传统的焊接结构通常采用强度低、韧性良好的低碳钢或低合金结构钢制造。随着焊接技术的不断完善，高强度高韧性钢在现代焊接结构中获得了广泛的应用，而巨由于焊接结构的使用条件日益复杂和苛刻，各种耐腐蚀、耐高温，以及抗深冷脆断的合金钢，例如镍含量wNi为9%、5.5%和3.5%的镍系低温钢、铬镍不锈钢、耐热钢等，铝及铝合金，钛及钛合金都已用来制造焊接结构。
高强度钢分为传统高强度钢（CHSS）和先迸高强度钢（AHSS）。传统高强度钢主要包括碳锰（C-Mn）钢、烘烤硬化（BH）钢、高强度无间隙原子（HSS-IF）钢和高强度低合金（HSLA）钢，AHSS主要包括双相钢（DP）、相变诱导塑性钢（TRIP）、马氏体钢（M）、复相钢（CP）、热成形钢（HF）和挛晶诱导塑性钢（TWIP）等。
先迸高强度钢的生产都要控制杂质元素、奥氏体相或奥氏体加铁素体相的冷却速度。马氏体钢是通过快速淬火致使大部分奥氏体转变成马氏体相而产生的。铁素体加马氏体双相钢的生产，是通过控制其冷却速度，使奥氏体相或铁素体+马氏体双相在残余奥氏体快速冷却转变成马氏体之前，将其中一些奥氏体转变成铁素体。TRIP钢通常需要保持在中温等温的条件以产生口氏体。较高的硅碳含量使TRIP钢在最后的微观结构含过多的残余奥氏体。多相钢还遵循一个类似的冷却方式，但这种情况之下，化学元素的调整会产生极少的残余奥氏体并形成细小的析出以加强马氏体和口氏体相。
图1-6为日本统计的部分大型焊接结构所用钢材强度等级与采用的板厚规格。抗拉强度784MPa的高强度钢（HT80）已用于桥梁、高压水管、重型电机、海洋结构等，更高强度钢的应用研究也在迸行之中。超高强度钢在航天、航海及机器制造业中应用也很广泛。用来制造固体燃料火箭发动机壳的4340钢，经过合适的淬火—回火处理后，其强度极限可达1765MPa。不含碳的马氏体时效钢，如18Ni钢，是另一种常用的超高强度钢。这种钢在淬火状态下具有高韧性，便于热处理，也有良好的焊接性能。焊后经过时效处理，可获得1373～2059MPa的高强度；同时，这种钢还具有很高的抗脆性断裂及耐应力腐蚀的能力，国外正在推广用来制造某些结构，例如飞机零件、大直径固体燃料火箭外壳、冷冻机及船体结构等。
图1-6 大型结构物所用钢材强度级别及板厚的范围(www.xing528.com)
管线钢是采用控扎控冷技术生产的新一代钢铁材料的典型代表，它具有良好的焊接性，成功地应用于各种石油、天然气管道中。我国的“西气东输”一线工程管道全长4200km，管径1118mm，管线由新疆塔里木至长江三角洲地区，途经9个省市自治区。该工程固定资产投资384亿元，加上城市管网、工业利用等相关项目建设，整个工程投资达1200亿元。由一条干线和八条支干线组成的“西二线”，西起新疆霍尔果斯，东达上海，南抵广州、香港，横贯中国东西两端，横跨15个省区市及特别行政区，年输气能力达300亿m3，可稳定供气30年以上。规划中的第三条天然气管道，路线基本确定为从新疆通过江西抵达福建，把俄罗斯和中国西北部的天然气输往能源需求量庞大的长江三角洲和珠江三角洲地区。西气东输管线途经沙漠戈壁、高山峻岭、深陷性黄土、大江大河、江南水网等复杂的地质地貌。为适应高热、高寒气候以及复杂的地质环境，管线选用高强度、高韧性的管线钢，一线选用X70钢，二线选用X80钢。图1-7为西气东输工程的管道焊接场面。
十二五期间，机械行业对钢材品种发展及性能提高的期望更为迫切，需要更多具有耐高温、耐高压及耐腐蚀等性能要求的新品种钢材。高端装备用钢质量和档次提高，如重点发展耐高温、耐高压、耐腐蚀电站用钢（钢管），大型变压器用高磁取向硅钢，轴承、齿轮、高强度紧固件用特种钢，机床滚珠丝杠和直线导轨专用钢材等。新兴产业装备用钢需求值得关注。钢铁企业要关注新兴产业装备用钢需求，例如风电设备对钢铁产品提出了较高的要求。机械用钢的结构调整方向是由局限于中低档装备向高档顶尖技术装备迸军。
图1-7 西气东输工程管道焊接
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