隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)都呈現(xiàn)出欣欣向榮的局面，但我們看到在繁榮的背后同時(shí)暴露出了一些問題：各行各業(yè)都在消耗大量的能源及資源，資源減少的同時(shí)污染日益嚴(yán)重。國家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了一些問題的嚴(yán)重性，*已明確提出各行業(yè)要節(jié)約20%的能源、20%鋼鐵，要求從源頭做起。對(duì)于我們鋼鐵使用單位都必須減少用鋼量，減少用鋼量的有效途徑是提高鋼的強(qiáng)度，所以在今后的日子里，高強(qiáng)度會(huì)逐步替代目前大量采用500MP*以內(nèi)的低強(qiáng)鋼。
　　
　　低合金高強(qiáng)鋼是今后將采用量zui大的鋼種，它通常是指抗拉強(qiáng)度500~1000MPa范圍并考慮焊接性而生產(chǎn)制造的鋼材，而抗拉強(qiáng)度在1000MPa以上的一般稱為超高強(qiáng)鋼。低合金高強(qiáng)鋼的種類可以分為非調(diào)質(zhì)鋼和經(jīng)過淬火-回火的調(diào)質(zhì)鋼。非調(diào)質(zhì)鋼又可分為熱軋鋼、控軋鋼和正火鋼等。一般非調(diào)質(zhì)鋼指常溫抗拉強(qiáng)度600MPa以下的鋼材，調(diào)質(zhì)鋼則為抗拉強(qiáng)度600MPa以上的鋼材。根據(jù)調(diào)質(zhì)、非調(diào)質(zhì)鋼強(qiáng)度級(jí)別的差別，這兩類鋼材的焊接性、焊接工藝和接頭性能有很大的不同。
　　
　一、　低合金高強(qiáng)鋼總體來說明其焊接性較好，可基本上采有現(xiàn)有的焊接方法與工藝。
　　
　　常用的方法
　　
　　從上世紀(jì)初，焊接技術(shù)得到應(yīng)用以來，多種焊接方法得以發(fā)明與應(yīng)用。
　　
　　手工電弧焊
　　
　　手工電弧焊適用于各種不規(guī)則形狀、各種焊接位置的焊縫。手工焊時(shí)主要根據(jù)焊件厚度、坡口形式、焊縫位置等選擇焊接工藝參數(shù)。多層焊的*層以及非平焊位置焊接時(shí)，焊條直徑應(yīng)小一些。在保證焊接質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能采用大直徑焊條和大電流焊接，以提高生產(chǎn)效率。
　　
　　手工電弧焊使用范圍廣，焊接材料與工藝成熟，對(duì)于500~1000MPa范圍內(nèi)的鋼種都可采用此焊接方法，其配套的焊條有CJ607RH、CJ707RH、CJ807RH、CJ107等，但其焊接效率低下，成型較差，在條件允許的情況下。
　　
　　埋弧自動(dòng)焊
　　
　　埋弧自動(dòng)焊由于具有熔敷效率高、大熔深以及機(jī)械自動(dòng)操作的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于大型焊接結(jié)構(gòu)的制造，廣泛用于船舶、管道和要求長(zhǎng)焊縫的結(jié)構(gòu)制造，多用于平焊和平角焊位置。埋弧自動(dòng)焊包括雙面埋弧自動(dòng)焊和單面焊雙面成形埋弧自動(dòng)焊工藝。對(duì)于抗拉強(qiáng)度500~700MPa的鋼種目前都可采用埋弧焊進(jìn)行平焊與平角焊，焊接結(jié)構(gòu)有鋼結(jié)構(gòu)、管線、橋梁等，配套的焊絲有：CJGNH-1、CJQ-1、CJGX-1、H1OMn2、CH62CF、H70Q等。
　　
　　對(duì)于抗拉強(qiáng)度700MPa以上的鋼種，使用埋弧焊進(jìn)行實(shí)例不是很多，主要是埋弧焊的焊接線能量大，導(dǎo)致焊縫及熱影響區(qū)的晶粒粗大，增加了脆性而降低了韌性。
　　
　　CO2氣體保護(hù)焊
　　
　　CO2氣體保護(hù)焊是目前大力推廣的焊接方法，其包含CO2氣體保護(hù)焊實(shí)芯焊絲與藥芯焊絲，其實(shí)芯焊絲應(yīng)用范圍較廣，500~900MPa的高強(qiáng)鋼都采用了實(shí)芯焊絲，應(yīng)用領(lǐng)域基本包括了現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，使用效果較好，氣保焊絲的窄間隙焊具有生產(chǎn)率高、焊接熱輸入小，熱影響區(qū)窄等優(yōu)點(diǎn)，更適于焊接性較差的低合金鋼。其配套的焊絲：WH50-6、WH60-G、WH70-G、WH80-G、WH90-G等。
　　
　　藥芯焊絲作為焊接材料目前在造船行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用率達(dá)到了60%以上，主要采用500MPa的藥芯焊絲，如我公司生產(chǎn)的YCJ501-1（GBE501T-1），目前國產(chǎn)500MP*藥芯焊絲質(zhì)量較好，無論焊接工藝性能，還是力學(xué)性能都與外國產(chǎn)品相當(dāng)。600MPa的藥芯焊絲部分得到應(yīng)用，700MPa以上的藥芯焊絲實(shí)際應(yīng)用很少，主要由于對(duì)于高強(qiáng)度的藥芯焊絲，我們研制還不夠，現(xiàn)有產(chǎn)品的焊接工藝性能及力學(xué)性能有待提高，隨著我們研發(fā)的不斷深入，相信不久，藥芯焊絲的品種也會(huì)達(dá)到目前焊條的水平。
　　
　　自保護(hù)藥芯焊絲
　　
　　自保護(hù)藥芯焊絲的芯內(nèi)組成物和電焊條藥皮相似，焊接時(shí)起著造渣、造氣、穩(wěn)弧、脫氧等作用，所以焊接時(shí)不需另加任何保護(hù)氣體。自保藥芯焊絲的焊接效率高，適應(yīng)性強(qiáng)，特別適合野外焊接，如管線建設(shè)。
　　
　　電渣焊與氣電立焊
　　
　　電渣焊與氣電立焊在焊接接頭形式、方式及焊接效率都有類似之處，焊接效率非常高，焊接線能量大。特別是氣電立焊，采用的是藥芯焊絲，其焊縫內(nèi)在質(zhì)量高，成型美觀，在船體大合攏、儲(chǔ)油罐的建造等應(yīng)用量日益增加。
　　
　　二、低合金高強(qiáng)鋼的焊接
　　
　　熱軋及正火鋼常用的自動(dòng)焊方法是埋弧自動(dòng)焊、電渣焊、CO2氣體保護(hù)焊等。對(duì)于厚壁壓力容器等大型厚板結(jié)構(gòu)，電渣焊是常用的焊接方法，由于電渣焊焊縫及熱影響區(qū)過熱，晶粒粗化，焊后需進(jìn)行正火處理。
　　
　　低碳調(diào)質(zhì)鋼常用的焊接方法有手工電弧焊、CO2氣體保護(hù)焊和混合氣體保護(hù)焊等。對(duì)于屈服強(qiáng)度Rel≥680MPa的低碳調(diào)質(zhì)鋼，熔化極氣體保護(hù)焊較合適的焊接方法。這類鋼焊接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格限制線能量，控制焊接熱影響區(qū)冷卻時(shí)間不能過長(zhǎng)，因?yàn)樵谶^低的冷卻速度下熱影響區(qū)粗晶區(qū)可能出現(xiàn)上貝氏體、M-A組元等組織而導(dǎo)致脆化。冷卻時(shí)間過短會(huì)出現(xiàn)淬硬組織組織并導(dǎo)致焊接裂紋產(chǎn)生。
　　
　　低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接所面臨在解決的問題一是防止裂紋；二是在保證滿足高強(qiáng)度要求的同時(shí)，提高焊縫金屬及焊接熱影響區(qū)的沖擊韌性。為了消除裂紋和zui大限度地提高焊接效率，一般采用熔化極氣體保護(hù)焊（MIG）或活性氣體保護(hù)焊（MAG）自動(dòng)焊或半自動(dòng)化焊接方法。
　　
　　工程機(jī)械中的焊接結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，目前zui常用的焊接方法是手工電弧焊和氣體保護(hù)焊，但是對(duì)于不同的板厚要求開不同形式的坡口。對(duì)于機(jī)架類結(jié)構(gòu)和軸類結(jié)構(gòu)中的鋼板拼接處通常采用氣體保護(hù)焊和埋弧自動(dòng)焊拼板工藝，其中對(duì)于一些重型機(jī)械或輸送機(jī)中的滾筒結(jié)構(gòu)，通常采用CO2氣體保護(hù)焊打底，隨后用埋弧自動(dòng)焊蓋面。
　　
　　三、大力發(fā)展焊接技術(shù)
　　
　　從各行業(yè)來看，我國手工電弧焊的比例大約為60%，化焊接只有40%左右，而發(fā)達(dá)國家的化率已超過70%，說明我國焊接自動(dòng)化率還處于一個(gè)較低的水平。電焊條的產(chǎn)銷量及低強(qiáng)度還占有較大的比例，我們應(yīng)發(fā)展自動(dòng)化焊接材料與焊接工藝，如各種型號(hào)、各強(qiáng)度級(jí)別的埋弧焊絲、實(shí)芯焊絲及藥芯焊絲，我們必須研制齊全，制訂合理的焊接工藝，杜絕焊接缺陷的產(chǎn)生。
　　
　　藥芯焊絲在組成上由于類似焊條，作為一種的焊接材料，大力推廣有其得天獨(dú)厚的基礎(chǔ)，不僅可研制出低合金高強(qiáng)鋼藥芯焊絲，而且還可通過改變鋼帶材料研制出不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等用焊接材料，具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　
　　四、21世紀(jì)超級(jí)鋼的崛起，將引起焊接材料和焊接技術(shù)的重大變革
　　
　　日本1997年啟動(dòng)“超級(jí)鋼”研制項(xiàng)目，我國也于1998年啟動(dòng)了“新一代鋼鐵材料重大基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目。其zui終目標(biāo)，是將占我國鋼產(chǎn)量60%以上的三類鋼（碳素鋼、低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼）的強(qiáng)度或壽命提高一倍。經(jīng)過幾年的工作，所謂超級(jí)鋼或稱21世紀(jì)新一代鋼鐵材料的基本特征已顯現(xiàn)出來，是將現(xiàn)代冶金理論和控制技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用純凈化、微合金化、*力軋制下快冷、形變誘導(dǎo)相變、可變強(qiáng)磁場(chǎng)精密熱處理技術(shù)，制成的超細(xì)晶粒鋼。試驗(yàn)已表明：對(duì)Q235碳素鋼和屈服強(qiáng)度400Mpa的低合金鋼，在不改動(dòng)主要化學(xué)組元的情況下，通過純凈化和細(xì)化晶粒，可提高其屈服強(qiáng)度一倍，分別達(dá)到400Mpa和800Mpa。而超級(jí)合金結(jié)構(gòu)鋼，例如具有耐疲勞性能的高強(qiáng)螺栓鋼，強(qiáng)度可提高到1500Mpa。
　　
　　目前，國內(nèi)外對(duì)21世紀(jì)超級(jí)鋼的研制都已取得進(jìn)展。日本已明確提出：在2007年完成研制工作，2010年推廣應(yīng)用。日本希望在2010年前后，以“超級(jí)鋼”更換20世紀(jì)六、七十年代日本經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)時(shí)期建立的各種基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施，這些設(shè)施到2010年前后，都已服役50年，需要更新了。我國也已制出超細(xì)晶粒薄板，試用于汽車中。國內(nèi)的各大型鋼鐵企業(yè)，也已提出到2010年推廣生產(chǎn)超級(jí)鋼的計(jì)劃，在抓緊改進(jìn)冶煉和軋制生產(chǎn)設(shè)備與工藝。
　　
　　預(yù)期十年后，推廣采用強(qiáng)度級(jí)別達(dá)800~1500Mpa的新一代鋼材產(chǎn)品時(shí)，將逐漸引起那時(shí)的焊接技術(shù)發(fā)生重大變革。
　　
　　由于鋼材的“超細(xì)晶粒”組織，在熱作用下，晶粒長(zhǎng)大驅(qū)動(dòng)力很大，將使焊接熱影響區(qū)易因晶粒粗化而降低強(qiáng)度與韌性，甚至出現(xiàn)軟化帶。同時(shí)焊縫金屬不可能呈現(xiàn)鋼材經(jīng)強(qiáng)力軋制與處理的“超細(xì)晶粒”，不可能在相近成分下使焊縫金屬與母材等強(qiáng)等韌。因此目前常用的焊接材料與焊接工藝，將不適應(yīng)于“超級(jí)鋼”的焊接。
　　
　　日本在800Mp*結(jié)構(gòu)鋼的研究計(jì)劃中，設(shè)置的研究項(xiàng)目包括：研制微細(xì)鐵素體組織、研究小線能量焊接工藝、研究改善焊接接頭性能的措施。一方面在研究如何盡量減少鋼材熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大的傾向，另一方面則是研究如何變革焊接工藝。目前認(rèn)為zui有希望應(yīng)用于800Mp*結(jié)構(gòu)鋼的焊接方法是激光焊。
　　
　　1960年發(fā)明的激光，經(jīng)過40多年的發(fā)展，在軍用與民用的巨大驅(qū)動(dòng)下，在21世紀(jì)將進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。隨著各類激光發(fā)生器向大功率化、輕便化和經(jīng)濟(jì)化的發(fā)展，激光焊接和切割，由于能源高度集中和熱影響區(qū)小，并且激光束具有可以在大氣中焊接的優(yōu)點(diǎn)，既可以對(duì)大型構(gòu)件作深熔焊，又可以進(jìn)行微形精密焊接，今后將逐步加快其推廣使用的步伐。日本已有人預(yù)言，由于激光焊接符合、低耗、清潔、熱影響區(qū)窄、接頭變形小、操作靈活等技術(shù)發(fā)展方向，21世紀(jì)將逐漸成為激光焊接的時(shí)代。
　　
　　此外，正在研究探討的超級(jí)鋼連接技術(shù)有：薄板高強(qiáng)度低溫釬焊、可拆卸的高強(qiáng)度機(jī)械連接、攪拌摩擦焊、超窄間隙小能量脈沖式熔化極氣體保護(hù)焊等。焊接填充材料的變化也將逐漸提上日程，例如開發(fā)熔敷金屬為超低碳貝氏體的高強(qiáng)度高韌性焊接材料等。