一　高强钢的定义及相关技术内涵

在建筑钢结构焊接工程里头，钢材是焊接首先针对的对象，所有的焊接工艺都得依据钢材的特性钢结构施工组织设计投标，尤其是焊接性来开展，所以，建筑钢结构焊接工程所运用的钢材是钢结构焊接工程首要的质量要素。故而，“鸟巢”钢结构焊接工程选用 Q460E-Z35 钢，这引发了我国技术界的高度关注。

按照我国相关标准，建筑钢结构的钢材被划分成四个类别，类别越高，钢材强度越高，第一级类是用 Q235 做代表的优质碳素钢，第二类是用 Q345 做代表的高强度低合金钢，第三类是用 Q420 做代表的高强钢 ，第四类乃以 Q460E-Z35 做代表的高强钢。

这四个类别钢材，除 Q460E-Z35 无 A、B 级外，又进行了分级，分为分为 A、B、C、D、E 级 。其中，意味着钢材无冲击韧性要求的是 A 级；意味着钢材有 20℃ 冲击韧性要求的是 B 级；意味着钢材有 0℃ 冲击韧性要求的是 C 级；意味着钢材有-20℃ 低温冲击韧性要求的是 D 级；意味着钢材有-40℃ 低温冲击韧性要求的是 E 级。

为避免层状撕裂出现，钢材对厚度、方向以及断面收缩率存在要求。具备一般防止层状撕裂要求的钢材是Z15，拥有较高防止层状撕裂需求的钢材是Z25，有着很高防止层状撕裂要求的钢材是Z35。

（一）高强钢的定义

具有屈服强度下限ReL≥400MPa，抗拉强度Rm=500～1200MPa，且是考虑焊接性才进行生产制造的钢材，通常被称作高强度钢；而Rm≥1200MPa的钢材，一般情况下会被称为超高强度钢。

高强度钢进行划分，其一是轧制后、经过调质处理的调质钢，其二即不经调质处理的非调质钢。

金属学和热处理，将「淬火 + 高温回火」界定为调质处理，不过对于焊接工程来讲，它觉得在钢材淬火之后，不管是经过高温回火还是低温回火，都被称作「调质」，凡是经过「淬火 + 回火」这种处理方式的钢，通通要称之为调质钢（QT 钢）。

存在很大差异的是，调质钢与非调质钢在力学性能方面，在焊接性方面，以及在接头性能方面。非调质钢的Rm小于等于600MPa，然而调质钢的Rm大于等于600MPa。

1.高强钢的强韧性

热轧以及正火的状况之下，合金元素针对塑性与韧性所产生的影响和其强化作用是相反的，也就是说强化的效果越大，那么塑性与韧性降低的也就越多，当钢里面合金元素的含量超出一定范围以后，就会出现韧性大幅下降的情况。所以，抗拉强度（Rm）大于600MPa的高强钢通常都要进行调质处理，我国的高强钢抗拉强度（Rm）一般是600～1200MPa。为了确保良好的综合性能以及焊接性，要求钢中的含碳量不超过0.22％（实际上C≤0.18％）。另外，增添一些合金元素，像是 Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu 等等，增添这些合金元素主要是为了提升钢的淬透性以及马氏体的回火稳定性。这些元素能够延缓珠光体和贝氏体的转变，致使产生马氏体转变的临界冷却速率下降。鉴于含碳量少，淬火之后获得低碳马氏体，并且会出现「自回火」现象，脆性小，具备良好的焊接性。然而，针对于Rm大于800MPa的调质高强钢而言，焊接热影响区，也就是HAZ，尤其是HAZ粗晶区，存在着产生冷裂纹以及韧性下降的趋势。对于焊后不进行热处理的焊件来讲，必须要严格把控焊接区的扩散氢含量，挑选合适的焊接方法，确定合适的焊接线能量，以及选取最佳焊接参数。

高强钢容易产生的焊接方面的问题首要的是焊接裂纹，以及热影响区脆化，对于那种Rm大于或等于800MPa、ReL与Rm的比值大于或等于0.85的调质钢来讲呢，另外还存在着一个软化的问题。

2.高强钢焊接的主要特点

与普通那种低合金高强度钢相比较而言的高强钢，于焊接这一技术方面存在诸多特点，当中主要涵盖着：

① 高强钢的屈强比，也就是ReL/Rm（σs/σb），它是建筑钢结构抗振受力构件设计时必须予以考虑的关键指标，ReL/Rm不同，且是否处于0.85上下，这会直接对焊接工艺产生影响，。

② 高强钢由于焊接热循环而致使合金微量元素遭受损失，这进而对焊接接头的综合性能产生影响，所以必须予以严格控制（。）的，所以必须严格 控 制 （。）。

③ 高强钢要控制焊接裂纹；

④ 高强钢要控制焊接热影响区的脆化；

⑤ 高强钢要保证焊缝金属的强韧化。

那么，「高强钢焊接前沿技术」有什么技术内涵呢？

高强钢焊接前沿技术所涵盖全部内容，也就是科技进步三大要素，分别是工艺装备，还有人员素质，以及科技成果的开发应用 。

首先，是眼下已有的、出色的焊接技术资源里的强者与强者相互联合，也就是说，要运用最新的，且技术最为先进的焊机；选用适配母材强度配比的、最好的焊接材料，运用最为优秀的焊接工艺，借着这样的方式来提升焊接效率，保障焊接质量，而这便是「高强钢焊接前沿技术」的核心要义。

客观来讲，截至目前，钢结构行业主体所使用的钢材依旧是低合金高强钢，然而，这类钢材在生产以及使用方面的范围正逐步缩小，经济发展的实际需求以及冶金技术的迅猛发展，必定会促使钢结构行业用钢渐渐迈入高强钢范畴。

GB 50661 2011《钢结构焊接规范》，于2012年8月1日开始执行，此举拉开了钢结构工程大规模采用高强钢的序幕。

GB/T 1591—1994这个标准里，设有五个牌号钢结构施工组织设计投标，分别是Q295、Q345、Q390、Q420、Q460E-Z35；GB/T 16270—1996《高强度结构钢热处理和控轧钢板、钢带》里呢，设立了六个牌号，有Q420、Q460E-Z35、Q500 、Q550、Q620、Q690啦。

《钢结构焊接规范》即GB 50661中所讲的材料表里面，从Ⅲ类钢材起始就已然步入高强钢（高性能钢）的范围了。比对普通钢结构而言，高强钢的钢结构存在以下长处。

① 钢材强度要是提高了的话，是能够让钢板的厚度得以减少的，还能够使构件的断面尺寸缩小，进而减少用钢量，降低自重，并且能够削弱地震对钢结构所产生的破坏作用。

② 钢板厚度有所减少，这使得焊缝坡口尺寸大幅降低，进而提高了工效，还降低了工程成本。

③ 有力地支撑我国钢铁生产朝着技术进步方向迈进，减产量且保障高效，于能耗相同或者降低能耗的条件之下，产出增值高的高端类产品。

（二）我国钢结构高强钢研究及发展

知晓高强钢从冶炼起始，历经轧制阶段，再到热处理整个过程，这对于探究高强钢焊接工艺而言，具备极大的参考价值 。

依照2012年8月1日起开始施行的GB 50661《钢结构焊接规范》的相关内容，我国建筑钢结构焊接工程已然开始采用高强钢，并且屈服强度在400MPa以上的钢材也已开始采用，这会带来焊接技术的进步，同时也给工程带来一定的难度。

在20世纪60年代以前属于低合金高强度钢的发展时期，从20世纪70年代开始，人们是基于微合金化以及控制轧制技术，从而开发出了微合金钢。微合金钢跟普通碳钢以及普通低合金高强度钢的最为主要的差别在于，微合金元素的存有会显著地改变其轧制热形变的行为，借助控制微合金钢的轧制以及轧后冷却过程，让微合金元素的作用得以充分发挥，能够使钢材的性能得到显著提升，进而发展成为新型的高强度、高韧性钢。它是 20 世纪世界钢铁业的重大技术进展之一。