制造业的发展及其相应的焊接材料

制造业的发展及其相应的焊接材料

摘要：本文重点介绍了今后焊接材料在能源、交通、船舶、建筑、石化和军工

等领域的应用前景。21世纪随新一代超级钢的问世，焊接材料将发生重大变革，

同时焊接材料的可持续发展应引起重视。

关键词：焊接材料焊接技术制造业

焊接技术是制造业的重要加工手段。制造业特别是装备结构的制造业都必须

通过材料加工才能制成用途不同的各类装备和结构，此外，在国防建设中各种装

备的制造技术更为重要。以上各类装备结构的制造，都必须有一流的制造技术，

特别是焊接技术。这里要特别强调的是焊接材料的重要性。正如一件漂亮的衣服，虽然买了好的布料，但没有好的线是难以做成的。随着国家经济建设的日益发展，今后将在以下领域对焊接材料提出更多的要求：

1.火电。我国的煤资源很丰富，是世界产煤最多的国家。目前我国的火电机

组主要是300MW～600MW级的。锅炉压力容器、过热钢管的厚度有的可达60-110mm,都是一些耐热、耐蠕变钢。此外，还有些奥氏体钢USU321,USU347等。

这类钢大部分是引进的，其配套的焊接材料几乎全部进口。

2.水电。我国水电资源居世界之首，至1998年水电的装机容量为58000MW，占全国发电总量的2

3.2%，居世界第二位。预计2010年将达到全国装机容量的30%。除现在正在建设的三峡电站(700MW×26=18200MW)、二滩电站

(550MW×6=3300MW)和小浪底电站之外，在我国金沙江建设四座梯级水电站(向

家坝、溪洛渡、虎跳峡、白鹤滩)，总装机容量38500MW，相当于两个三峡电站。建设水电站是用钢的大户，当然也是消耗焊材的大户，目前是以手工焊条和埋弧

焊丝、焊剂为主，逐渐向CO2气保护实芯和药芯焊丝方面发展，多为碱性焊条、

焊剂和高强高韧的实芯焊丝、药芯焊丝。

3.核电。当今核电是世界电力发展的趋势。据不完全统计，全世界共有核电

站443座(2001年)，约占世界总电量的1/4。我国的核电起步比较晚，90年代建

成了自行设计、安装运行的秦山电站(300MW)，其后是大亚湾核电站(2×984MW)、秦山二期(2×600MW)、秦山三期(2×1000MW)以及近期建成的岭奥核电站

(4×1000MW)，总共10400MW，只是我国总装机容量的3.8%。核电站的建造比水

电站和火电站要复杂得多，除了材料要高强高韧之外，还必须考虑核辐射、耐腐

蚀和经受冲击磨损的问题。因此在材质上除一般高强钢、耐热钢之外，还有不锈钢、镍基合金1ncone1600、1ncoloy800以及在低合金钢上堆焊奥氏体、铁素体不

锈钢或堆焊镍基合金等。另外，核电站的维修也十分复杂，甚至比建设核电站还难，这里不再介绍。

舰船制造近年来我国舰船的发展很快。由于采用了高效CO2气保护焊(包括

实芯焊丝和药芯焊丝)和其他高效焊接方法，以及提高了自动化水平，2002年我

国的造船量约450万吨，预计2005年我国的造船可超过700万吨，消耗钢材约200万吨，需要各类焊接材料约15万吨，其中药芯焊丝约4万吨。此外，由于海军的需要，各类舰船建造需要各种高强高韧焊材数万吨。造船业的快速发展，必

然要发展相应的配套焊材，不仅数量增多，品种和性能也有很高的要求，特别得

造舰船、潜艇方面所需的焊材有更高的要求。

石油化工是以天然气、石油气为原料，经过裂解、分离、合成等工艺，生产

出多种工农业所需的产品。制取这些产品所用装置、设备都十分复杂，经受高温、深冷、高压及各种介质的腐蚀环境下工作，有各种反应器、分离器、存储器及压

力容器等。此外还有一些管线、塔类结构，使用材料也种类繁多。所采用的焊接

工艺复杂，质量要求高，而且设备装置都是在现场工地进行，环境恶劣，施工困难，自动化水平低。所采用的焊接方法多为焊条电弧焊、MAG、MIG及埋弧焊等。所用焊接材料有各类焊条、实心焊丝、药芯焊丝、埋弧焊丝等。

冶金装备及工程机械、大型连铸设备、大型轧钢机、贮氧罐、重型龙门吊车

一般皆为厚板结构，除一般手工焊条之外，多采用埋弧焊、CO2气保护实芯及药

芯焊丝的MAG焊，以及窄间隙焊等。所用焊材多数为一般结构钢的焊条、焊丝，但也有少量的耐热钢、抗氧化、抗蠕变的CrMoV钢焊材及Cr5Mo钢25-20耐热

钢焊材等。工程机械的焊接（装载机、挖掘机、压路机、重型矿山车等）多为超

高强钢，其抗拉强度都在900～1500Mpa，所用焊材多为手工焊条，如J857、

J9070r、J107等。对焊件要求预热较高的温度（200℃～300℃）焊后缓冷或后热500℃左右处理。近年来开发出超高强钢的药芯焊丝，正在推广应用。

早在上个世纪90年代我国就制定了“超级钢计划”，即“973”计划，就是把碳

素钢、低合金钢和合金结构钢在基本不改变化学成分的条件下，经精炼、稍加微

量元素，采用控冷控轧之后，可使强度提高一倍，韧性也有所提高。如16Mn钢，可由原σb=500Mpa提高到1000Mpa。新一代超级钢目前正处在试验研究阶段，

预计2010～2020年间可批量投放市场，届时将会引起焊接技术和焊接材料发生

重大变革。因为超级钢是经微合金化、控冷控轧的“超细晶粒钢”，焊接时热影响

区的晶粒长大会降低强度和韧性。为解决上述问题，一方面要开发热能集中、减

少热影响宽度的焊接方法及工艺，另一方面要开发研制新型高强高韧焊接材料，

如超低碳贝氏体或超低碳马氏体熔敷金属的焊接材料。

参考文献

[1]制造业发展趋势与中国制造业发展战略的选择.2007，8，15。

[2]浅谈我国制造业信息化的途径探索.2007，7，31。