При зварюванні стикових і кутових швів великого перерізу шов виконується декількома шарами.
За способом заповнення швів за перерізом розрізняють одношарові, багатошарові та багатопрохідні багатошарові шви. Багатошаровим називають шов, якщо число шарів рівне числу проходів. Ба-гатопрохідним називають шов, якщо деякі шари виконуються за декілька проходів. У стикових з'єднаннях частіше використовують багатошарові шви, а в кутових з'єднаннях — багатопрохідні.
При зварюванні товстих металів виконання кожного шару «на прохід» є небажаним через те, що це може призвести до значних деформацій та утворення тріщин у перших шарах. Причиною цього є повне охолодження першого шару і нерівномірне нагрівання металу. Щоб запобігти утворенню тріщин шов заповнюють так, щоб кожний наступний шар накладався на ще неохолоджений попередній шар. Для цього слід забезпечити невеликий інтервал часу між накладанням окремих швів. Це досягається застосуванням методів подвійного шару, секціями, каскадним методом, заповненням шва гіркою і застосуванням блочного методу.
Суть способу подвійного шару полягає в тому, що другий шар накладають на неохолоджений перший після видалення шлаку. Зварювання ведуть у протилежних напрямках. Це запобігає появі гарячих тріщин при товщині металу 15-20 мм.
Зварювання секціями виконують по всій зварюваній товщині ділянками довжиною 200-400 мм. Довжину ділянки підбирають так, щоб метал у корені шва мав температуру не менше 200°С. Кожний наступний валик наплавляється в протилежному напрямку. При цьому метал має високу пластичність і не утворюються тріщини.
При каскадному методі весь шов розбивається на короткі ділянки довжиною 200 мм. Зварюють так, щоб після закінчення зварювання першого шару першої ділянки можна було, не зупиняючись, продовжувати виконання першого шару на сусідній ділянці. Тоді кожний наступний шар накладається на не-охолоджений попередній шар. Цей спосіб застосовують при товщині металу 20-25 мм і більше.
Зварювання гіркою є різновидністю каскадного методу. Ведеться одним зварником проходами по всій товщині металу або двома зварниками одночасно від середини до країв. Зварювання гіркою та каскадом є зворотноступінчастим зварюванням не тільки за довжиною, але й за перерізом шва.
Метод зварювання блоками полягає в тому, що шов за довжиною ділиться на ділянки завдовжки 1 м. Шов заповнюють окремими ділянками по всій висоті перерізу шва. Кожна ділянка-блок виконується окремим зварником і починається від середнього блока. Після виконання першого проходу на першій ділянці, зварювання починають ще два зварники і т. д., поки всі ділянки за довжиною шва не будуть закріплені за зварниками. Таке одночасне виконання багатопрохідного шва за довжиною і перерізом забезпечує рівномірний розподіл температури, що зменшує внутрішні напруження та деформації. Блочний метод застосовують для зварювання товстолистової сталі, яка при цьому гартується.