轉載：新材道
隨著鋼鐵材料、焊接材料制造和焊接工藝技術不斷的進步，結構用鋼強度級別不斷提高，高強鋼的總體需求量逐年增加。
隨著材料強度、板厚，結構復雜性的提高，對材料可焊性的要求，對焊接工藝的要求，也相應地提高。焊接部分往往是失效發生的重點部位，焊接工藝的選擇和接頭性能優劣對工程質量影響非常大，由于材料強度級別提高而導致的焊接質量問題、質量事故也越來越多。
碳當量作為鋼材淬硬傾向的考核，對于高強度鋼特別的重要。但一般標準碳當量的規定較為寬松，如 GBT 16270 Q690MPa 鋼，≤50mm 板，規定 Ceq不超過 0.65%。
生產實際中，從焊接工藝和質量出發，碳當量必須進一步嚴格控制。如 30mm 以下板，CEV 不超過0.50%，30～50mm 板，CEV 不超過 0.55%，那么，焊接質量就容易得到保證，事實證明，大多數鋼廠也都能做到。如果 CEV 處于較高水平，那么焊接工藝也要相應地采取更為嚴格的措施。
有經驗的工程公司，在附加技術要求中規定，要使用產品中 CEV 最高的材料進行焊接工藝評定，評定通過后，如果被覆蓋的實際材料 CEV 超出試驗材料碳當量 0.02% 以上，要重新焊接工藝評定。
為了防止裂紋產生，焊接熱影響區 HV 硬度的控制是 690MPa 高強度鋼焊接的一項重要指標。對于690MPa 高強度調質鋼，不同的供應商，不同的爐號和熱軋號，質量可能有明顯的差別，比一般強度的熱軋鋼，更為敏感。
生產實踐經驗表明，材料碳當量控制得好，焊接順利，質量良好、穩定，更換廠家后，碳當量偏高，采用同樣的焊接工藝，焊接接頭 HAZ 的硬度值，明顯升高，從350HV以下升高到了400HV甚至450HV以上。HAZ 硬度的升高，表明了冷裂紋的敏感性增大。最終必須通過強化焊接工藝措施，降低 HAZ 的硬度才能滿足性能要求。
當我們更換材料供應商或采用不同爐批號的材料時，一定要注意這一點。同樣，在進行鋼材的國產化時，也要注意這一點，必要時進行焊接抗裂試驗，并作焊接工藝條件的調整。
根據材料的板厚和碳當量，可設定預熱溫度。如果 CEV 較低的話，可以不預熱或較低溫度預熱。如果 CEV 處于較高水平，那么焊接工藝也要相應地采取更為嚴格的措施。實際應用中，可通過抗裂試驗，如，剛性固定、斜 Y 型、最高硬度法試驗等，最終確定預熱溫度。當板厚大，結構復雜時，還要適當提高預熱溫度。
對于 690MPa 的高強度調質鋼，由于熱處理狀態是淬火+ 回火，為了保證力學性能不會下降、惡化，預熱和層間溫度還有上限規定，如，AWS D1.1 中，規定最高預熱和層間溫度，板厚≤38mm 時，不超過 200℃；板厚>38mm 時，不超過 230℃。
由于一般強度鋼的預熱和層間溫度要求，只規定了最低溫度下限，所以，高強度鋼預熱和層間溫度上限的要求，要特別強調和注意。為了確保滿足這一要求，預熱應采用電加熱，并配有控制和記錄儀。
預熱溫度和層間溫度，規定不得低于某一溫度時，應在加熱的另一面，焊縫兩側溫度較低處測量，確保整個焊接區域達到規定溫度。預熱溫度、層間溫度規定不得超過某一溫度時，必須在焊縫中溫度最高處測量，防止過熱。
焊接線能量會影響焊縫的熔合，對化學成分、力學性能，硬度、斷裂韌性產生影響。線能量過大，會降低接頭的力學性能；線能量過小，會影響與母材的熔合，增大裂紋敏感性，所以要控制在合理范圍。
一般強度鋼焊接線能量控制在 30~35 J/cm 以下，Q690 高強度鋼的焊接線能量應控制在 20~25 KJ/cm 以下為佳。對于現場施焊，焊工往往考慮焊接速度和效率，線能量過大的情況居多，所以，高強度鋼焊接時線能量的控制，重點是限制線能量過大。線能量取決于焊接電流、焊接電壓和焊接速度，不一定電流大、電弧電壓高，線能量就大，也要關注焊接速度。焊條焊絲直徑的選擇、接頭裝配時間隙的控制、焊接的擺動、運條速度都值得注意。另外，接頭中焊縫和熱影響區經歷不同的熱循環，不同的冷卻速度，會得到不同的化學成分和組織。特別是，從 800℃冷卻到 500℃的時間，即所謂的T8/5時間，對接頭性能有非常重要的影響，要注意控制。熱影響區的脆化是高強度細晶鋼焊接時常常發生的問題，和焊接的線能量，以及T8/5時間有關。一般所用的線能量越大，脆化傾向越嚴重。為防止熱影響區的脆化，采用合適的焊接工藝參數，減小高溫停留，控制t8/5 冷卻時間，避免奧氏體晶粒的長大，使HAZ獲得韌性組織。
除了一般強度的線能量焊接，還有一種焊接技術將線能量提高到50 kJ/cm以上，這就是大線能量焊接技術。大線能量焊接是現在造船業十分推崇的焊接技術，對鋼材的性能要求極高。
控制焊縫厚度，增加焊道層數，有利于焊接接頭的力學性能，這一點對于高強度鋼特別重要。要保持焊層（道）2-3 mm 厚度的較薄焊層，焊接時應小幅擺動，防止出現凸形焊縫。
焊接順序的控制，對于較薄的板，能減少焊接變形，對于拘束度大的接頭，有利于減少殘余應力，避免焊接裂紋，厚板和復雜接頭更要注意。如，液罐特殊的Y型接頭，必須采用交替焊接的合理順序。
由于每一焊道對前道有回火作用，因此，在施焊蓋面焊道時采用回火焊道，并使回火焊道高于母材1-2mm，使應力集中的焊趾部分硬度、強度下降，這也是防止高強度鋼裂紋的有效方法之一。
材料強度高、碳當量高，意味著淬硬傾向大，裂紋更為敏感。為防止裂紋的產生，熱影響區硬度的控制，是 690MPa 高強度鋼焊接的一個重要手段。當硬度測試反映熱影響區的硬度偏高時，要提別強調退火焊道。水平位置、垂直位置和仰焊位置的退火焊道，容易實施，橫位置和水平角焊位置要特別地注意。
焊后熱處理是非常常用的工藝，對于一些材料來講能夠有效提高材料的應用性能，比如奧氏體不銹鋼，焊后熱處理能夠確保材料的抗腐蝕能力。但對于屈服強度 690MPa 的高強度調質鋼，由于材料的熱處理狀態是淬火+回火，為了保證力學性能不會下降和惡化，不推薦焊后熱處理。
事實上，焊后熱處理對 Q690 的韌性和強度是有影響的，所以當設計由于考慮較高焊接殘余應力的原因，需要焊后熱處理時，必須考慮焊接參數和焊接材料的選擇。當某些規范規定，有些產品要求，必須進行焊后熱處理時，也可采用降低溫度，延長保溫時間的做法。
同樣，為了保證力學性能不下降，不惡化，火工矯正也是禁止的。當構件變形超標，不得不采用火工矯正時，也有規定使用 580℃或更低溫度的火工矯正；實際上，較低溫度是無法有效進行火工矯正的，或者說，火工矯正時，是很難控制溫度在 580℃以下的，這一點也要注意。所以工藝上還是要盡可能地預防、避免發生超標的變形。
高強度鋼的切割，類似于焊接，必然有一個熱循環過程，所以，690MPa 高強度鋼，原則上也要采取預熱措施，避免發生裂紋。但切割和焊接過程不完全一樣；不同切割方法，熱影響區寬度也不同，切割的熱影響區，也沒有焊接那么復雜，也不存在擴散氫的問題；所以要根據板厚的不同，分別采取適當的措施。
對于中厚板應采用預熱的切割方式；對于 20mm以下的薄板，可不預熱切割。薄板預熱會產生局部變形，影響切割和切割質量，帶來另一種問題。
當環境溫度低于 0~5℃時，必須預熱至 20℃以上。實際生產中，要加強對切割表面的檢查，包括切割面和自由端的切割面。必要時采用無損探傷方式檢驗，進行打磨處理。
定位焊的問題，一個是防止施工過程中開裂；另一個是當定位焊熔入正式焊縫時，必須保證焊縫的質量。如定位焊焊縫成為主焊縫的一部分，定位焊焊縫的技術工藝要求和主焊縫相同，即和主焊縫相同的焊接材料，相同的焙烘條件，相同的焊接要求，相同的清潔要求、預熱溫度、層間溫度等。定位焊縫的兩端要打磨成階梯過渡形狀。
對于 690MPa 的高強度鋼應力集中的復雜接頭，厚板＞25 時，如果是雙面焊，反面有碳刨清根，強度允許的話，打底焊道或前兩道焊縫，可采用低級別強度的焊材，這是一個防止打底焊道裂紋非常有效的措施。
a 打底焊道、封底焊道，b 熔透焊道
當焊接拘束度較大的對接和多道角焊縫接頭焊接時；填充焊縫焊道厚度≤1/3 板厚之前，焊接不能終止，試件不能冷卻，也是出于防止裂紋的考慮。
眾所周知，藥芯焊絲氣體保護焊焊接效率高，但普通的藥芯焊絲，偏酸性，力學性能，特別是沖擊韌性，及抗裂性能，不如手工焊條電弧焊和實心焊絲氣體保護焊。
埋弧焊的焊劑也是高強鋼焊接質量控制的重要因素，特別采用適合強度級別高，同時又要求低溫沖擊韌性的材料所使用的焊劑。對于高強度鋼的焊劑，需嚴格焙烘。剩余焊劑再次使用前也必須焙烘，回收使用的焊劑，必須有 50%甚至 70%以上的新焊劑添入。
高強度鋼焊接，最重要的是防止冷裂紋。裂紋的產生主要是：a）組織淬硬性；b）結構拘束度和殘余應力；c）擴散氫含量。相應地，為了防止冷裂紋，工藝上常用的措施都是從上述三個因素出發的。
1) 焊前預熱焊后熱是為了降低冷卻速度，避免淬硬組織生成；
2) 正確的焊道布置和順序控制，減少焊接殘余應力，焊后熱處理進一步消除、減小殘余應力；
3) 采用低氫材料，嚴格焙烘，去除焊接區域水分、油污，降低擴散氫含量；消氫處理，加速擴散氫逸出，進一步降低擴散氫含量，防止冷裂紋。
焊接工藝參數選用不當，焊接內應力過大等，產生冷裂紋
冷裂紋的三因素相互間還有關聯，和裂紋敏感指數 Pw = Pcm + H/60 + Rf/40,000 公式中 Pcm、H、Rf三要素的考慮一樣。如，碳當量越高，裂紋傾向越高，需采取的預熱措施越嚴格。擴散氫含量越低，裂紋傾向降低，需采取的預熱措施降低，甚至不需要預熱。板厚，剛性大、拘束度大，要使用擴散氫含量更低的焊接材料，需采取的預熱溫度更高。
冷裂紋可能在焊后冷卻過程中發生，也可能在焊后一定時間（幾小時、幾天、甚至更長時間）后發生，由于冷裂紋的延遲特征，690MPa 高強度鋼焊接的無損檢驗和最終驗收，要在焊接結束，去除加熱熱源后，48 小時甚至 72 小時后進行。
1）隨著材料強度的提高，焊接難度和風險也相應提高，對焊接工藝也提出了新的要求。和薄板、一般強度鋼不一樣，高強度鋼結構制作問題主要體現在可焊性、施工性，抗裂紋性等焊接缺陷的防止。
2）使用 690MPa 高強度調質鋼時，必須經過系列的考核和評定，如果簡單地進行焊接工藝評定，不足以保證安全的使用。為了防止裂紋的出現，要針對使用的材料，進行裂紋敏感性的分析，要進行可焊性評估，驗證焊接參數，制定相應的焊接工藝措施。
3）一般產品無見證試板要求，焊接工藝評定以后，產品的實際質量，力學性能，無法真正地監控。經驗證明，很多質量問題，在見證試板中及時反映，得到早期的預防和糾正。因此，高強度鋼焊接，必須針對項目逐項進行工藝評定，對于不同批次材料，不同供應商，不同產品對象，有必要適當地增加試驗和檢驗，確保焊接質量。
4）隨著焊接結構向大型化、重型化、復雜化發展，焊接手工操作的低效率和質量的不穩定，也將成為高強度鋼焊接生產的障礙。對比工業發達國家80%的焊接自動化率，存在很大差距。為達到高效焊接的目的，在原有焊接工藝方法的基礎上，推廣應用氣體保護焊工藝取代手工焊條焊接；條件許可前提下，向自動焊或機器人焊接過渡，同樣是我們的焊接技術進步的發展方向。