要实现低碳钢淬透性和抗脆性断裂能力的最佳结合，必须在热处理和TMO过程中形成准各向同性的高度分散的片状结构，以满足轧制钢板整个横截面上各成分形态相似性的要求（图 2）。
对冶炼、热处理、TMO、弯曲和焊接过程中形成的机械性能和结构之间关系的研究结果表明，在生产耐寒钢材时必须确保：轧制前初始钢坯（板坯或钢锭）的高质量，包括表面和内部缺陷；晶粒细化，在轧制钢板的整个厚度上形成最佳形态结构，从而提高钢的耐寒性（图 3）；
—在TMO时，严格控制轧制加热的温度和持续时间、轧制和冷却的温度间隔、热塑性处理过程中的变形程度和变形量，以形成致密的宏观结构、奥氏体晶粒细化、形成碎片结构；—在热处理和 TMO时，在给定的速度和温度范围内进行淬火后冷却或热塑性变形，以形成最佳结构（图 4）；
—温度-时间回火制度，导致固溶和晶界硬化，并形成具有细微分散的硬质合金相或特殊碳化物的均匀结构；—确保板材表面的高质量，以进行弯曲、矫直、轧制操作，并提高耐腐蚀性和抗腐蚀机械强度；—符合造船板厚度公差、平整度和不同厚度的要求，以减轻结构重量；—保证钢材机械特性、断口外观和冶金质量的稳定性。用于海洋结构的焊接材料应具有更高的耐寒性和强度，此外，还应能在不预热的情况下进行焊接（或在极端情况下，在加热不超过 50...100°C 的情况下进行焊接）。实现这些要求的最根本方法是使用为焊接深海工程结构而开发的强度更高的奥氏体类焊接材料。然而，由于焊接条件极其困难，其高昂的成本限制了其应用范围。在使用低合金焊材时，应提供最佳的合金体系和焊接技术，从而将扩散移动氢的含量降至最低（每 100 克焊接金属中的扩散移动氢含量约为5mg）。在这种情况下，就可以避免在焊接时进行边缘加热，因为边缘加热会大大（高达40%）增加焊接工作的劳动强度和成本。针对耐寒钢和高强度钢的焊接，普罗米修斯中央结构材料研究院开发了一系列不同强度类别的低合金焊材，可满足当前水平的要求。优化焊接技术，使用这些材料在特定结构的金属中形成焊缝，其中的非金属夹杂物和碳化物相数量少、形态最佳，在整个线性能量范围内具有很强的抗脆性破裂能力。实验表明，要提高低合金焊接材料制成的焊缝金属的耐寒性，就必须形成晶界无非金属夹杂物的针状铁素体细粒结构。在电极涂层和焊剂成分中引入改性元素（B、Ti、Al），并将 S、P 的含量降至 0.010...0.015%，就能实现这一目标。在使用气体保护时，还可通过使用Ar+CO2混合物而不是CO2+O2混合物或纯CO2来降低焊接金属中的氧含量。在钢结构制造领域，激光焊接技术也是一个很有前途的方向，它具有生产率高、制造精度高、可降低焊接结构的残余变形水平等优点。在大多数情况下，这些技术无需使用填料，就能形成与母材强度相同的焊点。
