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，钢材是焊接的首要对象，全部的焊接工艺都得依据钢材的特性来开展，尤其是要从焊接性这方面着手，因而，建筑钢结构焊接工程所运用的钢材乃是钢结构焊接工程的关键质量要素。所以，“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注重。

就我国相关标准而言，建筑钢结构钢材被划分成四个类别，其中，类别越高，钢材强度愈高。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 除外，该类无 A、B 级。A级所代表的钢材，不存在冲击韧性方面的要求 ；B 级所代表的钢材，具备 20℃冲击韧性的要求 ；C 级所代表的钢材，有着 0℃冲击韧性的要求 ；D 级所代表的钢材，存有 -20℃低温冲击韧性的要求 ；E 级所代表的钢材，拥有 -40℃低温冲击韧性的要求。

要防止层出现状撕裂的产生，钢材对厚度、方向以及断面收缩率是有要求的。对于层状撕裂有一般防止标准所指的那种钢材是 Z15。针对层状撕裂具备被称为属较高防止水准的钢材是 Z25。有着针对层状撕裂有非常高防止程度的钢材是 Z35。

（一）高强钢的定义

通常被称作高强度钢的钢材，是那种屈服强度下限Rel大于或等于400MPa，抗拉强度Rm等于500至1200MPa，且是因考虑焊接性进而生产制造出来的；而对于Rm大于或等于1200MPa的钢材，一般情况下称呼其为超高强度钢。

高强度钢被划分成，轧制之后经过调质处理的钢，这种钢叫调质钢钢结构防腐涂装措施，还有一种是不经过调质处理的钢，这种钢叫非调质钢。

金属学与热处理里面，将「淬火 + 高温回火」界定为调质处理，然而在焊接工程当中，却觉得钢材进行淬火之后，不管是经过高温回火还是低温回火，均被称作「调质」，但凡历经「淬火 + 回火」的钢就被叫做调质钢（QT 钢）。

调质钢与非调质钢，它们在力学性能方面存在着很大差异，在焊接性方面也有着很大不同，在接头性能方面同样有着很大差别。非调质钢的Rm小于等于600MPa，且于此有别于调质钢，因为调质钢的Rm是大于等于600MPa的。

1.高强钢的强韧性

热轧以及正火的状况之下，合金元素针对塑性跟韧性所产生的影响，跟其强化作用是相反的，也就是说强化效果要是越大，那么塑性以及韧性降低的幅度就越多，当钢里面合金元素的含量超出一定范围之后，就会出现韧性大幅下降的情况。所以，抗拉强度（Rm）大于600MPa 的高强钢凡是都需要开展调质处理，我国的高强钢抗拉强度（Rm）通常是600至1200MPa。为了确保良好的综合性能以及可焊接性 在钢的方面要求含碳量不大于0.22％（实际上C≤0.18％）。并且，往里面增添一些合金元素，像 Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu 这类，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。因为含碳量低，淬火之后获得低碳马氏体，而且会出现「自回火」现象，脆性小，具备良好的焊接性。而对于Rm大于800MPa的调质高强钢来说，焊接热影响区域（HAZ），尤其是HAZ粗晶区域有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而言，必须严格把控焊接区域的扩散氢含量，挑选合适的焊接方法，选择合适的焊接线能量，以及选取最佳焊接参数。

将对于Rm≥800MPa、ReL/Rm≥0.85的调质钢来说，高强钢容易产生的焊接问题主要是焊接裂纹以及热影响区脆化之处视为一项情况，在这种情况下，还存在着一个软化问题。

2.高强钢焊接的主要特点

相较于普通低合金高强钢，高强钢在焊接技术方面存有诸多特点，这些特点之中，主要包含以下方面：

高强钢中，屈强比也就是 ReL/Rm（σs/σb），它可是建筑钢结构里抗振受力构件设计时务必考虑的重要指标，ReL/Rm 不一样，而且是不是在 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，这种损失会对焊接接头的综合性能产生影响。所以，必须对焊接热循环进行严格控制。

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所涵盖的全部内容，也就是科技进步的三大要素，分别是工艺装备，是人员素质，还是科在技成果方面的开发应用。

首先，存在着现有优秀焊接技术资源的强与强之间的联合，亦以最新的、技术处于最先进水平的焊机予以应用，可以采用适合了母材强度配比选择中、处于更好等级的焊接材料，可以运用展现最杰出的焊接工艺流程，进而能够提高焊接效率，能够保证焊接得以具备高质量水平状况，这一情形就是被称为「高强钢焊接前沿技术」的关键实质所在之处。

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，经济发展的切实需求以及冶金技术的快速发展，必然会促使钢结构行业使用的钢材逐渐朝着高强钢领域迈进。

2012年8月1日起开始施行的GB 50661—2011《钢结构焊接规范》，开启了钢结构工程大规模运用高强钢的开端，拉开了这一使用序幕。

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，它们是Q420、Q460E-Z35、Q500、Q550、Q620、Q690。

关于GB 50661《钢结构焊接规范》所讲的材料表之中，从Ⅲ类钢材起始就已然进入到高强钢（高性能钢）的范围之内，和普通钢结构相对比，高强钢的钢结构具备如下优点。

钢材强度得以提高，这能够让钢板的厚度被减少，构件的断面尺寸会缩小，这样一来就能够减少用钢情况，令自重得以降低，而且还能够对地震给钢结构造成的破坏作用起到削弱效果。

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，并且降低了工程成本。

③ 有力地支撑我国钢铁生产朝着技术进步发展，在能耗同等或者下降的情形下，达成减产后效率高的目标，生产出包含较高附加价值的、处于高端层面的产品。

（二）我国钢结构高强钢研究及发展

知晓高强钢从冶炼，再到轧制，最后历经热处理的整个进程，针对研究高强钢焊接工艺而言具备极大的参考价值。

我国建筑钢结构焊接工程，依据 2012 年 8 月 1 日起施行的 GB 50661《钢结构焊接规范》相关规定，开始适用高强钢，并且开始采用屈服强度在 400MPa 以上的钢材，这会带来焊接技术的进步，同时也会给工程增添一定的难度。

20世纪60年代以前呢，属于低合金高强度钢的发展阶段。到了20世纪70年代起呀，人们是以微合金化以及控制轧制技术作为基础，进而开发出了微合金钢。微合金钢跟普通碳钢还有普通低合金高强度钢的最主要区别在于钢结构防腐涂装措施，微合金元素的存在会明显改变其轧制热形变行为。要通过控制微合金钢的轧制以及轧后冷却过程，从而让微合金元素的作用充分发挥出来，能够使钢材的性能显著提高，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。