一、高強鋼主要焊接難點分析
第一，焊接裂紋的危險性。微合金控軋控冷鋼的碳及雜質含量低，c、s、p等元素得到有效控制，因此，焊接時液化裂紋和結晶裂紋傾向很小。但由於在成形焊接和安裝過程中存在較大的成形應力或附加應力，特別是在採用多絲大線能量埋弧焊時，由於焊縫晶粒過分長大，出現c、s、p區域性偏析也容易引起結晶裂紋。
隨著強度級別的提高，板厚的增大，仍然具有一定的冷裂紋傾向。熱輸入量（線能量）小，冷卻速度較快，熔敷金屬含氫量高，因而會增加冷裂紋的敏感性，強度越高，冷裂問題將越突出。
第二，熱影響區中區域性脆化區對韌性的影響。高強鋼在成分和熱軋工藝上的特點使韌性得到了很大改善。韌性一般由裂紋起裂和裂紋擴充套件兩部分所需的能量來度量。
這種鋼在焊接條件下，在熱影響區中會形成區域性脆化區，這些區域性脆化區會降低裂紋起裂所需的能量。作為多層焊接接頭的區域性脆化區一般有4個部位被認為是關鍵部位，即粗晶熱影響區、臨界溫度區間熱影響區、臨界溫度區間粗晶熱影響區、亞臨界溫度區粗晶熱影響區。
第三，焊接接頭軟化。高強鋼的部分高溫度是在熱軋工藝中採用加速冷卻將能量儲存在位錯組織中而獲得的，這一能量在高溫下可以釋放，這樣就會導致在焊接條件下產生的在臨界溫度區間和亞臨界溫度區間的加熱區，甚至在緩慢冷卻的粗晶區的加熱區中，形成硬度比母材金屬低的區域，即軟化區。軟化使接頭的強度降低。
例如，在埋弧焊的條件下，板厚為40公釐的焊接接頭中會發現有強度下降25%的軟化區。
筆者認為，新鋼種的強度、細化晶粒等指標同鋼材的微合金元素直接有關，焊接會造成合金元素的損失，因此，必然降低焊接接頭的綜合性能。從理論上分析，鋼材中的微合金及其化合物的熔點均比純鐵和鐵的化合物低，在焊接熱迴圈中，微合金元素及其化合物必然隨純鐵及鐵的化合物從固態→液態→氣態變化，各種元素所氣化的部分就是損失的部分；然後，其餘部分又開始從液態→固態變化形成焊縫，完成所有熱迴圈步驟。
研究表明，由於各類元素及化合物熔點上的差距，在高溫區停留的時間不同。微合金元素及其化合物氣化在高溫區停留的時間相對較長，氣化較鐵及鐵的化合物充分，因此微量元素損失的程度比鐵及鐵的化合物氣化損失高得多，這是一種比例失調的損失；對焊接而論，是多次進行相同或者相似的熱迴圈。分析認為，熱迴圈次數越多，比例失調也就越嚴重（工程實踐中稱微合金元素燒損），於是便產生了高強鋼焊接的第一問題。
綜上所述，在焊接這些新鋼種時，除嚴格的熱輸入外，減少焊縫及其haz焊接熱迴圈的次數，從而降低微合金元素及其化合物和鐵及鐵的化合物比例失調程度的研究，保證焊縫同母材等強或合適的低強（0.86），逐漸引起了人們的興趣。
為防止冷裂紋，要採取相應的預熱和後熱措施，選用低氫型和超低氫型焊接材料；抗拉強度在800兆帕以上的鋼種，還可以考慮選擇低強匹配的焊材，以保證其綜合指標。
為減少熱影響區脆化，主要是限制焊接熱輸入，多層、多道錯位焊接技術能降低haz高溫停留時間，對防止焊接接頭脆性斷裂有很大作用；同時應根據鋼種、板厚和效能要求等，通過工藝評定試驗，選擇合適的焊接引數。熱影響區中的軟化區也可以通過限制熱輸入來減小軟化區寬度和軟化程度。
二、高強鋼快速脈衝壓縮電弧焊接新技術的開發研究
該研究是高強鋼焊接領域內較為前沿的試驗研究工作，涉及工藝裝備、人員素質、科技成果的開發與應用三大要素，因此，具有一定的現實意義。
第一，高強鋼高標準焊接技術問題。眾所周知，gmaw是理論上的無氫焊接，具有抗裂性強、熔深大、抗疲勞、焊接效率高等優點。然而，gmaw焊接時電弧穩定性差、飛濺大、工藝性差，焊工掌握困難，所以焊縫成型較差。
為了克服gmaw缺點，目前，國內外對高強鋼的焊接正在深入研究富氬氣體保護焊接技術，並取得重大技術突破。
在我國，人們已開始使用二元～三元氣體保護，以改善噴射過渡形式，gmaw的飛濺大大減少，焊縫成型質量大幅度提高。但是，經研究發現，隨著氬比例的增加，焊縫的熔深逐漸下降、熔敷效率提高不大，說明單純在保護氣體上做文章顯然是不夠的，應當考慮採用效能優良的裝置，配以己經成功的二元～三元氣體，這是高強鋼焊接試驗研究的基本思想，也是目前唯一正確的技術路線。
有關研究證實，由於co2氣體在弧柱中的吸熱分解反應，對焊接電弧的強烈冷卻作用，與氬弧焊比較，其焊接電弧弧柱區窄，電弧斑點尺寸小。隨著保護氣體的co2含量增加，焊接寬度明顯降低，電弧面積明顯收縮。
在焊接過程中，按照相同的焊接規程，電弧面積越小，電弧密度也就越大；co2比例越高，焊接電流越大，電弧面積收縮越小；比例差距越大，焊接haz熔深也隨之增大。相關資料顯示，要增加焊接haz的熔深，就必須增加co2的含量，最好是100％採用co2做保護氣體。然而，電弧的穩定性變差、飛濺變大、合金成分不成比例燒損等問題也隨之增加。
於是，人們在需要焊接haz熔深和電弧穩定性之間莫衷一是。
從價值工程的角度上看，普通低合金高強鋼採用gmaw技術是合理的，由於採用高強和等強配比，焊縫及haz強韌性儲備很高，合金元素的燒損不會影響焊接接頭的綜合性能；飛濺不是焊縫質量的否決指標，通過人工處理即可滿足技術要求；在強韌性要求較嚴的場合，人們更看重成本低、抗裂效能好的gmaw技術。
然而、在高強鋼的焊接中，儘管20％co2＋80％富氬氣體保護焊能滿足高強鋼焊接中電弧穩定和減少飛濺的部分技術要求，但對電弧的穩定性及焊縫的表面質量高標準要求，特別是減少微合金元素的燒損，增加焊接haz的熔深逼迫人們研究更新的焊接技術。（待續）
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