一　高强钢的定义及相关技术内涵

钢材，是建筑钢结构焊接工程里焊接的首要对象，所有焊接工艺都得从钢材特性出发，尤其是焊接性要特别考察，建筑钢结构焊接工程所采用的钢材是钢结构焊接工程的首要质量要素，所以，像「鸟巢」钢结构焊接工程采用 Q460E-Z35 钢，这一情况引得我国技术界高度重视 。

按照我国相关标准，建筑钢结构钢材被划分成四个类别，其中类别越高，钢材具备的强度也就越高。第一等级类别的钢材是以 Q235 作为代表的优质碳素钢，第二类别的钢材是以 Q345 作为代表的高强度低合金钢，第三类别的钢材是以 Q420 作为代表的高强钢，第四类别的钢材是以 Q460E-Z35 作为代表的高强钢。 。

这四个类别钢材被划分成 A、B、C、D、E 级（但 Q460E Z35 的情况除外，其情况是没有 A、B 级），其中，A级所象征的钢材是不存在冲击韧性方面要求的，B 级所标志的钢材是具备 20℃冲击韧性方面要求的，C 级所表示的钢材是拥有 0℃冲击韧性方面要求的，D 级所代表的钢材是存有-20℃低温冲击韧性方面要求的，E 级所意味的钢材是含有-40℃低温冲击韧性方面要求的 。

为设法避免层状撕裂出现，钢材具备有关于厚度、方向以及断面收缩率的要求，具备一般防止层状撕裂要求的钢材称作 Z15，具备较高防止层状撕裂要求的钢材称作 Z25，具备很高防止层状撕裂要求的钢材称作 Z35。

（一）高强钢的定义

符合高屈服强度下限ReL≥400MPa，抗拉强度Rm在500至1200MPa之间，且因考虑焊接性而被生产制造出来的钢材，通常被叫做高强度钢；而Rm≥1200MPa的那些钢材，一般情况下会被称作超高强度钢。

高强度钢存在这样的分类情况，一种是经过轧制之后，再历经调质处理的调质钢，另一种是没有经过调质处理的非调质钢。

金属学以及热处理将「淬火 + 高温回火」界定为调质处理，然而在焊接工程里却觉得钢材淬火之后，不管是经过高温回火还是低温回火都称作「调质」，凡是经过「淬火 + 回火」的钢被叫做调质钢（QT 钢）。

调质钢与非调质钢，于力学性能、焊接性以及接头性能这些方面，存有极大的差异，非调质钢的Rm小于等于600MPa，然而调质钢的Rm是大于等于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，跟其强化作用是相反的，也就是说强化效果要是越大，那么塑性和韧性降低的幅度就越大，当钢里面合金元素的含量超出一定范围之后，便会出现韧性大幅度地下降。所以，抗拉强度也就是 Rm 大于 600MPa 的高强钢，一般而言都需要开展调质处理，我国的高强钢抗拉强度也就是 Rm 一般是处于 600 至 1200MPa 这个区间。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％，实际上是 C≤0.18％。而且，加入一些合金元素，像是 Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu 等，加入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。鉴于含碳量低，淬火后获得低碳马氏体，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，其焊接热影响区，也就是HAZ，尤其是HEZ粗晶区，存在着产生冷裂纹以及导致韧性下降的一种倾向。对于焊后不开展热处理的焊件来讲，务必要严格把控焊接区的扩散氢含量，挑选适宜的焊接方法，确定合适的焊接线能量以及选取最佳的焊接参数。

高强钢容易出现的焊接方面的问题，主要是焊接的裂纹以及热影响区的脆化情况，对于那种Rm大于等于800MPa、ReL与Rm的比值大于等于0.85的调质钢，另外还存在着一个软化的问题。

2.高强钢焊接的主要特点

高强钢，相较于普通低合金高强钢，于焊接技术方面，存在诸多特点，当中主要涵盖：

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要考虑的重要指标，ReL/Rm不相同，是不是在0.85上下，这直接会对焊接工艺产生影响，。

② 高强钢合金微量元素会因焊接热循环而出现损失，这种损失进而会对焊接接头的综合性能产生影响，所以必须要严格加以控制 。

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？

工艺装备，是科技进步三大要素里「高强钢焊接前沿技术」全部内涵的一部分，人员素质，同样是其内涵部分，科技成果的开发应用，亦是「高强钢焊接前沿技术」全部内涵所涵盖的，这就是科技进步的三大要素。

首先，存在现有优秀焊接技术资源的强与强联合，也就是选取最新的、技术最为先进的焊机钢结构涂料代理，选用适配母材强度配比的最佳焊接材料，运用最优秀的焊接工艺，进而提升焊接效率，保障焊接质量，这便是「高强钢焊接前沿技术」的精髓所在。

就客观层面来讲，截至当前这个时间节点，钢结构行业之中的主体所使用的钢材依旧是低合金高强钢，然而，这类钢材在生产方面以及使用的范畴之上正呈现出逐步缩减的态势，经济发展所具备的客观需求以及冶金技术的快速进展必定会促使钢结构行业在钢材使用方面渐渐迈入高强钢的领域范围之内。

拉开钢结构工程大规模采用高强钢序幕的，是在2012年8月1日开始执行的GB 50661-2011钢结构焊接规范。 ， 。

GB/T 1591—1994标准里，设立了五个牌号，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》中，设立了六个牌号，有Q420、Q460E-Z35、Q500、Q550、Q620、Q690 。

GB 50661《钢结构焊接规范》所讲的材料表里头，Ⅲ类钢材起头就已然步入高强钢（高性能钢）的范围了。和普通钢结构比起来，高强钢的钢结构具备下面这般的优点。

提高钢材强度，可以进而减少钢板厚度，缩小构件断面尺寸，由此减少用钢量，降低自重，并且能够削弱地震对钢结构所产生的破坏作用。

因为钢板厚度产生了减少的情况，所以焊缝坡口尺寸被大幅度降低了，进而工效得到了提高，并且工程成本因此降低了。

③ 在相同或是减少能耗的这一前提下，实现减产高效，以此有效地支撑我国钢铁生产当中的技术进步，进而生产出具有高附加值的高端产品 。

（二）我国钢结构高强钢研究及发展

知晓高强钢从事冶炼的整个过程，明白高强钢进行轧制的全部流程，清楚高强钢实施热处理的完整经过，这对于开展高强钢焊接工艺的研究具备极大的参考意义。

参照2012年8月1日起施行的GB 50661《钢结构焊接规范》的有关内容，我国建筑钢结构焊接工程已着手采用高强钢，屈服强度在400MPa以上的钢材也已开始被采用，这会致使焊接技术取得进步，与此同时也会给工程造成一定的难度。

低合金高强度钢的发展阶段在20世纪60年代以前 ，从20世纪70年代起 ，人们基于微合金化和控制轧制技术 ，开发了微合金钢 ，微合金钢与普通碳钢以及普通低合金高强度钢的最主要区别体现于钢结构涂料代理，微合金元素的存在会明显改变其轧制热形变行为 ，通过控制微合金钢的轧制还有轧后冷却过程 ，让微合金元素的作用得以充分发挥 ，能够使钢材的性能显著提高 ，进而发展成新型的高强度 、高韧性钢 。它是 20 世纪世界钢铁业的重大技术进展之一。