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，钢材乃是焊接的首要对象，所有焊接工艺都得依据钢材的特性来开展，特别是要从焊接性着手，所以呢，建筑钢结构焊接工程所运用的钢材是钢结构焊接工程里的首要质量要素。故而，“鸟巢”钢结构焊接工程选用 Q460E-Z35 钢，引发了我国技术界的高度关注。

根据我国相关标准，建筑钢结构钢材被划分成四个类别，其中类别越高，钢材强度就越高。第一级类是那种以 Q235 作为代表的优质碳素钢，第二类是那种以 Q345 作为代表的高强度低合金钢，第三类是那种以 Q420 作为代表的高强钢，第四类是那种以 Q460E-Z35 作为代表的高强钢。

这四个类别钢材，又划分成 A、B、C、D、E 级，其中 Q460E-Z35 除去没有 A、B 级。A级意味着钢材不存在冲击韧性要求；B 级表明钢材具备 20℃冲击韧性要求；C 级表示钢材拥有 0℃冲击韧性要求；D 级代表钢材存有-20℃低温冲击韧性要求；E 级象征钢材拥有-40℃低温冲击韧性要求。

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。有一般防止层状撕裂需求的钢材定义为Z15；有较高防止层状撕裂需求的钢材称作Z25；有很高防止层状撕裂需求的钢材叫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，且因考虑焊接性而被生产制造出来的那种钢材，通常被叫做高强度钢；而Rm≥1200MPa的钢材，一般情况下则被称作超高强度钢。

分为两种，一种是高强度钢中，轧制后经过调质处理的调质钢，另一种是高强度钢里，不经调质处理的非调质钢。

金属学与热处理将「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，不管是历经高温回火还是低温回火，都统统称作「调质」，但凡经历了「淬火 + 回火」的钢就被叫做调质钢（QT 钢）。

调质钢与非调质钢，要是从力学性能、焊接性以及接头性能这些方面来看，存在着极大的差异呢。非调质钢的Rm是小于等于600MPa的，然而调质钢的Rm却是大于等于600MPa的。

1.高强钢的强韧性

在热轧以及正火的那种状况之下，合金元素针对于塑性和韧性所产生的那种影响，跟其强化作用呈现出相反的态势，也就是说，强化效果要是越大的话，那么塑性和韧性降低的幅度就会越多，当钢里面合金元素的含量超过了一定的范围之后，就会出现韧性大幅度下降的情况。所以，抗拉强度这个指标（Rm）大于 600MPa 的高强钢一般而言都要是需要去进行调质处理的，我国的高强钢抗拉强度这个指标（Rm）一般是处于 600～1200MPa 这个范围之内的。为了能够确保有良好的综合性能以及焊接性，要求钢的含碳量不能大于 0.22％（实际上是 C≤0.18％）。除此之外，往其中添加诸如 Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu 等之类的一些合金元素，添加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，这些元素能够推迟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，因为含碳量低，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方面，尤其是HAZ粗晶区有着出现冷裂纹以及韧性降低的这种倾向所在。针对焊后不实施热处理的焊件来讲，务必要严谨把控焊接区的扩散氢含量，挑选适宜的焊接方法及其焊接线能量，还有最佳焊接参数。

高强钢容易产生的焊接方面的问题，主要是焊接裂纹以及热影响区脆化这两种情况，对于那种Rm大于或等于800MPa、ReL与Rm的比值大于或等于0.85的调质钢而言，另外还存在着一个软化的问题。

2.高强钢焊接的主要特点

和一般条件下的低合金高强钢相比起来，高强钢所具备的焊接技术呈现繁多特性，这些特性之中突出的方面存在着：

① 高强钢有着可以体现其特性的屈强比为ReL/Rm（也就是σs/σb），这一屈强比是建筑钢结构之中那用来抵抗振动且承受力量的构件在进行设计时绝对必须要加以考虑进去的十分重要的指标，屈强比ReL/Rm不一样，是不是处于0.85的上下位置，会直接对焊接工艺产生影响。

②焊接热循环会致使高强钢合金微量元素出现损失，并且进而对焊接接头的综合性能形成影响，因此必须进行严格控制。

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的全部内涵，也就是科技进步的三大要素，分别是工艺装备，还有人员素质，以及科技成果的开发应用。

首当其冲的，是现存优良焊接技术资源的强者与强者之间的联动，那便是运用最新面世的、技术最为先进的焊机；选用适配母材强度配比的质量最佳的焊接材料，运用最为出众的焊接工艺手段，以此来提升焊接的效率，确保焊接拥有良好的质量，这便是「高强钢焊接前沿技术」所蕴含的精彩要义所在。

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，经济发展客观存在的需求与冶金技术快速的发展，必然会促使钢结构行业使用的钢材渐渐迈入高强钢领域。

2012年8月1日起到此开始执行的GB 50661—2011《钢结构焊接规范》，就此展开了钢结构工程大规模采用高强钢的序幕钢结构防腐蚀涂料，是这样的情况了。

按照GB/T 1591—1994标准，设立了五个牌号，分别是Q295、Q345、Q390、Q420、Q460E-Z35。在GB/T 16270—1996《高强度结构钢热处理和控轧钢板、钢带》里，设立了六个牌号，即Q420、Q460E-Z35、Q500、Q550、Q620、Q690；标点该句最后用分号。

GB 50661《钢结构焊接规范》所讲的材料表之中，自Ⅲ类钢材起始就已然步入高强钢（高性能钢）的范围了，有诸多相对较为普通钢结构而言的优点构成了高强钢的钢结构。

提高钢材强度，能让钢板厚度减小，使构件断面尺寸缩小，进而能用钢较少，让自重降低，还能削弱地震对钢结构的破坏影响力。

② 钢板厚度有所减少，这使得焊缝坡口尺寸大幅降低，进而使得工效提升了，并且工程成本降低了。

③有效支持我国钢铁生产迈向技术先进，达成产量降低且效率提升，于能耗相同或者能耗减少的条件之下，产出具备高附加值的高端钢铁产品。

（二）我国钢结构高强钢研究及发展

知晓高强钢冶炼的整个过程钢结构防腐蚀涂料，明白高强钢轧制的全部流程，清楚高强钢热处理的完整环节，这对于研究高强钢焊接工艺而言，有着极大的参考价值。

按照2012年8月1日起实施的GB 50661《钢结构焊接规范》里的有关内容，我国建筑相关的钢结构焊接工程开展了高强钢采用举措，并且屈服强度于400MPa至上的钢材也开启了采用行动，这会促使焊接技术进展，与此同时也给该工程致使一定的困难。

20世纪60年代以前，那里是低合金高强度钢的一个所谓发展阶段，从此等到20世纪70年代起始的时候，人们凭借着微合金化以及控制轧制技术作为根本基础，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区别之处在于，微合金存在的元素会明显改变其轧制热形变行为，借助控制微合金钢该有的轧制情况以及轧后冷却过程，使得微合金元素相应作用能够充分发挥出来，这样一来可让钢材性能显著提高，进而发展成为新型的具备高强度以及拥有高韧性的钢。它是 20 世纪世界钢铁业的重大技术进展之一。