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JIS G3106 涵盖用于焊接结构的热轧钢板、钢带和钢型材。它规定了 JIS G3101 所不具备的碳限值、碳当量 (CEV) 值和夏比冲击要求，使 SM 等级成为焊接桥梁、建筑物和海上结构的正确选择。关键等级为 SM400、SM490、SM520 和 SM570，每个都有 A、B 或 C 亚级，表示逐步更严格的冲击要求。
JIS G3106（焊接结构用轧制钢）是专为必须通过化学成分而非钢厂实践来保证可焊性的应用而开发的。与 JIS G3101 相比，每个 G3106 等级都包括明确的碳含量限值和碳当量 (CEV) 最大值，能够可靠地计算焊接预热温度并降低氢致裂纹的风险。JIS G3106 材料的钢厂证书可能仅用日文或双语日英版本发行，具体取决于钢厂和目的地 — 参见 [/standards/jis-mill-cert-guide] 了解逐字段阅读指导。
"SM" 字母来自焊接结构用钢，反映了该标准在船舶制造应用中的起源，其中焊接完整性对安全至关重要。
范围和适用性
JIS G3106 适用于用于焊接结构的以下产品形式的热轧钢：
- 钢板和扁钢
- 钢带和薄钢板
- 钢型材：H 形钢、I 型梁、槽钢和角钢
- 钢板桩
典型应用包括：
- 焊接钢桥和箱形梁
- 建筑结构框架（高层、工业）
- 船舶建造和海上平台
- 起重机、压力框架和机械结构
对于不需要可焊性保证的非焊接通用结构，JIS G3101（SS 等级）可能已足够。
JIS 等级代号系统
G3106 等级遵循以下命名约定：
- SM = 焊接结构用钢
- 数字 = 最小抗拉强度（MPa）
- 后缀 A / B / C = 冲击试验亚级（A = 无冲击试验；B = 0 °C 时 27 J；C = 0 °C 时 47 J）
- Y 后缀（仅 SM490Y）= 更高屈服强度变体
示例：
- SM490B = 焊接结构钢，490 MPa 最小抗拉强度，0 °C 时 27 J 夏比
- SM490YA = 更高屈服强度 SM490 变体，无夏比要求
- SM520C = 520 MPa 最小抗拉强度，0 °C 时 47 J 夏比
等级覆盖范围
| 等级 | 亚级 | 最小抗拉强度 (MPa) | 冲击要求 |
|---|---|---|---|
| SM400 | A, B, C | 400 | A：无；B：27 J @ 0 °C；C：47 J @ 0 °C |
| SM490 | A, B, C | 490 | A：无；B：27 J @ 0 °C；C：47 J @ 0 °C |
| SM490Y | A, B | 490 | A：无；B：27 J @ 0 °C |
| SM520 | B, C | 520 | B：27 J @ 0 °C；C：47 J @ 0 °C |
| SM570 | —（单一亚级） | 570 | 47 J @ −5 °C |
SM520 没有 A 亚级（冲击试验始终是必需的）。SM570 具有最严格的冲击要求的单一指定。
化学成分要求
除非另有说明范围，否则所有值都是最大重量百分比。冶炼（炉次）分析适用；产品分析限值根据标准略宽。
SM400
| 亚级 | C max | Mn | Si max | P max | S max | CEV max |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SM400A | 0.23 | — | — | 0.035 | 0.035 | — |
| SM400B | 0.20 | 0.60–1.40 | 0.35 | 0.035 | 0.035 | 0.36 |
| SM400C | 0.18 | 0.60–1.40 | 0.35 | 0.035 | 0.035 | 0.36 |
SM490
| 亚级 | C max | Mn max | Si max | P max | S max | CEV max |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SM490A | 0.20 | 1.60 | 0.55 | 0.035 | 0.035 | — |
| SM490B | 0.18 | 1.60 | 0.55 | 0.035 | 0.035 | 0.44 |
| SM490C | 0.18 | 1.60 | 0.55 | 0.035 | 0.035 | 0.44 |
SM490Y
| 亚级 | C max | Mn max | Si max | P max | S max | CEV max |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SM490YA | 0.20 | 1.60 | 0.55 | 0.035 | 0.035 | — |
| SM490YB | 0.20 | 1.60 | 0.55 | 0.035 | 0.035 | 0.44 |
SM520
| 亚级 | C max | Mn max | Si max | P max | S max | CEV max |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SM520B | 0.20 | 1.60 | 0.55 | 0.035 | 0.035 | 0.44 |
| SM520C | 0.20 | 1.60 | 0.55 | 0.035 | 0.035 | 0.44 |
SM570
| 等级 | C max | Mn max | Si max | P max | S max | CEV max |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SM570 | 0.18 | 1.70 | 0.55 | 0.035 | 0.035 | 0.44 |
碳当量公式 (JIS G3106): CEV = C + Mn/6 + (Si/24) + (Ni/40) + (Cr/5) + (Mo/4) + (V/14)
CEV 限值确保各炉次和各钢厂之间焊接热影响区 (HAZ) 性能一致。C 亚级具有与 B 亚级相同的 CEV 限值，但也要求更高的 47 J 冲击能量 — 改善的韧性通过更清洁的制钢工艺（降低 S、控制夹杂物形态）而非更低的 CEV 来实现。
机械性能
SM400
| 厚度 (mm) | 最小屈服强度 (MPa) | 抗拉强度 (MPa) | 最小伸长率 % |
|---|---|---|---|
| ≤ 16 | 245 | 400–510 | 22 |
| > 16, ≤ 40 | 235 | 400–510 | 22 |
| > 40, ≤ 75 | 215 | 400–510 | 22 |
| > 75, ≤ 100 | 215 | 400–510 | 21 |
SM490
| 厚度 (mm) | 最小屈服强度 (MPa) | 抗拉强度 (MPa) | 最小伸长率 % |
|---|---|---|---|
| ≤ 16 | 325 | 490–610 | 22 |
| > 16, ≤ 40 | 315 | 490–610 | 22 |
| > 40, ≤ 75 | 295 | 490–610 | 22 |
| > 75, ≤ 100 | 295 | 490–610 | 21 |
SM490Y
| 厚度 (mm) | 最小屈服强度 (MPa) | 抗拉强度 (MPa) | 最小伸长率 % |
|---|---|---|---|
| ≤ 16 | 365 | 490–610 | 19 |
| > 16, ≤ 40 | 355 | 490–610 | 19 |
| > 40, ≤ 75 | 335 | 490–610 | 19 |
| > 75, ≤ 100 | 325 | 490–610 | 19 |
SM520
| 厚度 (mm) | 最小屈服强度 (MPa) | 抗拉强度 (MPa) | 最小伸长率 % |
|---|---|---|---|
| ≤ 16 | 365 | 520–640 | 19 |
| > 16, ≤ 40 | 355 | 520–640 | 19 |
| > 40, ≤ 75 | 335 | 520–640 | 19 |
| > 75, ≤ 100 | 325 | 520–640 | 19 |
SM570
| 厚度 (mm) | 最小屈服强度 (MPa) | 抗拉强度 (MPa) | 最小伸长率 % |
|---|---|---|---|
| ≤ 16 | 460 | 570–720 | 19 |
| > 16, ≤ 40 | 450 | 570–720 | 19 |
| > 40, ≤ 75 | 430 | 570–720 | 19 |
| > 75, ≤ 100 | 420 | 570–720 | 19 |
伸长率在标距 L₀ = 5.65√A₀ 上测量。
冲击试验要求
按 JIS Z 2242 进行夏比 V 形缺口试验。试样尺寸：标准 10 × 10 × 55 mm（当厚度允许时）；较薄材料使用亚尺寸试样，能量值经调整。
| 等级 / 亚级 | 试验温度 | 最小平均能量（3 个试样） | 最小单值 |
|---|---|---|---|
| SM400A, SM490A, SM490YA | 不必需 | — | — |
| SM400B, SM490B, SM490YB, SM520B | 0 °C | 27 J | 21 J |
| SM400C, SM490C, SM520C | 0 °C | 47 J | 33 J |
| SM570 | −5 °C | 47 J | 33 J |
对于 SM570，较低的 −5 °C 试验温度反映了其在需要改善低温韧性的苛刻应用中的使用。三个试样中的一个可能低于平均最小值，条件是不低于单值最小值。
JIS 钢厂证书格式
JIS G3106 钢厂证书遵循与 G3101（3.1A、3.1B、3.1C、3.2）相同的检验证书框架 — 参见 [/standards/jis-mill-cert-guide]。对于焊接结构等级，证书还将显示：
- CEV（碳当量）— 该炉次的碳当量值
- 冲击试验 — B 和 C 亚级的夏比结果，包括试验温度和吸收能量（焦耳）
- 亚级字母（例如 SM490C，而非仅 SM490）
验证证书上的亚级与采购订单上的亚级一致。显示 SM490A 的证书不满足要求 SM490C 的采购订单，即使抗拉强度性能相同 — 冲击试验尚未进行。
跨标准等效性
| JIS G3106 | ASTM | EN 10025-2 | GB/T 1591 | IS 2062 |
|---|---|---|---|---|
| SM400A/B | A36 (approx) | S235JR / S235J0 (approx) | Q235B (approx) | E250B (approx) |
| SM490A/B | A572 Gr.50 (approx) | S355JR / S355J0 (approx) | Q345B/C (approx) | E350B (approx) |
| SM490C | A572 Gr.50 + CVN (approx) | S355J2 (approx) | Q345D (approx) | E350C (approx) |
| SM520B/C | A572 Gr.60 (approx) | S355K2 / S420 (approx) | Q390C/D (approx) | — |
| SM570 | A633 Gr.E / A572 Gr.65 (approx) | S460M/ML (approx) | Q460C/D (approx) | — |
所有等效性都是近似的。CEV 限值、冲击温度和产品形式覆盖范围在标准间有所不同。
MTC 验证清单
验证 JIS G3106 钢厂试验证书时：
- 确认标准为 JIS G3106（非 G3101 或其他标准）
- 等级和亚级（例如 SM490C）与采购订单完全匹配
- 炉次号可追溯到物理标记
- 碳 (C) 已报告且在该等级/亚级的限值内
- CEV 已计算或报告（B 和 C 亚级）— 确认 ≤ 指定限值
- P ≤ 0.035% 且 S ≤ 0.035%
- 屈服强度符合厚度相应的最小值
- 抗拉强度落在指定范围内
- 伸长率符合最小值
- B 和 C 亚级：夏比结果以正确的试验温度显示
- 夏比平均能量符合或超过最小值（27 J 或 47 J，如适用）
- 没有夏比试样低于单值最小值
- 证书类型（3.1B、3.2 等）与合同要求一致
- 钢厂授权检验员签名和印章存在
常见问题
SM490A 和 SM490B 与 SM490C 之间有什么区别？
所有三种都具有相同的抗拉强度范围（490–610 MPa）、最小屈服强度和相同的化学成分限值。唯一的区别在于夏比冲击试验要求。SM490A 无夏比要求。SM490B 在 0 °C 时要求最少 27 J 平均值。SM490C 在 0 °C 时要求 47 J。对于暴露于低温或动载的焊接结构，SM490C 提供最高的延性断裂抗力保证。A 亚级通常用于非关键构件。
为什么 SM490Y 是与 SM490 分开的指定？
SM490Y（Y 代表屈服强度）是 SM490 的更高屈服强度变体。虽然 SM490 的最小屈服强度为 325 MPa（对于 t ≤ 16 mm），但 SM490Y 在同一厚度范围内达到 365 MPa 最小值。抗拉强度范围相同。SM490Y 用于设计人员需要额外屈服强度裕度而不提升到 SM520 更高抗拉要求的情况。仅在 A 和 B 亚级中可用，不包括 C。
SM490 与 ASTM A572 Gr.50 相同吗？
它们在抗拉强度和屈服强度方面是近似等效物，但不能直接互换。SM490 的最小抗拉强度为 490 MPa（71 ksi），而 A572 Gr.50 的最小值为 450 MPa（65 ksi），因此 SM490 实际上强度略高。化学成分配文件也不同：A572 控制碳、锰、磷和硫，而 SM490 还另外限制 CEV。对于需要与 A572 Gr.50 正式合规的项目，必须获得单独认证的材料。
JIS G3106 是否需要厚度方向（Z 级）试验？
否。JIS G3106 不包括厚度方向拉伸试验（EN 10164 中的"Z25"或"Z35"指定）。如果需要厚度方向韧性 — 例如在容易出现层状撕裂的重度约束焊接接头中 — 厚度方向性能必须在采购订单上指定为补充要求，钢厂必须确认它能够按这些要求供应。
JIS G3106 等级与 EN S355 等级相比如何？
SM490B/C 是最接近的日本对应标准对标 EN S355J0/J2。两者对于薄截面的最小屈服强度约为 355 MPa，最小抗拉强度约为 490–510 MPa。主要区别在于夏比亚零温度要求：EN S355J2 在 −20 °C 试验，而 SM490C 在 0 °C 试验。对于按 EN 1993（欧洲规范 3）在温和气候中设计的项目，SM490C 可由工程协议接受，但正式合规需要 EN 认证材料。
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