为大幅度提高焊接效率，降低建造成本，大线能量高效焊接技术在现代钢结构制造业中应用日益广泛。在大线能量焊接条件下，热影响区组织急剧恶化，强度和韧性下降，并且随着钢板强度的提高，焊接裂纹敏感性增加，给大型钢结构的安全带来危害。开发适于大线能量焊接，同时具有高强度、低焊接裂纹敏感性的钢材是国内外钢铁研发领域的重要课题。 船舶、海工、原油储罐等立式结构多采用EGW气电立焊大线能量焊接方式，而桥梁隧道等平面结构焊接中气电立焊并不适用，一般采用常规多道次焊接工艺，严重制约施工进度。针对平面结构，工程上采用FCB焊接技术，可一道次成型，使施工效率成数十倍提高。但FCB焊接过程中上下表面同时被焊剂覆盖，导热性能极差，又缺少气电立焊采用的强制水冷，导致焊后冷却速度更为缓慢，热影响区的组织粗化、脆化问题更为严重，这对大线能量焊接用钢的性能要求更为苛刻。特别在重大工程的大规模应用中，对钢板大线能量焊接性能的稳定性要求极高，这又对高效批量化稳定生产提出特殊要求。 鞍钢股份有限公司、东北大学和广船国际有限公司等单位针对上述背景和问题，联合开展了大线能量焊接桥隧用钢开发及重大工程应用项目研发工作，取得了创新性成果。

AlSi镀层技术完美地解决了1500MPa超高强度汽车安全结构件的尺寸精度与耐腐蚀性问题，但是相对于22MnB5裸板，其弯曲断裂应变下降了20%以上，也随之带来了氢致延迟开裂风险。作为承载汽车安全的部件，韧性不足将直接导致其在汽车碰撞过程中发生提前断裂，因此，保证强度的前提下提高热冲压钢的韧性可进一步优化车身安全件的结构与厚度设计，为汽车轻量化技术进步带来新的发展空间，同时，提高韧性也可降低热冲压零件制造、装配与服役过程中的氢致延迟开裂风险。汽车碰撞过程中的零件失效通常为平面应变状态下的弯曲断裂，一般采用德国汽车工业协会制定的VDA-238三点弯曲试验标准评价热冲压钢的韧性，现有1.4mm厚AlSi镀层热冲压钢的三点弯曲角度典型值~55°（标准要求≥50°），通用汽车在其2019版热冲压钢全球材料标准GMW14400中增加了高韧性AlSi镀层热冲压钢（Improved Bendability），要求三点弯曲角度≥60°，对比该标准中的常规热冲压材料弯曲断裂应变提高了20%。在不牺牲强度的前提下，如何提高AlSi镀层热冲压钢的韧性并消除热冲压零件的延迟开裂风险，已成为全球车身轻量化技术发展新的焦点。 此外，尽管学术界和工业界对Al-Si镀层热冲压钢加热过程中镀层和基体微观组织演化、镀层高温变形行为、焊接性能、涂镀性能和耐腐蚀性等已进行了广泛研究，但在实际工业应用中，现有AlSi镀层热冲压钢还存在炉辊结垢、加热效率低、模具磨损严重等影响热冲压生产过程的问题；同时，AlSi镀层热冲压钢产品的耐腐蚀及电阻点焊等相关机理还未研究清楚。 综上，亟需在AlSi镀层技术的开发上做出创新，大幅提高AlSi镀层热冲压钢的韧性，同时解决现有AlSi镀层产品在生产端和应用端的一系列科学和技术痛点。

煤矿液压支架是机械化采煤方法中最重要的设备之一，性能稳定的高强高韧系列钢板是煤矿液压支架安全可靠运行的关键。煤矿液压支架用高强钢是在液压支架安全性升级换代过程中替代进口钢板发展而来的。本世纪初，液压支架制造企业与国内钢铁企业全力合作，开发了Q460、Q550、Q690等高强度钢板，并成功应用于煤矿液压支架的制造，摆脱了依靠国外钢企进口高强钢钢板的历史。但是，液压支架用高强钢生产及使用中还存在产品质量不稳定和焊接性能差等问题。基于现有存在问题，安阳钢铁股份有限公司依靠自身技术力量，基于十余年高强、高韧钢生产经验，联合东北大学、郑州煤矿机械集团股份有限公司，实行产学研用联合技术开发，通过全产业链协同创新，针对制约高强钢产品质量升级和焊接使用性能问题等关键环节，取得了重大技术突破

为了满足超千米级公铁两用斜拉桥——沪通长江大桥建设需求，解决在选材用材上存在的关键技术难题，武汉钢铁有限公司在桥梁钢领域多年来的研发制造基础上，联合中铁大桥勘测设计院、沪通长江大桥建设指挥部、武钢集团鄂钢有限责任公司开展了Q500qE钢试验研究，并获得中铁总公司立项支持。 项目研制Q500qE钢及配套焊接材料和焊接工艺等可用于建造大跨度、重荷载、高行车速度的特大型铁路桥梁、特大型公路桥梁、城市立交桥、建筑场馆、海洋平台等大型钢结构。 Q500qE钢采用低碳多元微合金化的成分设计，按TMCP工艺组织生产，通过控制钢中软相（铁素体等）和硬相（贝氏体等）的大小、形态、尺寸、分布等，并使晶粒适度细化，使得钢具有较高的强度和较低的屈强比，同时低温韧性和焊接性能优异。 项目成套技术的开发与成功应用使得我国大跨度铁路桥梁钢强度级别由420MPa级提升至500MPa级，从而将我国大跨度铁路桥梁钢的制造及应用等成套技术推到一个崭新的 高度，实现了我国大跨度铁路桥梁钢的整体更新换代，被业内认为具有里程碑意义。

本项目属金属材料加工制造科学技术领域。 随着油气资源开采逐步向高寒地区进军，极地等高寒地区对热轧H型钢等的需求日益增加。北极等气候条件恶劣的高寒地区使用的结构钢要求在-60℃以下具有高的强度、良好的韧性和焊接性能，普通结构钢不能满足要求。热轧H型钢由于其复杂的断面结构和厚度规格范围宽而具有更大的技术难度。马钢自2011年起瞄准该领域开展了关键制造技术研究，取得了技术突破并实现了工程应用。 主要技术创新点为： 1）突破国内外Nb-Ni、V-Ni和Ti-N等微合金化设计技术的限制，首次设计了-60℃条件下低温韧性和焊接性能优异的大H型钢V微合金化与中小H型钢Nb-V复合微合金化经济型合金体系，实现了工业化应用。 2）开发了V和Nb-V微合金化异型坯表面裂纹控制技术，解决了含Nb、V、Al的亚包晶钢异型坯表面裂纹问题，实现了铸坯无清理轧制，形成了高效稳定的异型坯连铸技术； 3）通过有限元模拟、实验室和中试试验，研究了加热、变形与冷却等工艺对晶粒长大、变形渗透、再结晶及相变的作用机制，开发了大H型钢的低温轧制+弛豫-析出-控制相变与小H型钢的高温轧制及超厚规格的变形渗透控制技术； 4）研究了焊接材料强韧性匹配、焊接方法、焊接工艺参数等对热轧H型钢焊接接头微观组织和性能的影响，揭示了焊接工艺、组织和性能间的规律，首次开发了满足-60℃低温韧性要求的V与Nb-V微合金化热轧H型钢焊接技术。 项目申报国家发明专利6项，授权4项，形成企业技术秘密9项，发表科技论文7篇，制定企业标准3项，形成了完整的具有自主知识产权的高寒地区热轧H型钢制造与应用技术，总体水平达到国际先进。 应用该技术，马钢在国内率先开发出-60℃条件下低温韧性和焊接性能优异的高强度系列热轧H型钢，其碳当量为0.34~0.38%，-60℃低温V型冲击功达280J。于2014年6月国内率先取得欧盟CE证书，8月国内首家通过法国Technip公司认证并获得法国道达尔公司全球油气项目供应商资格，实现批量供货，填补国内空白。已开发52个规格的H型钢，翼缘厚度覆盖4.5~50mm，实现了国内最厚规格50mm高低温韧性H型钢的突破。为全球最大的油气结构工程Yamal项目供货近5万吨，成为国内海洋工程龙头企业中石油海工、中海油海工等首选供应商。实现新增产值2.9亿元，新增利税1.7亿元。经济效益和社会效益显著。

现代桥梁向大跨度、重载荷、全焊接、绿色环保方向发展，对结构用钢板提出低屈强比、优异的高强韧性匹配、良好的焊接性能和耐大气腐蚀性要求。项目实施初期，高强度钢板存在屈强比偏高，特厚板截面性能稳定性差、焊接效率低，耐候钢焊接适应性差，尚未形成成熟、稳定的高性能桥梁钢制造和应用技术。 从行业需求出发，首钢联合中铁山桥、中铁宝桥两大桥梁制造集团，基于TMCP工艺进行系统研究、技术创新和攻关，开发出新一代低屈强比易焊接高性能桥梁钢产品和配套焊接材料及工艺，解决了高性能桥梁钢制造和应用难题。

本项目重点针对国内外大型水电站用特厚高强钢在野外恶劣施工环境下的应用技术和服役安全性难题进行系统研究、技术创新及技术攻关，主要内容包括：1）低预热/不预热、适应大热输入易焊接特厚高强水电钢开发；2）120～150mm高韧性特厚板开发和配套高效焊接技术；3）适应大热输入800MPa级焊材开发；4）满足多制约因素条件下，钢板的成分、组织、性能、焊接性能的预测模型及快速设计方法建立。