Cu + 1.4Si) × (P + 0.3S) × (Ni + 1.5Cr + 1.5Mo) × (Cu + 1.9Ni + 2.25(7)P + 1.75Cu + 1.75Ni)。根據(jù) T/CSTM 00390.3-2020《橋梁用耐候鋼 第 3 部分：大六角頭螺栓連接副(7)用鋼》標準，耐候鋼螺栓的耐候指數(shù) I 應≥6.0。

3.2 高強度與良好的機械性能

耐候鋼緊固件不僅具有優(yōu)異的耐腐蝕性，(2)還具有高強度和良好的機械性能。在緊固件領域，耐候鋼主要應用于 8.8 級、10.9 級和 12.9 級高強度螺栓。

根據(jù) GB/T 43151-2023《鋼結構用耐候鋼高強度螺栓連接副》國家標準，耐候鋼高強度螺栓連接副的性能等級包括 NH8.8S/NH8H 和 NH10.(4)9S/NH10H。螺栓機械性能方面，NH10.9S 級抗拉強度范圍為 1040～1190 MPa，上限值并未采用 GB/T 1231-2006 中的 1240 MPa；斷面收縮率按 GB/T 3098.1，其他按 GB/T 3632；洛氏硬度和維氏硬度與 GB/T 123(4)1-2006 基本保持一致。

3.3 抗延遲斷裂性能

在高強度螺栓中，延遲斷裂是一個需要特別關注的問題。耐候鋼緊固件通過特殊的合金設計和生產(chǎn)工藝，具有優(yōu)異的抗延遲斷裂性能。

采用 B 微合金化（0.001-0.003%）結合晶界凈化技術，耐候鋼緊固件將氫致斷裂臨界應力強度因子 KISCC 提升至 35MPa?m1/2。試驗數(shù)據(jù)表明：在 pH3.5 酸性溶液中，10.9SNH 鋼的斷裂時間(7)比常規(guī) 35CrMo 鋼延長 8 倍。

3.4 低溫沖擊韌性

在低溫環(huán)境下，材料的韌性會顯著降低，這對緊固件的性能提出了挑戰(zhàn)。耐候鋼緊固件通過特殊的合金設計和熱處理工藝，具有良好的低溫沖擊韌性。

例如，精工鋼構集團開發(fā)的長緊牌耐候抗延遲斷裂高強螺栓具有(6)良好的低溫沖擊韌性，能夠在南極極端低溫環(huán)境下保持優(yōu)異的性能。

四、耐候鋼緊固件的技術標準與規(guī)范

4.1 國內標準

中國已建立了一系列針對耐候鋼緊固件的技術標準和規(guī)范，主要包括：

GB/T 43151-2023《鋼結構用耐候鋼高強度螺栓連接副》：該標準由國家市場監(jiān)督管理總局、國家標準化管理委員會于 2023 年 9 月 7 日發(fā)布，2024 年 4 月 1 日實施。標準規(guī)定了螺紋規(guī)格為 M12～M36、性能等級 NH8.8S/NH8H 和 NH10.9S/NH10H 鋼結構用耐候鋼高強度螺栓連接副的型式尺寸、技術要求(4)、試驗方法、驗收檢查、標志、質量證明文件、包裝、運輸和貯存。

T/CSTM 00390.3-2020《橋梁用耐候鋼 第 3 部分：大六角頭螺栓連接副用鋼》：該標準規(guī)定了耐候橋梁用大六角頭螺栓連接副用鋼，包括大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈用圓鋼、盤條和鋼帶的術語和定義、牌號表示方法、訂貨內容、尺寸、外形、重量及允許偏差、技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則以及包裝、標志和質量證明書。本部分(7)適用于鄉(xiāng)村大氣環(huán)境和工業(yè)大氣環(huán)境采用耐候鋼材料的鐵路和公路橋梁鋼結構摩擦型 10.9 級高強度螺栓副用鋼。

T/CISA081-2021《光伏支架用耐候鋼螺栓連接副》：該標準規(guī)定了光伏支架用耐候鋼螺栓連接副的技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則以及標志、包裝(1)、運輸和貯存等內容，適用于光伏支架用耐候鋼螺栓連接副的生產(chǎn)、檢驗和驗收。

4.2 國際標準

國際上也有一系列針對耐候鋼緊固件的技術標準和規(guī)范，主要包括：

ASTM F3125/F3125M-2022《經(jīng)熱處理的最小抗拉強度為 120ksi（830MPa）和 150ksi（1040MPa）且具有英制和米制尺寸的鋼和合金鋼制高強度結構螺栓標準規(guī)格》：該標準規(guī)定了耐候高強螺栓用鋼應添加足量的 Cu（0.17%～0.63wt%）、Cr（0.42%～1.05wt%）、Ni（0.17%～0.83wt%），(4)使耐候性能符合 ASTM A709 標準對高性能耐候橋梁鋼 HPS 50/70W 的相關規(guī)定。

JIS B 1186《摩擦夾緊接頭用高強度六角螺栓、六角螺母及平墊圈組件》：日本耐候螺栓研發(fā)主要依據(jù)該標準，近年來還研究開發(fā)了具有耐候性能和抗延遲斷裂的高強螺栓，其中耐候性能優(yōu)異的有新日鐵的 NWB110、神戶鋼鐵的 KHB10W 和 JFE 的耐候高強螺栓用鋼，抗延遲斷裂性能優(yōu)良的有住友金屬的 ADS(4)系列、神戶鋼廠的 KNDS 系列，其強度級別為 10.9S 級。

五、耐候鋼緊固件的發(fā)展趨勢與前景

5.1 應用領域拓展

隨著耐候鋼技術的不斷發(fā)展和成熟，其在緊固件領域的應用范圍將進一步擴大。耐候鋼橋梁建設對耐候高強度螺栓連接副需求巨大，在公路、(2)高鐵耐候鋼橋梁、輸電鐵塔、近海耐候鋼橋梁和工程裝備等耐候鋼結構上的推廣應用前景十分廣闊。

此外，隨著《交通強國建設綱要》提出的(3)智能化運維目標，推動軌道交通緊固件向耐候鋼材質升級，預計到 2025 年行業(yè)高端產(chǎn)品進口替代率可提升至 45%-48% 區(qū)間。

5.2 技術創(chuàng)新與升級

耐候鋼緊固件的技術創(chuàng)新主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

耐候性能提升：通過優(yōu)化合金成分和生產(chǎn)工藝，進一步提高耐候鋼的耐腐蝕性。例如，南京福貝爾五金制品有限公司在耐海洋大氣螺栓基礎上，優(yōu)化合金成分，研制耐工業(yè)大氣腐蝕螺栓，產(chǎn)品廣泛(2)使用在國內公路橋梁領域。

抗延遲斷裂性能提升：通過 B 微合金化（0.001-0.003%）結合晶界凈化技術，將氫致斷裂臨界(7)應力強度因子 KISCC 提升至 35MPa?m1/2，顯著提高螺栓的抗延遲斷裂性能。

低溫性能優(yōu)化：通過特殊的合金設計和熱處理工藝，進一步提高耐候鋼在低溫環(huán)境下的韌性和強度，擴大其在極端環(huán)境下的應用范圍。

5.3 標準化與規(guī)范化

隨著耐候鋼緊固件(4)應用的擴大，相關標準和規(guī)范將進一步完善和統(tǒng)一。《鋼結構用耐候鋼高強度螺栓連接副》國家標準的發(fā)布實施，為耐候鋼緊固件產(chǎn)品的設計選用和生產(chǎn)制造提供了技術依據(jù)。

未來，耐候鋼緊固件的標準將進一步與國際接軌，促進產(chǎn)品的國際化和標準化，提高產(chǎn)品的國際競爭力。

5.4 綠色環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展

耐候鋼緊固件的 "免涂裝" 特性符合綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的理念，有助于減少環(huán)境污染和資源浪費。與傳統(tǒng)(4)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(huán)保明顯等優(yōu)勢，經(jīng)濟效益和社會效益均十分顯著。

隨著全球對環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的重視，耐候鋼緊固件將在未來的基礎設施建設中發(fā)揮更加重要的作用。

六、結論與建議

6.1 主要結論

耐候鋼緊固件憑借其優(yōu)異的耐腐蝕性、高強度和良好的機械性能，在橋梁工程、電力設施、建筑領域、光伏產(chǎn)業(yè)、風電領域、極地與極端環(huán)境、軌道交通等多個領域得到了廣泛應用。耐候鋼的腐蝕速率僅為普通鋼材的 1/3-1/10，免維護*使用壽命是普通鋼材的 3-8 倍，這使得耐候鋼緊固件在戶外、高腐蝕環(huán)境下具有顯著的優(yōu)勢。

隨著耐候鋼技術的不斷發(fā)展和成熟，以及相關標準和規(guī)范的完善，耐候鋼緊固件的應用范圍將進一步擴大，技術性能將進一步提升，為各類基礎設施的建設和維護提供更加可靠的解決方案。

6.2 應用建議

材料選擇建議：在選擇耐候鋼緊固件時，應根據(jù)具體的使用環(huán)境和要求，選擇合適的合金成分和性能(2)等級。對于海洋大氣環(huán)境，應選擇耐海洋大氣腐蝕的合金成分；對于工業(yè)大氣環(huán)境，應選擇耐工業(yè)大氣腐蝕的合金成分。

表面處理建議：雖然耐候鋼可以 "免涂裝" 使用，但在某些特殊環(huán)境下，適當?shù)谋砻嫣幚砜梢赃M一步提高其耐腐蝕性和使用壽命。例如，在氣候條件復雜地區(qū)建議(4)選用經(jīng)表面處理、達克羅涂覆或高分子涂裝后的耐候螺栓。

安裝與維護建議：耐候鋼緊固件的安裝和維護應遵循相關標準和規(guī)范。安裝(7)扭矩建議預緊力控制在 0.7 倍屈服強度（±10%）；工業(yè)大氣環(huán)境下首次檢測周期可延長至 5 年。

配套材料建議：在使用耐候鋼緊固件時，應注意與被連接材料的匹配性。焊接配套推薦采用 NH-55 焊絲（Cr 含量匹配度≥90%）；表面處理噴丸強化表面粗糙度控制在(7)Ra12.5-25μm。

總之，耐候鋼緊固件作為一種高性能、長壽命、環(huán)保節(jié)能的產(chǎn)品，在未來的基礎設施建設中將發(fā)揮越來越重要的作用。隨著技術的不斷進步和應用經(jīng)驗的積累，耐候鋼緊固件將為各類工程結構提供更加可靠、安全、經(jīng)濟的連接解決方案。

參考資料

[1] BWR4耐候鋼開發(fā)與應用-山西鋼鐵行業(yè)協(xié)會 http://www.sxgtxh.cn/kejichuangxin/2024-12-20/5418.html

[2] 深度研發(fā) 緊固未來-福貝爾耐候鋼高強度緊固件項目總結會議成功召開!-南京福貝爾五金制品有限公司 https://flybear.luosi.com/news/4135.html

[3] 2025年中國平爆螺絲數(shù)據(jù)監(jiān)測研究報告.docx https://m.book118.com/html/2025/0823/6242040104011220.shtm

[4] 《鋼結構用耐候鋼高強度螺栓連接副》標準解讀-焊釘_圓柱頭焊釘_鋼結構螺栓-邯鄲市永年區(qū)佑工緊固件銷售有限公司 http://m.imm3.cn/data/321.html

[5] 2025至2030中國緊固件行業(yè)前景趨勢調查與投融資風險分析報告.docx-原創(chuàng)力文檔 https://m.book118.com/html/2025/0819/5221300120012313.shtm

[6] 最新ニュース http://www.600496.com/jp/News/detail/id/2910

[7] 橋梁用耐候鋼大六角頭螺栓連接副用鋼標準解讀 https://m.antpedia.com/standard/1281081972-10.html

[8] Weathering Steel Fasteners https://www.cortensteels.com/corrugated-steel-panels/weathering-steel-fasteners.html

[9] Weathering Steel Fasteners https://www.boltport.com/products/weathering-steel-fasteners/

[10] Design Issues and Value Analysis of Modern Stone Slab Coverings https://www.mdpi.com/2673-4117/6/9/209

[11] Roof Fasteners for Durable Roofing Solutions https://constrofacilitator.com/roof-fasteners-for-durable-roofing-solutions/

（注：文檔部分內容可能由 AI 生成）