一、定義與核心特性

Z向性能鋼板（又稱抗層狀撕裂鋼，英文：Lamellar Tearing Resistant Steel）是一種在厚度方向具有優異延展性和抗撕裂性能的低合金高強度鋼板。其核心特性包括：

• 抗層狀撕裂：通過控制硫含量（≤0.010%）和優化夾雜物形態，減少沿厚度方向的分層缺陷；

• 高斷面收縮率：沿厚度方向的斷面收縮率（Z值）≥15%，高等級可達35%；

• 應用范圍：主要用于承受厚度方向拉力的焊接結構，如高層建筑、海洋平臺、壓力容器等。

二、性能等級與標準

1. Z向性能等級

• Z15：斷面收縮率≥15%，適用于常規結構；

• Z25：斷面收縮率≥25%，用于中等荷載；

• Z35：斷面收縮率≥35%，適用于超高層或極端工況。

2. 執行標準

• 國標：GB/T 5313-2010《厚度方向性能鋼板》；

• 歐標：EN 10164-1（S355JR-Z15）；

• 船級社標準：如EH36-Z15（ABS、DNV等認證）。

三、化學成分與生產工藝

1. 關鍵成分控制

• 低硫化物：硫含量≤0.010%（普通鋼的1/5），減少硫化物夾雜；

• 微合金化：添加鈮（Nb）、鈦（Ti）、釩（V）等細化晶粒，提升韌性；

• 純凈度：鋼水氧含量≤15ppm，減少非金屬夾雜物。

2. 生產工藝

• 冶煉：采用電爐冶煉+LF精煉+真空脫氣（RH/VOD），確保成分均勻；

• 軋制：控軋控冷（TMCP）或正火軋制，優化晶粒結構；

• 熱處理：部分牌號需正火或調質處理（如Q390NEZ15）。

四、典型牌號與應用

1. 常見牌號

• 建筑用鋼：Q345GJDZ15、Q345CZ25（GB/T 19879-2005）；

• 船舶/海洋平臺：DH36-Z25、EH36-Z35（ABS標準）；

• 壓力容器：Q345RZ15、Q355NBZ15（GB/T 1591-2018）。

2. 應用場景

• 高層建筑：核心筒、桁架節點（厚度≥40mm）；

• 海洋工程：平臺甲板、樁腿結構（耐腐蝕+抗撕裂）；

• 橋梁/風電：塔筒、主梁（Z35級用于超大跨度）。

五、質量控制與檢測

1. 關鍵檢測項目

• Z向性能試驗：沿厚度方向拉伸試樣，測定斷面收縮率；

• 超聲波探傷：按JB/T 4730標準，等級≥I級；

• 金相分析：夾雜物級別≤1.0級（GB/T 10561）。

2. 焊接要求

• 焊材匹配：低氫焊條（如E5015-G）或實芯焊絲（ER50-6）；

• 預熱溫度：厚板（≥20mm）需預熱100～150℃；

• 后熱處理：消除殘余應力，防止冷裂紋。

六、市場與發展趨勢

1. 生產廠商

• 國內：舞鋼、安鋼、南鋼（Q345CZ系列）、寶鋼（Q500qD-Z35）；

• 國際：新日鐵住金（SS400J2）、阿塞洛米塔爾（S355JR）。

2. 技術方向

• 超高性能：開發Z50級鋼板（斷面收縮率≥50%）；

• 綠色制造：氫冶金工藝降低碳排放；

• 智能化：AI優化軋制參數，提升板形精度。

總結：Z向鋼板通過成分設計與工藝優化，解決了厚板層狀撕裂難題，成為現代大型鋼結構的核心材料。未來將向更高性能、更環保方向發展，支撐超高層建筑、深海工程等高端領域需求。