国内外焊接材料的应用及发展趋势汇总.pdf

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1、1 1国内外钢材及焊接的应用现状 钢产量是衡量一个国家综合经济实力的重要指标，钢铁工业是中 国工业进程中的支柱产业。 表 1 为世界主要国家的钢产量数据。从表 中数据可以发现，从2001 年开始我国的钢产量已经跃居全球第一， 从 2001 年到 2008 年钢产量已经提高了3 倍多，这样的增速明显高于 其他国家。这主要是由于中国的经济持续高速增长，拉动了钢铁工业 的快速发展， 带动了中国钢铁的生产和消耗。但与中国钢产量全球第 一形成鲜明的对比的是中国也是钢材进口大国，尤其是特种性能、 高 强度钢材的大量进口， 因此中国钢材巨大产量， 并没有给中国带来巨 大的经济效益。 表 1 世界主要国家的钢

2、产量（单位：百万吨） 序号 国家2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 1 中国4630 4511 4188 353 4 2805 2244 1822 1509 2 日本1112 1098 1162 112 5 1127 1105 1077 1029 3 美国878 901 985 949 997 93 7 916 901 4 俄罗斯652 661 706 661 656 61 5 598 59 5 印度506 483 44 409 326 31 8 288 273 6 韩国498 468 484 478 475 46 3 454 439 7 德国434

3、 448 472 445 464 44 8 45 448 8 乌克兰351 391 408 386 387 36 9 341 331 9 巴西321 307 309 316 329 31 1 296 267 10 意大利289 292 316 293 286 27 1 261 265 （数据来源：中国钢材贸易网） 焊接是一种将材料永久性连接， 并成为具有给定功能结构的制造 技术。几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足1 克的微电子元件。 在生产制造中都不同程度地应用焊接技术。焊接已经渗透到制造业的 各个领域，直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、 效率和市场反应速度。 焊接技术包括焊

4、接材料、 设备和工艺等相关内 2 容，而其中焊接材料是焊接技术发展的基础，所以焊接材料的应用和 发展影响着焊接技术的发展。 钢材产量和快速升高又拉动了中国焊接材料产业的强劲发展，钢 材的产量、品质及发展趋势直接决定了焊接行业的可持续发展及焊接 技术的发展方向。2006年， 按国际钢材协会统计，全世界钢产量 12 39 亿吨，按有 表 1 中国钢材与焊接材料产量 年份 钢材表观消费 量（亿吨） 焊接材料总产 量 （万吨） 其中（万吨） 焊条 焊条所占 比例（ %） 气体保护焊 焊丝 埋狐焊 焊丝 焊剂 药芯 焊丝 1996 1 约 77 60 78 7 5 5 01 2000 14 约 114

5、90 80 12 55 6 05 2003 27 200 150 75 30 10 12 4 2004 31 230240 160 67 40 11 14 5 2005 35 270280 170 180 63 6065 16 19 7-8 2006 42 180 180 56 90 18 20 12 表 3 我国不同地区钢材消耗比例（%） 地区 年份 华东中南华北东北西南西北合计 2001 377 212 18 4 96 80 50 100 2002 406 209 18 9 75 78 42 100 2003 418 200 17 8 82 78 45 100 2004 425 181 1

6、8 2 74 91 46 100 2005 417 179 19 6 77 83 48 100 预计 2010 392 183 16 3 99 95 68 100 关资料综合测算， 焊材的消费量应为钢材总量的06%-16%， 全世界焊接材料约为600 多万吨，因此， 2006 年中国钢产量占全世 界钢产量的 34% 2 ， 中国焊接材料产量占全世界焊接材料产量的50% 左右。但是中国焊接材料的种类和分布不是很平衡 3，4 ，见表 2-表 3。 2 焊接材料在各领域的应用情况 按行业需求， 我国钢材及焊材与国外发达国家的最大差异为：近 3 年来我国建设用钢占50% 左右，工业制造用钢不到45%

7、左右；而目前 美国、欧洲和日本建设用钢仅占20%-30% ，工业制造用钢占70%- 78% 。这种差异也反映了当前我国发展阶段的特征大量进行各种 基础设施和城镇化建设。 在 2006 年生产的钢材中，各类中厚板、厚板和薄板（不包括窄 带钢）等板材占 33% ，不能用于制造焊接钢结构的各类钢筋、线材、 棒材及钢轨等占 45% 以上，因此，我国焊接钢结构占钢材消费总量的 比例 1 最多只能为 40%-45% 。所以估计我国目前焊接钢结构的用钢 量为 14-16 亿吨是适宜的。但经焊接的钢材则不止这个数量， 因为用于钢筋混凝土结构的各种钢材和线材，其中 2/3 左右是进行焊 接的，总数为 6000-

8、8000 万吨。因此可以说， 2006年我国焊接钢结 构为 14-1 6 亿吨，而经焊接的钢材总数则达20-2 4 亿吨之 间。 有关重点行业对焊材的需求状况分述如下： 21 建筑行业 随着中国建设行业的发展和城镇化进程的推进，每年在建筑行业 消费的钢材数量巨大。据有关部门统计，2006 年建筑钢结构制造量 约为 1600 万吨，包括工业厂房钢结构、高层建筑钢结构、大跨度场 馆钢结构、市政建设钢结构和住宅钢结构等，相当于消费焊接材料 2535 万吨。 预测 2010年各类建筑钢结构制作量为2600 万吨，将 相应需要各类焊接材料4050 万吨。预测 2015 年各类建筑钢结构将 消费钢材 40

9、00万吨以上。而在建筑过程中所使用的钢筋混凝土结构， 4 每年将消耗钢筋和线材料1 亿多吨，除少量粗直径钢材采用冷挤压套 筒连接外，其余主要采用钢筋电渣压力焊和焊条电狐焊。每年需用于 钢筋电渣压力焊的HJ431 等熔炼焊剂 1013 万吨， J422 等焊条 50 万吨以上。因此， 建筑钢材及相应的焊接材料是今后的一个增长热点。 22 造船行业 我国造船业经过“八五”、“九五”共十年的高效技术推广，已 在全国使用了半自动药芯焊丝， 使用了各种简易方便的焊接设备和工 艺如角焊机及双丝单熔池CO2焊接工艺。在板缝拼接中使用了3 丝、4 丝埋狐焊接技术，实现了高速焊接。在船体合拢缝焊中，使用了垂直

10、立焊技术，大大提高了焊接作业的效率， 行业的整体实力得到了显著 提高， 2007 年的数据统计显示：现在我国的订单量已排在全球第二 位，但与传统的造船强国如：韩国、日本还有一定的差距，韩国造船 业以超大型油轮等高附加值船舶为中心提高收益性，已成功具备了竞 争力。从三星重工的形式来看， 在每艘造价高达 1 万亿韩元的钻井船 （在深水海域或浪高的海域钻探原油、天然气设备）领域，其世界市 场占有率近 70% 。韩国造船企业的竞争力在于在船舶建造过程中加入 了 IT 技术。尽管造船业被称为“烟囱企业”的代名词，但韩国大型 造船厂却积极引进基于互联网的三维设计系统和自动运行控制产品 等尖端技术，成为业界

11、领跑者。相反，中国在价格相对便宜的散装船 （运输粮食和矿物等普通货轮）方面占有比重较高。 随着我国造船业 国际化程度的发展，一方面对现有焊材在高效性、工艺性、发尘量方 面提出了更高的要求； 另一方面随着化学品船、 铝合金船建造的增多， 5 未来各类不锈钢、双向钢及有色金属焊接材料将会有一定的需求。 2006 年，中国造船完工量1452万载重吨，约用钢材560 万吨，相应 消费焊接材料 1416 万吨，其中药芯焊丝89 万吨。预测 2010 年 中国造船业用钢将达成1035万吨，相应需求焊接材料2328 万吨。 23 交通行业 德国汽车制造者协会最新公布的统计数字表示，2008 年中国汽 车产量

12、已超过德国和美国，位居世界第一。该协会的统计数据显示， 2008 年汽车产量占全球汽车产量的172% ，德国占 147% ，而美国 仅占 146% ，2008 年我国汽车产销量分别为93451 万辆和 93805 万辆，同比增长521% 和 67556% ，其中乘用车产销26074 万辆 和 26249 万辆，同比增长 424% 和 524% 。预测 2010 年中国各类 汽车产量将达 9001100 万辆，将消费钢材15001800 万吨。公路 交通工具发展的同时，铁路交通设施也发生了明显的变化，到2008 年我国已经实现了铁路三次大提速，随着铁路运行速度的提高大量新 型机车将被推上历史舞台

13、，2009年 3 月 16 日北京铁路局与北车股份 有限公司签署协议，采购了100 列新一代高速动车组，总金额达到 392 亿元人民币。新一代动车组采取16 辆长编组型式，由四个牵引 动力单元组成“八动八拖”结构，持续运营时速350km/h, 试验时速 超过 400350km/h。新一代动车组的运营速度较高，对材料的要求也 相应提高，此外新一代动车组对铁路轨道也有较高的要求，这些都大 大都促进了钢材和焊接材料的研发和使用。 24 运输行业 6 据介绍，截止 2007年底，全球各类型集装箱船舶达8649艘，载 重能力 1244 万标准箱，船队总动力 2600 万标准箱、集装箱保有量约 为 262

14、3 万标准箱、 2007 年各类集装箱产销量为392 万标准箱。 目前，中国是集装箱第一生产制造大国，并创造了三个 “第一”。 首先， 集装箱的生产能力为全世界第一， 现在已经达到 580 万标准箱。 其次，集装箱规格品种之全世界第一，从干货集装箱到一般货物 集装，到特种集装箱，还有厢式运输车，中国现有生产已经达到900 多个规格品种，能够满足世界各国的运输需求。 第三，中国的集装箱产销量世界第一，去年产销量已达到了374 万标准箱，而去年全球的集装箱产销量是392 万标准箱，因此世界上 95% 的集装箱都由中国生产。 目前生产制造集装箱的三大原材料钢材、 木材和油漆的国产化率已大大提高，其中

15、钢材已基本了实现了国产 化，木材有一部分出口，但80% 以上的木材由国内生产。 目前，生产集装箱所用钢材主要有热轧薄钢板、型材和焊管等。 热轧薄板、（牌号SPA-H ），热轧中板（牌号SPA-H 、SM490A ），不 锈钢（牌号 SUS304 、SOS410 、SOS316L ），其中以 16-60mm 板材 为主。在消耗的钢板中，以16-2 0mm 薄规格钢板所占比例最大， 为 45%-50% ，主要用在占我国出口90% 以上的干货集装箱上。制造一 个标准集装箱用 CO 2气体保护焊丝 20% ，每年用 CO2焊丝 5-6 万吨。 25 压力容器管道行业 近年来，石油天然气长输管道建设正处

16、于高峰期。根据规划， 未 来几年内，中国将建成都14 条油气输送管道，形成“两横、两纵、 7 四枢纽、五气库的管道运输网”。随着中国与俄罗斯、哈萨克斯坦输 油管道开始建设，预示着中国管道用钢量也将大幅提升。据预测，未 来几年内，中国每年管线钢需求量300400 万吨 3 ，据不完全统计， 2006 年仅中石化、中石油系统焊接制管用钢量达到165 万吨以上， 其中出口 60 万吨。焊丝、焊剂用量4 万吨以上。加上私营企业，全 国 17 家制管厂年制管能力达560万吨，因此 2006 年总制管用钢量及 焊接材料用量翻番不止。 现在压力容器正朝着大容量、高参数发展，大量超临界、 超临界 压力容器被生

17、产并应用， 这些压力容器由于本身性能的特殊性也有较 高的要求，促进企业对新型焊接材料的研发和使用。 2焊接材料发展中存在的问题及发展趋势 20 世纪 80 年代中期，国外发达国家焊条占焊接材的比例约为 50% 。到 2004年欧洲、北美（美国和加拿大） 、日本在消费的焊材中， 焊条占焊材的比例均已小于20% ，也就是说，目前发达国家的自动化 表 4 各种焊材的用量 年度项目焊条CO2实芯焊丝药芯焊丝埋狐焊丝总产量 2005 产量（ t）170 60 7 35 272 比例（ %）63 22 26 13 2006 产量（ t）180 80 12 45 317 比例（ %）57 25 38 14

18、表 5 世界焊接材料公司五强在中国以外的焊接材料市场中所占市场份额（%） 欧洲伊莎公司美国林肯公司欧洲沙福公司日本神焊钢材美国 IIW 集团 11 11 7 7 7 和半自动化焊接， 已占整个焊接工作量的80%以上。焊接自动化程度 和焊丝的使用量是衡量一个国家焊接技术发展程度的重要指标，因此 8 相比于发达国家，我国的焊接技术还比较落后。近年来，我国少数行 业及部分企业的焊接自动化和半自动化率已到处70%以上，但就全国 而言， 2006年全国消耗的焊材中，手工焊条仍占57%左右，见表 4， 也就是说焊接自动化的半自动化率尚不到50%。 但当前焊接自动化进 展明显加快，预测5 年后，我国焊接自动

19、化和半自动化率可以达到 70%。因此，今后几年，焊接自动化进展将持续推动焊材品种结构的 调整，气保护实芯焊丝占焊材的比例，2005 年为 22%，2006 年已到 28%-29%，预计 2010 年将达到 50%左右，而手工焊条将降到30%以 下。 目前，国内从事焊接材料生产的企业比较多，其中电焊条生产 企业大约 300 家，实芯焊丝生产企业200 家，药芯焊丝生产企业20 家，埋狐焊剂生产企业近200 家，焊接材料产量1 万吨以上的有40 多家，其中天津金桥 70 余万吨，天津大桥近50 万吨，四川大西洋集 团 20 万吨，株洲湘江约20 万吨，锦州锦泰 12 万吨，这 5 家的产量 占全国

20、总产量的1/2。但是这些国内企业大多生产低中端产品，即常 规的低碳钢、低合金钢焊接材料，对高强度和特殊性能焊材生产较少。 据国外资料介绍，目前世界上实力最强的焊接材料公司有5 家，这 5 家合计占有中国以外的世界焊接市场43 的份额，在世界焊接材料市 场上举足轻重，详见表5 5 材料。国内焊接大型骨干焊接材料企业， 是中国焊接材料民族工业的希望。 虽然这些企业与国际5 大知名企业 还有一定差距， 但是一些企业在过去几年的经营中，已在不同程度上 实现了资金的积累。 有条件投入较多的资金去更新生产设备、购置先 9 进的检测仪器和研制先进的特种焊材。期待中国有几家大型骨干焊接 材料企业，在生产设备和

21、检测手段上能达到或超过国外知名焊接材料 企业的水平，这样才能使国内外的重点用户及重点工程在采购高效能 焊接材料时，对国产焊接材料品质稳定性增强信任，消除疑虑。 由于全球经济危机的影响， 部分工程和企业已经停产或停工，这 对焊接材料企业的影响也比较大， 但是全球各国都在为走出经济危机 的阴霾而采取各种刺激政策， 这将为企业和行业的整体整合和发展提 供良好的机会。 我国政府为改变国内经济状况，保持稳定增长而出台 了 4 万亿元大投资计划。 发改委主任张平指出， 中央一开始就明确了 投资方向和重点，不去搞一般加工工业，不去搞重复建设，重点锁定 在关注民生和“三农”，搞好基础设施建设，加强生态环境保护

22、，做 好节能减排工作， 同时，要加快推进结构调整和发展方式改变。目前， 这 4 亿元的构成大体如下：民生工程4000 亿元，农村民生工程3700 亿元，基础设施建设15000亿元，社会事业1500 亿元，节能减排和 生态工程 2100亿元，结构调整和技术改造3700亿元，汶川大地震灾 后恢复重建 10000 亿元。 正如温总理所说， 我们应该把这次经济危机转变成机遇，为企业 发展寻求更大的发展商机， 使中国从焊接材料大国转变为焊接材料强 国，除购置先进的生产设备及检测仪器之外，最重要的是企业领导要 更新观念，跟上时代步伐，加大科研投入，引进并建设人才队伍，不 断增强企业实力和创新能力， 争创国

23、际焊接材料名牌， 使企业在档次 和水平上得到提高。经过若干年努力，中国几大焊接材料公司，赶上 10 或超过世界先进焊接水平， 成为世界公认的实力最强的焊接材料公司 之一，增强中国焊接材料行业在国际及国内市场上的竞争力，在科学 发展观指导下， 实现焊接材料行业的可持续发展。经过 510 年的努 力，中国将建设成为钢铁强国及焊接材料强国。 国内外焊接材料的应用及发展趋势苏允海刘政军 现代焊接 2009 年 07 期 随着科学技术的不断发展，焊接技术也在进行不断的创新和发展，这不仅有 利于我国社会经济建设， 还有效的促进了我国现代制造业的发展。目前，人们为 了推动缓解制造技术的创新和发展， 也将许多

24、先进的科学技术和科学理念应用到 其中。下面我们就对我国焊接技术的现状和未来发展趋势进行介绍。 一、我国当前焊接技术的发展现状 目前，在我国社会经济发展的过程中，人们对生活水平的要求也越来越高， 而钢结构材料作为我国城市建设、社会发展的基础材料之一， 人们对其材料性能 的要求也在逐渐的提高， 因此我们在对其进行相关的加工处理施工的时候，人们 就对焊接技术进行严格的要求， 从而使其焊接技术的加工处理效果满足工程设计 的相关要求。 而随着电子信息化时代的到来， 人们也将许多先进的科学技术应用 到了焊接加工技术当中， 从而实现了焊接技术的自动化。这不仅有效的加快了焊 接施工的工作效率， 还大幅的提高了

25、焊接的质量。目前，我们也已经将焊接技术 应用到各个行业当中， 并且还充分的利用了计算机技术和防治设计受到，来对焊 11 接过程中产生的应力变形进行相关的控制。如今，在我国焊接技术创新发展的过 程中，人们已经开始全面的对焊接介绍的内容展开了全面的分析，进而有利于我 国焊接技术的发展。 二、当前我国焊接学科研究成就及进展 1.高品质焊接材料的生产与应用 钢铁生产技术的产生和发展都和焊接技术有着密切的关系，人们可以通过焊 接来对钢铁材料的性能进行全面的提高。但是，在对其进行焊接施工处理的过程 中，施工人员没有严格的按照工程施工的相关标准来对其进行焊接处理，使其自 身结构的平衡性结晶组织出现问题， 那

26、么这就对钢铁焊接材料的品质有着一定的 影响。为此要实现高品质焊接材料的生产，施工人员就要结合相关的焊接要求， 来对其焊接材料、 金属质量以及纯度等各个方面进行严格的控制，尽可能的避免 人们在对金属材料进行焊接加工处理的过程中出现问题。而随着科学技术的不断 进步，人们也将焊接技术应用到了复合合金材料的加工制作当中，这就给我国焊 接技术带来了新的发展空间和挑战。目前，人们在对金属材料进行焊接加工的过 程中，药芯焊丝技术在其中有着十分重要的作用，因此在对其焊接施工前， 施工 人员就要对其进行严格的要求。不过，和国外发达国家相比， 我国在药芯焊丝的 生产技术上还存在着一定的缺陷， 为此我们在对高品质焊

27、接材料进行生产和应用 的过程中，我们还要向发达国家的生产制造工艺多的学习。 2.对无铅连接材料及无铅可靠性技术与标准的突破 随着科学技术的不断发展， 人们也将焊接施工技术应用到了电子电气产品的 加工生产当中。但是， 由于多数电子电气产品中都含铅以及其他的有毒有害物质， 这对周围的生态环境有着极其严重的影响。因此，我们电子工业发展的过程中， 12 就开始对无铅连接材料进行研究开发。近年来，人们在对无铅连接材料进行研究 的过程中，也将许多的先进的科学技术应用的其中，从而通过多种科学技术的有 机结合，来使得无铅连接材料的整体性能进行有效的提高，而且人们还可以在其 中添加适量的微量元素， 来改善无铅连

28、接材料的物理性能，使其可靠性得到明显 的增强。目前，我国在无铅连接材料研发试验中，对其无铅绿色电气电子产品 的开发以及有着重大的突破， 虽然在和西方发达国家之间还存在着较大的差 距，但是我国却有着良好的发展前景，这也在传统焊接施工技术的改革上有着十 分重要的意义。 3.高能束流焊接技术的应用与发展 激光技术在焊接产业中的应用，特别是激光束与电弧的复合，推动了高能束 流焊接技术的迅速发展。 借助于新型激光器的应用， 如激光与钨极惰性气体的复 合、与熔化极惰性气体的复合等，从而取得较好的激光-电弧联合焊的焊接效果。 如百瓦级激光能量与电弧复合技术，对于薄板焊接具有较好的效果， 千瓦级激光 能量与电

29、弧复合技术， 能够充分发挥激光与电弧的性能优势，对于镁合金、 铝合 金、高强钢等材料具有较好的焊接效果；对于万瓦级激光能量与电弧复合技术， 比较适宜对大深度焊缝的焊接，如船板等厚板的焊接要求。 在工业生产中， 采用 12kWCO2 激光或 10kWCO2 光纤激光与熔化极电弧复合技术，来实现对钢板或 筋板的焊接需要。 4.对焊接热过程中的数值模拟与仿真技术的研究 对于焊接热过程中的数值进行模拟与仿真，利用计算机技术来获得焊接过程 中的各类复杂边界条件、 残余应力与变形特征、 热源分布、 以及焊接冶金理论基 13 础数据，如通过对焊接热过程中的准稳态和瞬态数值的模拟与计算，实现了对焊 缝尺寸、热

30、循环参数，以及热影响区域的准确预测，从而改进复合焊技术。 5.对焊接技术自动化与智能化的应用与发展 焊接技术的自动化与智能化已经成为未来焊接产业发展的方向，特别是视觉 传感与跟踪技术的发展， 对焊接过程中的熔滴过渡控制技术的应用，可以实现对 机械、电弧、光等物理信息的准确检测与控制， 从而对待焊接过程智能化的发展。 如常见的焊接跟踪系统多以激光为光源，结合不同的应用领域， 以点式光或条纹 式光来完成焊接过程。 三、我国焊接技术的发展趋势 从我国当前焊接材料的产量来看，虽然从总量上位居世界首位，但产品的结 构与高品质焊接材料的生产却与世界先进国家差距较大，主要表现有：一是在对 焊接材料预处理上缺

31、少专门的技术与体系，如对原材料的筛分与检验， 对混合均 匀度的控制与预烧结处理等； 二是在改善焊条药皮密实度上， 我国的油压式压涂 机的性能还不够完善， 对水玻璃的加入量需求加大，降低了药皮的整体性能； 三 是在生产车间环境治理上， 国外多以密闭方式来进行熔炼焊剂，而我国多以敞开 式进行生产； 四是焊剂生产设备的自动化水平上，在焊剂的成形与颗粒度等方面 还有很大差距；五是在无铅连接材料与连接技术的应用上，与国际领先技术相比， 钎焊理论与应用水平只在部分领域获得成功，在总体技术水平， 以及高端焊接产 品、特种助焊剂方面还有待提升。 浅析我国焊接技术的现状与未来发展作者: 邢万 里科技与企业 20

32、13 年 22 期 14 如今中国已成为全世界绝无仅有的焊接材料 消费大国。 20 年来国内 焊材行业得到了迅速发展，国外焊材企业也纷纷通过输出产品，提供技 术服务和在中国设厂等途径来争夺市场。 激烈的市场竞争显示，利润较低的普通焊接材料，如结422 焊条 、 ER506 气保护焊丝、 HJ431 焊剂等产品，主要是国内企业之间的竞 争;而技术含量较高， 利润也较大的各类特种焊材，面对国外知名企业的 强势，目前大多数国内焊材企业在竞争中处于劣势，存在较大的差距， 所以必须关注中国焊材民族工业今后的发展。 表观差距产品的结构、品种和品质 1.产品结构比例 世界各国的焊材结构比例，迄今没有准确的统

33、计数字。日本2005 年秋季发行的世界焊接新闻英文版，对2004 年一些国家和地区的 焊材需求量 (不是生产量 )和使用比例做出了估计，列于表1。由表 1 可 见，欧洲、北美 (美国和加拿大 )、日本等发达国家，在消费的焊材中， 焊条比例均已小于20% ，欧洲和北美的气保护焊丝使用比例均大于 50%。从表 1 还可见， 由于药芯焊丝在造船中用得多，因此造船量居世 界第一、二名的日本和韩国，药芯焊丝使用比例较大。 应该说明，产品结构不是由焊材厂的生产能力决定的，而是由市场 需求决定的。 但焊材厂应看到市场需求的变化趋势，逐渐调整产品的生 产结构。可以肯定的说，在中国焊材总产量中，焊条的比例将向小

34、于 40%的方向发展。因此现在已供过于求的结422 等普通焊条，必将有 相当的一部分生产能力在市场竞争中被逐渐淘汰。 15 2.品种和品质 近年来，由于 钢材品种及品质的飞跃进步和各行业的技术进展，推 出了一大批升级换代和高性能、高品质的钢材：如用于超临界和超超临 界火力 发电机 组的新型耐热钢 ;用于各行业的超低碳贝氏体高强钢和超 高强钢 ;用于低温液化石油气(LPG)和液化天然气 (LNG) 储罐的低温钢 ;用 于 X70 、X80 和 X100 的高强管线钢 ;用于高层建筑 钢结构 和大跨度钢 桥的高性能高强钢及高强度耐大气腐蚀钢;用于石油精炼设备和加氢裂 化设备的新型高强度耐热钢，以及

35、高性能铁素体不锈钢 和双相不锈钢 等。国外的知名焊材企业都迅速跟进，研制生产了各类高性能的配套焊 接材料。 在这方面，中国焊材行业的差距是明显的，不少焊材不得不依赖外 商的高价产品。 同时还应关注焊材产品在品质稳定性方面的差距，这往往是一些重 点工程在选用焊材时的主要疑虑。应该强调，产品的品质稳定性，是由 焊材厂的生产装备、检测手段和质量管理体系决定的。 中国焊材产品与国外的差距来源：九正 建材网 焊接是一种低成本、高科技连接材料的可靠工艺方法。到目前为止，还没有 另外一种工艺比焊接更为广泛地应用于材料间的连接，并对所焊产品产生更大的 附加值。在国内，无论是从目前焊接设备和材料产量构成比的发展

36、趋势，还是从 焊接设备和材料的制造技术和发展方向上看，我国现化焊接技术已有很大发展, 16 部分产品技术已达到或接近国外先进水平，特别是逆变式焊机技术。 因此无论现 在和将来，焊接都是成功地将各种材料加工成可投入市场产品的首选工艺。焊接 技术已发展成为融材料学、力学、热处理学、冶金学、自动控制学、电子学、检 验学等学科为一体的综合性学科。焊接作为一种现代的先进主导制造工艺技术， 正逐步集成到产品的主寿命过程，即从设计开发、工艺制定、制造生产，到运行 服役、失效分析、维护、再循环等产品的各个阶段。焊接技术从单一的加工工艺 发展成新兴的综合性工程技术，已涉及到原材料、结构设计、焊接工艺方法、焊 接

37、设备及工艺装备、焊接材料、焊接预热处理、切割下料、坡口加工、焊接工艺 制定及相关标准、焊接生产、焊接过程监控和管理、焊后处理和涂装、检验、焊 接环境保护、焊接接头运行等众多技术过程。焊接作为一 种广泛的系统工程， 其应用范围不仅应用于重型机械、电力设备、 石油化工、 交通运输、建筑工程、航天航空等行业，还扩大到电子器件、家用电器、医疗器 械、通讯工程等领域。近些年来我国焊接技术的整体发展水平比较好，表现在： (一)逆变式焊机技术已成熟，正在全国推广应用 逆变式焊机节能 20%30%、省材 80%90%，易实现多功能、自动化和智 能化等突出的优点， 而且我国研发和生产技术已成熟，产量和品种发展很

38、快， 国 家已经把它列入高科技产品目录，根据不完全统计， 连续两年以 43%45%的速 度增长，占各门类焊机总数的7%9%，即接近 1/10。逆变式焊接技术与发展的 大体水平，可归纳如下几点： l、大功率逆变技术增大至1000A 埋弧以及 630A 的手工弧焊 /TIG，电弧气刨 以及 250A 级的空气等离子切割等工艺已成熟应用。 17 2、逆变式 CO2 焊机技术推广打开了一个新局面：逆变式 CO2/MAG/MIG 直 流、脉冲、交流方波焊接设备，通过增大功率(最大 630A)、波形控制、一元化 调节，引弧收弧控制等技术的引入，减少了飞溅，改善了成型，可以部分满足高 档焊接结构的需要。 3

39、、以 DSP为代表的数字化控制技术：已有报道，少数厂家有展出和进入市 场。这标志着我国逆变式高性能焊机技术正逐步与国际水平接轨，但技术水平和 性能有差距。 (二)波控、智能及自动、半自动焊接技术快速发展 自动、半自动气体保护焊机、埋弧焊机、电阻焊机等产品，是实现优质、高 效焊接工艺的必备条件，20002002年 CO2/MIG/MAG 焊机产量，占总产量1 1%13%，比上年增长 26%63%，埋弧焊产量增长107%150%。2000年我 国点弧焊机器人已达到980 台。 通过模糊控制、神经网络、传感器、数据库(专家系统 )、IC 卡、数字化控制 对焊接电流进行精细和智能调节，把焊接“粗活“做

40、细、做精、做快等等，科研水 平达到或接近国外先进水平，但在实际应用上，与国外的差距较大。 (三)成套、专用焊接设备整体制造能力与水平较大提高，发展出现较好的势 头 近年来，由于用户更高的要求，我国成套、专用焊接设备不仅整体制造能力 与水平较大提高，还在基础件、配套件的选用方面下了功夫，并有许多新突破， 通用产品部分已接近或达到国外水的水平，但是特种焊接设备和重大装备的生产 水平不能满足国内用户的需求，进口额度有增无减， 达近 3 亿美元，与我国焊机 年产总值相当。 18 (四)焊接材料生产水平迅速增长，产品结构变化大 我国焊丝产量从 19952000年的 63 万吨增至 109万吨，其中，实芯

41、焊丝从 6 万吨增至 11万吨；埋弧焊丝从 2.3 万吨增至 6 万吨。可见，焊丝生产与焊条比 有较大幅度的增长， 从而推动了半自动、 自动焊方法的推广。 尤其是大型或特大 焊接结构厂，焊丝和自动化使用已达78%。2000 年我国焊丝用量为109 万吨， 完成的焊接结构 4590 万吨，占钢材产量的35%，焊材产量与钢材产量之比为0. 83%，大于世界发展中国家的比例(0.65%0.8%)。 然而我国焊接行业与发达国家的差距还很大，尤其在高新技术的应用上差距 更大，表现在： 1、焊接材料 焊接材料生产的发展趋势应为：焊条产量逐年减少，气体保护焊丝产量逐年 增加。而我国焊接材料产品结构不合理，2

42、000 年焊条产量约占 77 %，气体保护 焊丝约占 10%。说明我国使用手工电弧焊的比重仍然很大。 气体保护实芯焊丝、埋弧焊丝品种较少，碳钢、低合金钢焊丝的数量和质量 基本能满足国内应用企业的要求，但中合金钢、 高合金钢、 镍基合金以及其他合 金焊丝的品种很少。新型焊接材料开发缓慢，压力容器和电站锅炉使用的新材 料国内没有匹配的焊接材料，只能通过从国外进口。 2、焊接装备 焊接设备结构不合理 在电弧焊机中交流弧焊机所占比例仍较大，高耗能的旋转式直流焊机仍占有 一定的比例， CO2 焊机所占比例还有待提高。 19 焊接设备的自动、半自动化程度不高 以电弧焊机为例， 自动、半自动焊机所占比例较小

43、， 19962000年统计结果， 自动、半自动焊机仅占电弧焊机的1025%。 数控切割机的制造已形成一定的规模，但配套的等离子切割电源还要大量 进口，专用的数控切割设备品种不多。 焊接机器人制造能力、制造水平和推广应用有待进一步提高。 国内投产使用的焊接机器人绝大部分从国外进口，国内一些科研院所和制造 厂家具有一定的焊接机器人设计和制造能力，但是没有形成产品的商品化。 与日 本、美国、西欧等工业发达国家相比较，焊接机器人的数量极少，据统计2000 年全国焊接机器人的数量不到1000 台，焊接机器人的正常运行率不理想。 (5)焊接装备水平相对落后 我国在特种焊机、成套设备及其他焊接装备方面发展较

44、慢，满足不了焊接生 产的需要。很多国产新型焊接设备自行研制开发的少，仿制、组装的多。 (6)焊接设备、TIG、CO2焊枪和配件制造的自动化程度不高，手工作业较多， 产品性能稳定性和一次合格率有待提高。 3、焊接技术应用方面 焊接技术应用不广、数量不多 在世界工程技术界已公认将焊接结构用钢量作为衡量一个国家工业发达及 焊接技术先进的主要指标。全世界平均45的钢材要经过焊接才能成为投入市 场的产品。据资料介绍世界工业发达国家焊接结构用钢量占本国钢产量的60 20 以上。19962000年随着我国工业现代化的高速发展，许多重型结构如电站锅炉、 压力容器、船舶、建筑工程、冶金装备、重型机械等都趋于大型

45、化、规模化、高 效化，焊接结构用钢量将大幅度上升。据不完全统计2000 年我国焊接结构用钢 在 6000 万吨左右，约占我国钢材消耗量的45以上，正接近、超过世界的平均 水平。 在大型机床、阀门制造中，以焊代铸、以锻焊代铸的技术应加快开发并逐步 推广使用，在大型建筑钢架、 铁路及公路桥梁和城市交通建设中应该进一步扩大 焊接技术的应用。焊接生产机械化、自动化水平低 为提高生产率、降低工人劳动强度，国外焊接生产机械化、自动化已达到很 高程度，而我国手工焊所占比例却很大。按焊丝与焊接材料的比来计算机械化、 自动化的比例， 1999年日本为 80.6%，西欧为 74%，美国为 71%，2000 年我国

46、 为 23%。 从生产工艺装备看， 近年来我国生产了一些成套的焊接工艺装备和焊接生产 线，也有的厂家从国外引进了一些设备，数量远不能满足国内工业生产的需要。 计算机在焊接生产工艺中的应用， 国外较普遍，可用于；双丝焊的特点如下： ； (1)焊接速度高； (2)对于厚板可以提高焊丝熔敷率，因为双丝焊大多；(3)焊接质 量好； (4)焊缝成形美观、平坦； (5)可用于低碳钢、普低钢、不锈钢和铝等金属 材料；目前双丝焊主要有两种方式：一种是Twinarc 法；由图可以看出Twinarc 法中，两根焊丝共用一个；焊接设备的基本组成类似，都是 计算机在焊接生产工艺中的应用，国外较普遍，可用于焊接过程规范

47、参数的 控制，还可用于整条生产线、焊机的群控，还可根据材料厚度自动选择、预置焊 21 接规范，对焊接过程实现自适应控制、最佳控制和智能控制。 日本生产的微处理 控制的焊机，具有电流、电压、弧坑处理、焊丝直径选择等90 多种规范参数的 存储和再现功能，美、德、法等国家生产了许多由计算机控制的焊机和生产线， 并建立了焊接专家系统。我国计算机在焊接中的应用工作起步较晚，经“九五“ 期间的研制，取得了很好的进展， 但很多没有达到生产实用的水平， 与国外相比， 相差甚远，这也是今后提高焊接技术水平、实现机械化、自动化的课题之一。 例如：双丝埋弧焊具有高效、节能、价廉、可见性好、便于使用等优点，所以8 0

48、 年代中期，在国际上已成为主要焊接方法。而且在先进工业国家的应用比例 越来越大，如日本已达80%，欧美已达 50%60%的比例，然而在我国因为双 丝焊工艺较为复杂， 所以国内许多厂家都从国外购买了设备，并用于生产。 但是 关于其理论研究尚处于空白。 关于设备研制， 由于它不是一台简单的焊机，往往 是以焊接机器人为平台的一整套系统，这种配套生产方式， 目前我国只有少数厂 家有适应能力。 而且由于缺乏必要的技术支持，至今国内还没有厂家生产。 这就 需要国家给予必要的支持， 加强研究力度。 目前，北京工业大学焊接设备研究与 开发中心正在这方面开展研究工作。 双丝焊的特点如下： (1)焊接速度高。体现

49、在焊接薄板时，可以提高焊接速度达到36m/min，比 常规单丝焊法提高 510 倍。 (2)对于厚板可以提高焊丝熔敷率，因为双丝焊大多采用1.2mm 的细焊丝， 由于使用较大的焊接电流， 提高了焊丝干伸长部分的电阻热，提高了焊接电流的 利用率，也就是提高了焊丝的熔化系数。 (3)焊接质量好。焊接铝合金时，可减少气孔量。 22 (4)焊缝成形美观、平坦。 (5)可用于低碳钢、普低钢、不锈钢和铝等金属材料。 目前双丝焊主要有两种方式：一种是Twin arc 法，另一种为 Tandem法，其 工作原理如图所示： 由图可以看出 Twin arc 法中， 两根焊丝共用一个的导电嘴和共用一个气体喷 嘴。 焊接设备的基本组成类似，都是由两个焊接电源、两个送丝机和一个共用的 送双丝的电缆。为了防止同相位的两个电弧的相互干扰，常采用脉冲MIG/ 脉冲