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标题: 钢铁史话1-用坦克测试的中国的第一代桥梁钢 [打印本页]

作者: 西行的风 时间: 2025-10-15 12:11
标题: 钢铁史话1-用坦克测试的中国的第一代桥梁钢
今天给学生讲课，正好讲到低合金钢，不知道多少人感兴趣，就顺便科普一下。

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提到南京的标志-南京长江大桥，是新中国第一座自主设计、建造的双层式铁路、公路两用桥，也誉为“争气桥”，打破了当时国外技术的垄断。而支撑起这座宏伟建筑的，正是其坚实的钢铁骨架。今天，我们讨论一下这座大桥究竟用了什么样的钢，这些钢又为何如此特殊。

一、时代的选择：低合金钢“16锰桥”（16Mnq）

南京长江大桥始建于1960年，并于1968年通车。在那个百业待兴的年代，中国的钢铁工业和桥梁技术都还比较落后。大桥的钢梁，需要承受自身巨大的重量、日夜不息的车流、江风的侵蚀，以及长江复杂的水文环境。因此，对钢材的强度、韧性、焊接性和抗疲劳性能都提出了极高的要求。很多人担心安全问题。为解决这些问题，当时大桥的钢梁主体结构采用了中国自主研发的最先进的钢材——16锰桥钢（代号16Mnq）。这是一种低合金高强度钢。让我们来拆解一下这个名字：

“低合金”：指的是在普通碳素钢的基础上，加入了少量（总量一般低于5%）的合金元素，如锰（Mn）、硅等。

“高强度”：正是这些合金元素的加入，通过细晶强化、固溶强化等机制，显著提高了钢材的强度，使其比普通的碳钢（如A3钢）更“结实”。

为什么是“16锰”？

“16” 代表钢材中碳（C）的平均含量约为0.16%。碳是决定钢的硬度和强度的核心元素，但含量过高会降低韧性和焊接性。0.16%是一个兼顾强度与塑性的平衡值。

“锰” 是关键的合金元素。锰能显著提高钢的强度，同时还能改善其韧性和焊接性能。这对于需要大量焊接拼装的大桥钢结构很有必要。

“桥”（q）这个后缀，意味着这是专门为桥梁工程优化的钢种，对其低温冲击韧性、疲劳强度等指标有更严格的要求。

在当时的条件下，16Mnq钢的屈服强度达到了约345兆帕，比普通碳钢提高了约20%-30%。这意味着用更少的钢材就能达到相同的承载能力，减轻了桥梁的自重，满足了长江大桥的建设需要。

二、万吨钢铁，如何“织”就虹桥？

南京长江大桥的钢材用量相当于一辆中型航母。正桥钢梁消耗了约3.2万吨钢材，加上引桥等部分，总用钢量超过6万吨。这些钢材并非简单地堆砌，其制造和连接工艺同样重要。

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铆接钢梁：与现代桥梁普遍采用的焊接技术不同，南京长江大桥的钢梁主要采用铆接。即先在构件上打出孔洞，烧红的铆钉被迅速插入，然后用气动铆枪将另一端锤打成圆头，冷却后收缩，从而将钢板紧紧地连接在一起，是劳动力密集投入的一个实例。当时，大桥的钢梁上使用了数以百万计的铆钉。这种工艺虽然繁琐，但在当时技术条件下，其连接的可靠性和抗疲劳性能非常出色，是南京大桥的特色风格之一。

“自力更生”：大桥所需的全部钢材，均由我国鞍山钢铁公司（鞍钢）自主研发和生产。面对当时国外的技术封锁，中国的工程师和工人们攻克了冶炼、轧制和焊接等一系列技术难题，成功生产出了符合大桥设计要求的高质量钢材。这每一块钢板、每一根钢梁，都凝聚着那个时代中国人民的智慧与汗水，是名副其实的“争气钢”。

三、一些历史趣事

大桥建成后，国内外出现了一些质疑的声音，有人认为中国自行设计建造的这座大桥质量不过硬，甚至流传出“南京长江大桥随时会垮掉”的谣言。为了用最直接、最硬核的方式回击这些质疑，证明大桥的坚固可靠，一个前所未有的测试方案被提了出来，让坦克车队成编队地驶过大桥。

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1969年9月26日上午，在许世友将军的指挥下，中国人民解放军装甲兵某部的80辆（一说为118辆）62式轻型坦克从桥北的濮浦基地出发，坦克车队以整齐的编队，缓缓驶上大桥的公路面。它们分两路纵队，沿着车道平稳前进。当最后一辆坦克安全驶离大桥南岸后，经过紧急检查，大桥桥身安然无恙，只有桥面铺设的沥青层被坦克的履带扎出了一些痕迹。62式轻型坦克是中国自行研制的一款装备，其战斗全重约为 21吨。选择它而非更重的中型坦克（如当时的主力59式，重约36吨），是经过精密计算的。南京长江大桥公路桥的设计荷载为汽-18级（相当于允许18吨重的卡车通行）。虽然坦克是履带式车辆，荷载计算方式与轮式车辆不同，但80辆21吨的坦克保持间距通过，其产生的动态荷载和总弯矩都在大桥钢梁结构的安全承受范围之内。这并非蛮干，而是一次在科学计算指导下的“应力测试”。62式坦克是当时我军现役的主战装备，用它来测试，说服力极强。既能展示大桥的坚固，又能体现“军民团结、保家卫国”的意象。

这次测试用无可辩驳的事实，向全世界宣告了南京长江大桥的卓越质量。所有关于大桥不坚固的谣言不攻自破。“百辆坦克过长江”成为中国人民引以为豪的经典瞬间。从今天的工程安全规范来看，这样的测试或许显得非常激进。但它发生在特定的历史背景下，并且是建立在严谨的科学计算之上的。它生动地说明了南京长江大桥所使用的16Mnq钢材和铆接钢梁结构，具有极高的安全储备和优异的力学性能。

四、钢铁的“风骨”：耐腐蚀性与维护

屹立江心五十余载，面对风雨潮汐的侵蚀，大桥的钢材是如何抵抗锈蚀的呢？

南京长江大桥的钢材本身具有一定的耐腐蚀性。低合金钢中的铜、磷等微量元素，能在钢材表面形成一层致密、稳定的氧化保护膜，这层膜可以阻止水分和氧气进一步侵入，减缓锈蚀的速度。这可以理解为钢材“天生”自带的一层薄薄的“防护漆”。长江高温湿热的环境影响很大。因此，涂层防护是必不可少的。大桥在建成时以及后来的多次大修中，都进行了严格的除锈和涂装工作。从最初的红丹防锈漆到如今更先进的环氧富锌底漆和氟碳面漆体系，这身“外衣”如同给钢铁巨龙穿上了一件坚固的雨披，是其长寿的关键保障。

五、历史的跨越：从16Mnq到现代桥梁钢

南京长江大桥的16Mnq钢，是中国桥梁钢发展的一个里程碑。它奠定了中国高强度桥梁钢的基础。此后，中国的桥梁钢不断发展，相继出现了14MnNbq、Q370q、Q420q乃至更高强度的钢种，支撑了芜湖长江大桥、武汉天兴洲大桥、港珠澳大桥等一座又一座世界级桥梁的诞生。

如今，这些新钢种在强度、韧性、焊接性和鲁棒性（ROBUST）上都有了质的飞跃，使得桥梁的设计可以更轻盈、跨度可以更大、寿命可以更长。

南京长江大桥的钢铁，远不止是冷冰冰的建材。它是特定历史时期中国工业力量的象征，是无数建设者智慧的结晶。那3.2万吨16Mnq钢，不仅撑起了长江上的第一道彩虹，更撑起了中华民族自力更生、奋发图强的精神脊梁。钢铁是有温度的！

作者: 西行的风 时间: 2025-10-15 12:13
好久不见，各位。我回来了。国内的网站，比如观察者网观众参差不齐，有时候没意思。

作者: 数值分析 时间: 2025-10-15 15:37
本帖最后由数值分析于 2025-10-15 15:38 编辑

欢迎回来。

顺便问一下，假设今天咱们再建设一座类似的桥（当然我明白今天不会建设类似的桥了，更大可能会建悬索桥或斜拉桥），我们会用什么钢材？其屈服强度能达到多少？谢谢。

作者: 西行的风 时间: 2025-10-15 16:31

数值分析发表于 2025-10-15 15:37
欢迎回来。

顺便问一下，假设今天咱们再建设一座类似的桥（当然我明白今天不会建设类似的桥了，更大可能会 ...

谢谢，我也不知道呢，我搞材料，但不懂设计。

作者: kogarah 时间: 2025-10-16 08:22

数值分析发表于 2025-10-15 15:37
欢迎回来。

顺便问一下，假设今天咱们再建设一座类似的桥（当然我明白今天不会建设类似的桥了，更大可能会 ...

现在估计直接隧道

作者: 老财迷 时间: 2025-10-19 08:54

数值分析发表于 2025-10-15 15:37
欢迎回来。

顺便问一下，假设今天咱们再建设一座类似的桥（当然我明白今天不会建设类似的桥了，更大可能会 ...

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