微合金化——提高耐候桥梁钢质量的基石
我国对耐候钢的研究和开发始于20世纪60年代，1965年在国内成功试制了09MnCuPTi耐候钢。20世纪80年代初，耐候钢被列入国家重点科技攻关项目，发展迅速。后来，我国发展了以09CuPTiRE和09CuPCrNi为代表的耐候钢，并开始大规模生产。然而，耐候桥梁钢尚未得到广泛应用。
耐候钢的性能不断提高
1989年底，宝鸡大桥厂在京广铁路原武汉分公司荀石河上制造了钢号为NH35Q的三孔耐候钢箱梁。这是中国第一座耐候钢桥。作为一座试验桥，建桥工人在桥中间露出一个洞，在另外两个洞上油漆。1992年10月，耐候钢桥成功建成通车。在长期的使用过程中，建桥工人对该桥钢梁进行了多次跟踪观察，发现钢梁顶盖板和两侧板表面形成的锈层呈深褐色，非常密实，用硬物刮擦未发现剥落；由于下底板直接被河水蒸发的水汽侵蚀，长期处于潮湿状态，无法形成稳定致密的锈层，且锈层易剥落。之后，改为绘画。
耐候钢在研制成功后，并没有得到广泛的应用。究其原因，一是当时桥梁钢的耐候性没有引起桥梁制造部门的重视；二是相关单位没有对NH35Q进行大力推广；三是钢的发展未能形成系列，不能满足桥梁工程发展的需要。
随着我国经济的不断发展，桥梁建设中使用耐候钢的呼声引起了桥梁钢开发商的重视。以武钢、鞍钢、宝钢为代表的中国钢铁企业开始不断尝试和发展。相关研究和试验表明，耐候钢具有良好的力学性能、焊接性和耐环境腐蚀性。与普通碳钢相比，采用耐候钢的桥梁工程造价几乎相同或略有增加，但全寿命周期造价大大降低。因此，耐候钢在钢结构桥梁中具有广泛的应用价值。
随着新钢种的不断引进，我国耐候钢的性能得到了提高。在化学成分方面，碳含量不断降低，焊接碳当量和冷裂纹敏感性系数不断降低，焊接性能不断提高。生产工艺从淬火+回火发展到TMCP，不仅降低了生产成本，而且缩短了生产周期。由回火马氏体和传统铁素体转变为贝氏体和针状铁素体，极大地提高了钢的强度、韧性、焊接性、耐候性和加工性能。
高性能耐候桥梁钢的研究与开发
随着冶金技术的发展，现代高性能耐候桥用钢的碳含量通常控制在0.08%以下，以提高钢的韧性和焊接性；耐候元素如铜、镍、镍、镍等，为提高耐候钢的韧性和耐蚀性，在耐候钢中加入少量钼和铬。
我国高性能耐候桥梁钢有三条发展道路：
一是传统的调质生产工艺。如美国桥梁结构钢标准（ASME709/A709M-95）中70W（碳含量≥0.12%）对焊接工艺要求高，焊前预热要求高，生产周期长，成本高。
二是低碳TMCP工艺。钢的含碳量一般在0.07%～0.11%之间。虽然不需要调质处理，但由于含碳量较高，在实际应用中仍存在一些问题。例如，钢板越厚，焊接敏感系数越高，焊接时需要预热，采用大线能量焊接存在韧性降低的问题。
三是超低碳贝氏体钢路线。超低碳贝氏体钢的碳含量严格控制在0.05%以内。因此，它具有高强度、高韧性和良好的焊接性。同时，由于贝氏体组织均匀性好，微区电极电位差小，具有良好的耐蚀性。而且这种钢无需调质处理，降低了生产成本，缩短了生产周期，是目前高强度耐候桥梁钢的发展趋势。
此外，武钢开发的WNQ570钢（Q420qE）的耐腐蚀设计思想是采用超低碳（小于0.02%）并辅以铜、铬、镍等适宜的耐候性元素，经高纯净化处理后，经适当的浇轧热处理，可获得钢板针状铁素体结构具有良好的组织均匀性，其耐大气腐蚀性能显著提高。
由于采用低碳、微合金化等成分设计和TMCP或TMCP+T生产工艺，目前国内高性能耐候桥梁钢具有较为明显的结构均匀性和优异的冲击韧性。
微合金化使耐候桥钢名副其实
我国研制开发的高性能耐候桥梁钢是通过添加微量合金元素，特别是铌元素来提高其力学性能。从不锈钢中添加铌的结果来看，铌对抑制点蚀有明显的作用。采用交流阻抗法研究了含铌钢在海水中的腐蚀行为。结果表明，含铌钢的腐蚀电位随腐蚀时间的延长而增大。结果表明，Nb钢的耐蚀性优于碳钢，Nb钢的腐蚀产物比碳钢致密，相当于在Nb钢表面形成一层保护膜。因此，可以说铌可以起到防腐的作用，而铌微合金化可以提高耐候桥梁钢的耐腐蚀性能。
此外，铌能明显细化钢中的晶粒。以鞍钢为例，研究了不同晶粒度对桥梁耐候钢耐候性的影响，以及不同铌含量对桥梁耐候钢耐候性的影响。结果表明，晶粒细小的桥梁耐候钢具有较好的耐蚀性。这充分证明了铌的晶粒细化能显著提高耐候钢的耐大气腐蚀性能。
2015年，我国桥梁钢材年消费量为240-270万吨。根据这一假设，如果我国桥梁用耐候钢水平达到日本平均水平，我国每年使用的耐候钢市场潜力为36万-40万吨，如果达到美国水平，每年使用的耐候钢市场潜力为108-120万吨。可见，我国耐候桥梁梁钢的市场潜力仍然很大。
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