试谈焊接材料发展

我国粗钢及焊接材料产量连续13年均居世界首位，近几年我国粗钢产量占世界总产量的1/3以上；焊接材料产量占世界总产量的1/2以上。

因此中国已成为世界最大的焊接材料研发、生产、销售和使用基地，焊接材料及焊接技术在中国具有广阔的发展空间。

近年我国粗钢产量及主要焊接材料产量统计结果见表1及图2。

表1 近年我国粗钢及主要焊接材料产量和占有量产量（万吨）材料类别图2 近年我国主要焊接材料产量在今后的10年，中国钢材及焊材的消费量仍有持续增长的趋势。

钢材品质的提升及品种的完善，各类装备制造业、基础设施和重点工程的品质提升，对焊接材料都提出更高的技术要求，例如重型机械、石油化工、管线容器、核电水电、道桥车辆、舰船宇航和大型建筑工程等。

在工业化和城镇化发展的大环境下，敦促着焊接钢种及焊接材料的更新换代，鞭策着焊接技术的飞速发展。

焊接材料产品的发展战略逐步转移，由自动化程度较高的高效智能型产品逐步替代手工型产品，手工电焊条产品逐步向高强、高韧、低氢、环保方向发展，以满足不同钢种，不同焊接结构，不同服役条件下的不同焊接技术要求。

开发研制节能减排、高效优质的新型焊接材料势在必行。

第一部分从电焊条的发展历程看焊接技术的进步1．电焊条行业的发展现状经过六十年的发展，目前国内焊条生产量已占全球产量近70%，已成为全球焊条生产大国。

近十年来由于我国市场对高品质多品种焊条需求的不断扩大，国外焊接材料生产企业又大举进入国内建厂，中国已成为全球焊条的生产制造基地。

1.1从埃森展看电焊条行业发展状况在十四届北京埃森展会上国内外65家焊条生产企业参加了展会，其中国外及台资参展企业16家，我国参展企业占国内焊条产能的80%左右，基本代表了当今全球焊接材料的科研和产品制造水平。

我国获得生产许可证的电焊条生产企业已经接近300家，电焊条生产能力超过200万吨，远远超过市场需求。

2008年，我国在统计范围内的79家企业共计生产电焊条185万吨，我国1996年以来电焊条的增长情况见图1-1，可以看出我国电焊条的增速已经减缓，消费量已近顶点，随着焊接自动化程度的不断提升，电焊条的比例还将继续下降，绝对消费量也将会呈现逐渐下降趋势。

图1-2是我国同部分国家和地区焊条消耗比例的对比. 从中可看出：美国、欧洲、日本等发达国家电焊条比例在2004年占整个焊材产量比例还不到20% 。

图1-1 近年电焊条消耗量及其比例1.2电焊条产品结构及国内外对比尽管近年来我国焊接自动化发展速度非常迅猛，但国内电焊条比例仍然近50%，而美国、欧州和日本等发达国家电焊条比例都已不到20%。

我国各类电焊条产量及比例见表1-1。

可以看出：我国酸性碳钢焊条仍占绝对优势，比例达87.6%。

而日本碳钢焊条的比例2008年只占电焊条总量的66.7%。

表1-1 2008年我国各类电焊条产量及其比例图1-2同部分国家和地区焊条消耗比例的对比2.电焊条新产品技术发展动态2.1高强高韧性焊条近年来,冶金工业技术进步很快。

随着控轧、控冷和炉外精练技术的应用，使各类结构钢材的强度、韧性和纯洁度有了很大提升。

对焊接材料的韧性和抗裂性能提出了更高要求。

基于这种转变，焊接材料韧性水平需要一个技术跨越才能满足现代焊接结构的要求，国外多家厂商展出了这方面产品，在国内一些焊接材料企业的展台上也展出了强度600-1000MPa级的超低氢高韧性焊条系列产品，其熔敷金属的塑韧性水平、扩散氢含量和纯净度达到国外水平。

产品已成功用于重大军事工程、奥运“鸟巢”工程、三峡工程等重大水利工程、工程机械，矿山机械焊接。

2.2新型耐热钢焊条这是当前电力工业建设中的一个热点，国外几家名牌企业已连续几年在北京埃森展会上展出了与超临界、超超临界机组配套的新型耐热钢焊条。

国内在新型耐热钢焊条研究方面，也取得重要技术成果，已开发出用于T／P23、T／P24、T／P91、T／P92钢焊接的电焊条产品，其熔敷金属高温抗蠕变和焊接工艺性能与国外产品性能相当。

已具备与超临界超超临界机组焊接的配套能力。

2.3新型不锈钢焊条不少国内外企业都展出了双相不锈钢、超级双相不锈钢、控氮不锈钢、高温耐热不锈钢、超低碳不锈钢和高温耐热不锈钢等新型焊条。

2.4 耐火耐候高性能高层建筑钢用焊条美国911事件世贸大楼的着火倒塌，警醒人们对如何提高高层建筑用钢的耐火性能问题的关注。

武钢顺应了此要求，自主开发成功的填补了国内空白，具有国际领先水平的高性能WGJ510C2耐火耐候钢。

为解决高性能WGJ510C2耐火耐候钢焊接材料的配套问题，国内已开发出配套的焊条并应用于大型高层建筑钢结构工程建造。

2.5管线钢焊条这方面国外名牌企业的产品已用于我国的管线焊接工程。

目前国内已具备X80及以下的低氢焊条和X70及以下纤维素焊的产品配套能力，并批量出口。

2.6大型原油储罐高强钢焊条为确立国家石油战略储备基地的建设，国家发改委组织国内主要钢铁企业和焊接材料企业进行了技术攻关。

目前10万立方及以上大型原油储备罐建造用高强钢焊条，主要是国产焊条，并批量出口。

2.7抗氢钢焊接材料炼油装置和天然气集输、脱硫工程结构对抗硫化氢和应力腐蚀提出了较高要求，工程装备和管路系统采用16MnR（HIC）或20（HIC）建造，对焊接材料熔敷成分有严格要求，尤其要求S≤0.006%，P≤0.008%，并要求有较低的屈强比，国内开发的抗氢钢焊条已大量用于高含硫气田开发、石油化工装置建造。

2.8 深冷工程焊接材料欧州和日本3.5Ni钢和9Ni钢焊条已在这几年展会中展出,并在我国工程中使用。

我国主要焊条企业这次也展出了与9Ni钢配套的镍-铬-钼，镍-铬-铁和奥氏体合金系焊条产品，技术水平与国外相当。

2.9铁道车辆用焊接材料铁路运输业的高速发展为采用新技术创造了条件，铁道车辆建造用钢经历了从普通碳钢到具有优良的抗大气腐蚀性的耐侯钢、特种物料腐蚀性能的高强耐候钢和TCS铁素体不锈钢，国内已具备覆盖了50、55、60公斤级铁道车辆用焊条和TCS不锈钢焊条的商品化配套能力。

成为本次展会的一个亮点。

3．电焊条的市场需求分析随着国内自动化焊接技术的发展，普通碳钢电焊条产品的需求已呈下降趋势，但高性能和特种电焊条产品的品种和数量仍在增长。

从这次展会看，目前低氢立向下行焊条、抗回火脆性耐热钢焊条、尿素级不锈钢焊条、大线量高韧性低氢焊条、超级奥氏体不锈钢焊条,高温耐热不锈钢焊条等特殊产品国外名牌焊条生产企业仍将具有优势。

但国内优势企业正在迎头赶上，是今后市场竞争的热点。

至于国内低端焊条产品，目前在国际市场仍具有价格竞争优势。

4．电焊条产业存在的问题及发展方向4.1产品品质的差距国内企业产品品质的差距主要在外观质量方面表现为：焊条外表粗糙、印字不清晰；焊接工艺性能方面镍基、不锈钢等特殊产品成型不佳，抗裂性能不足。

理化性能方面高强度钢焊条大线能量条件下低温冲击韧性储备不足、屈服强度保证值工艺窗口值小，硫磷等杂质元素偏高；铬钼系耐热钢回火脆性敏化元素含量高，品种单一、产品细分不够，超低碳不锈钢C含量及P含量过高、抗裂性存在差距；铁素体不锈钢产品技术上仍需突破，抗裂性和塑韧性尚需改善。

4.2电焊条产业存在的管理问题低价竞争制约了电焊条的档次提升，投入不足制约了产品性能稳定性控制。

资源整合或跨行业的合作不完善，制约了高端产品的发展速度。

4.3电焊条产业的发展方向在可预期的将来电焊条将向强度更高，韧性更好，抗裂性更优，操作更简便,资源更加节约，焊接效率更高，产品用途更加细分、产品使用更加节能环保方向发展。

普通碳钢焊条将逐步减少，500MPa 级低合金钢焊条会有较大发展。

在产品适应性和使用环境条件等产品的二次开发需要加强，这也将成为国内焊接材料企业的重要工作方向。

第二部分从气保焊实芯焊丝的增长看焊接自动化水平的提高1.气保焊用实心焊丝行业的发展现状1.1 气保焊用实心焊丝的产量和使用量持续增加气保护焊用实心焊丝是本次展会的一个热点，参展高达81家，为各类焊材参展商之冠，从上世纪九十年代以来，美国、欧州、日本的气保护实心焊丝使用比例，一直居各类焊材之首，占35-50%。

近年来，我国气保焊用实心焊丝产能和产量不断增长、质量持续改善、品种日渐增加。

我国现有气保焊用实心焊丝生产企业200余家。

年产能在5-10万吨以上的气保焊实心焊丝骨干企业群已初步形成。

我国气保焊用实心焊丝近10年的产量列于图2-1。

由图可以看出，我国气体保护用实心焊丝的产量持续增长，年平均增长率在30%以上。

占全部焊材的比例由10%提高到30%，表明我国焊接机械化、自动化率在不断的提高。

图2-1 近10年我国气保护用实心焊丝产量情况1.2气保护用实心焊丝的应用面不断扩大我国部分行业实心焊丝的年使用量情况见表2-1。

表2-1我国部分行业实心焊丝的年使用量（单位：万吨）我国气体保护焊实心焊丝已经得到了广泛的应用，大型船舶制造、奥运会鸟巢工程、西气东输管线建设、10万立方大型储罐等重点工程项目中，都可见到国产焊丝的踪影。

1.3普通焊丝出口量有所增长在2008年焊材出口统计中，气保焊实心焊丝ER70S-6等品种出口15万吨，出口量约占焊材总出口量的39.5%，已接近传统出口产品酸性焊条的比例（占41.1%），这标志着我国的气体保护焊实心焊丝的质量已得到国外的质量认可，接近和达到国外同类产品的水平。

近5年我国气保护用实心焊丝出口情况见图2-2。

图2-2 我国气保护用实心焊丝出口情况2．气保护焊实心焊丝的技术进步这次展会上十多家国外厂商展出了多品种的各类焊丝，在我国的销售量也在增长。

神钢又推出了MIG焊丝新品种MG-50CH，它除了具有Si、Mn等适量合金元素外，还添加了适量的Ti+Zr（约含0.05%）元素，使电弧燃烧稳定，熔滴的过渡颗粒进一步细化，飞溅大幅降低，特别适用于平焊。

国内大桥公司和华通公司研制成功气保护低合金高强钢实心焊丝（C-Mn-Ni-Mo-Ti合金系统），已成功用于西气东输二线X80管线钢的焊接。

在实心焊丝的制造工艺上，前几年国外推出的不镀铜、而采用特殊涂层的焊丝制造工艺，国内也有类似的产品推出，但这种焊丝对导电嘴磨损较大和承载大电流的能力较差的问题尚需进一步解决。

3.气体保护焊实心焊丝行业存在的问题及给与我们的启示3.1气体保护焊实心焊丝品种有待完善与往届埃森焊接展相比，本届展会上，实心焊丝方面没有引起特别关注的新产品和新工艺的出现。

比较和分析国外焊材企业的产品资料，在实心焊丝产品品种方面，我们还存在数量少等问题。

表2-2为我国焊丝生产企业的气保护实心焊丝产品品种与日本神钢生产的相应产品品种的比较。

表2-2 国内外实心焊丝品种数量比较表由此可见：（1）与神钢相比，我国生产的气体保护焊实心焊丝品种较少。

整体上看，特别是“耐热钢”及“低碳钢及490MPa高强钢”的品种要远远少于神钢的品种。