談談我國焊接材料產(chǎn)業(yè)的結構調整

一、前言

焊接材料是金屬材料（主要是鋼鐵材料）的“針線”，裝備制造業(yè)、尤其是造船工業(yè)離不開焊接材料。

當前我國處于工業(yè)化發(fā)展中期，伴隨著經(jīng)濟建設的進程，我國城市化建設的步伐逐漸加快。焊接結構的廣泛應用，焊接用鋼的高強化、輕量化、高純潔凈化、細晶微合金化的發(fā)展，推動了焊接材料向高強、高韌、低硫磷、節(jié)能環(huán)保、高效自動化方向發(fā)展。

我國粗鋼及焊接材料產(chǎn)量連續(xù)多年居世界首位。近幾年我國粗鋼年產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量1/3以上；焊接材料年產(chǎn)量約400萬噸左右，占世界總產(chǎn)量1/2以上。中國已是世界最大的焊接材料生產(chǎn)、銷售和使用基地，焊接材料產(chǎn)業(yè)在中國具有廣闊的發(fā)展前景。

隨著各類裝備制造業(yè)、基礎設施和重點工程品質要求的提升，鋼材的品質也在提升及品種更加完善，這對焊接材料的配套提出更高的技術要求，研制開發(fā)高效優(yōu)質、節(jié)能減排的新型焊接材料勢在必行。

二、我國焊接材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結構現(xiàn)狀與調整

（一）我國焊接材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結構現(xiàn)狀

焊接材料包括電焊條、焊絲（包括實心焊絲與藥芯焊絲等）、埋弧自動焊用焊絲+焊劑等。其中電焊條主要是人工焊接，其它則可進行自動與半自動焊接。因此電焊條在全部焊接材料產(chǎn)量中所占的比重可以衡量一個國家焊接自動化的程度。手工焊條產(chǎn)品不僅焊接效率低下，而且能耗高、污染較大，容易引起較大的焊接變形等。雖然近年我國焊接自動化發(fā)展速度較快，但電焊條產(chǎn)量仍然占焊材總產(chǎn)量的比例仍近50%，而美國、歐洲和日本等發(fā)達國家和地區(qū)的電焊條產(chǎn)量已不足20%。我國各類電焊條中，低檔次的酸性碳鋼焊條仍占絕對優(yōu)勢，比例高達90%，而我國企業(yè)普遍使用的高端高附加值的焊條產(chǎn)品目前還多是國外品牌。這種產(chǎn)業(yè)結構狀況必須盡快改變。

（二）我國焊接材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結構分析

1、手工焊條

我國手工焊條產(chǎn)量目前已占全球近70%，成為手工焊條生產(chǎn)大國。隨著國內自動化焊接技術的發(fā)展，雖普通碳鋼電焊條產(chǎn)品的需求已呈下降趨勢，但高性能和特種電焊條的品種、數(shù)量仍在增長。目前在低氫立向下焊條、抗回火脆性耐熱鋼焊條、尿素級不銹鋼焊條、大線能量高韌性低氫焊條、超級奧氏體不銹鋼焊條、高溫耐熱不銹鋼焊條等特種焊條領域，國外名牌生產(chǎn)企業(yè)仍具優(yōu)勢。這恰恰是我國焊條產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結構的調整方向。

2、氣保焊用實心焊絲

我國氣保焊用實心焊絲近10年的產(chǎn)量持續(xù)增長，年平均增長率在30%以上，占全部焊材的比例由10%提高到30%，表明我國焊接機械化、自動化率在不斷提高。

與國外相比，我國存在實心焊絲品種少等問題，特別是耐熱鋼及多用途MIG焊絲等，故在許多生產(chǎn)領域我國只得進口此類焊絲。

國產(chǎn)實心焊絲品種不足，阻礙了一些重大工程采用氣保護焊實心焊絲的國產(chǎn)化進程。突出的問題在于我國實心焊絲生產(chǎn)企業(yè)多數(shù)為金屬制品的加工企業(yè)，由于自身不能生產(chǎn)焊絲盤元，所以焊絲品種受到上游鋼廠制約。因此，要想從根本上解決焊絲品種的多樣化及高純度優(yōu)質焊絲的供應，焊絲生產(chǎn)企業(yè)需要進一步與鋼廠形成戰(zhàn)略合作關系，這是焊絲行業(yè)發(fā)展急需解決的問題。

3、埋弧自動焊焊接材料

埋弧焊從20世紀50年代發(fā)展以來，作為最早獲得應用的機械化焊接方法，近年來取得了長足的技術進步。除焊機向自動化、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展外，埋弧焊絲和焊劑也經(jīng)歷了幾次更新?lián)Q代的歷程。近年來，我國埋弧焊材產(chǎn)量在焊接材料總量中所占比例基本穩(wěn)定在10%左右，這個比例與國外基本一致。

我國的埋弧焊絲生產(chǎn)，特別是高等級、高附加值埋弧焊絲的生產(chǎn)與上述氣保護實心焊絲一樣受到上游鋼廠制約，鋼廠較難做到與焊材同步發(fā)展。因此，埋弧焊絲的發(fā)展方向也是與鋼廠聯(lián)合，開發(fā)研制各種強度級別的低碳高韌高強鋼焊絲，或者是發(fā)展金屬粉芯埋弧焊絲。其配套焊劑的研發(fā)要從提高低溫沖擊韌性入手，細化晶粒，獲得針狀鐵素體組織，解決埋弧焊時大線能量造成的組織粗大問題。

特種不銹鋼配套焊劑、特種耐熱鋼配套焊劑（特種耐熱鋼廣泛應用于鍋爐壓力容器的焊接，目前國內缺乏高效優(yōu)質的特種耐熱鋼配套埋弧焊劑）等需要盡快推向市場。

4、藥芯焊絲

比較而言，藥芯焊絲是焊接材料中的新秀。近10年來，中國的藥芯焊絲產(chǎn)業(yè)已取得突飛猛進的發(fā)展。2007年開始，中國的藥芯焊絲總產(chǎn)量居世界第一。

作為藥芯焊絲的核心技術——藥芯配方，我國目前的藥芯焊絲配方主要是通過兩個途徑獲得的：即一是在引進國外藥芯焊絲生產(chǎn)設備的同時引進其配方；二是對照國外公開專利進行研仿。這些或引進或研仿的藥芯焊絲配方都屬于上世紀80年代由日本人所發(fā)明的酸性鈦型渣系體系。這個渣系體系的藥芯焊絲的突出優(yōu)點是全位置焊接性能優(yōu)良而深受焊工歡迎。但存在抗裂性及抗氣孔性差等問題，故使得這個渣系藥芯焊絲的檔次較低，其應用面十分窄小，基本僅適合焊接船用B級鋼等。因此，藥芯焊絲在我國整個焊接材料中的所占的份額較少，如2008年藥芯焊絲在我國整個焊接材料中所占的份額僅為約9.1%，而同年日本藥芯焊絲產(chǎn)量占焊材總產(chǎn)量的36%—37%，韓國則占52%。因此，我國若要將藥芯焊絲的檔次提高，必須盡快擴大應用面并研發(fā)開拓新型渣系。

5、有色金屬焊接材料

進入21世紀，我國有色金屬產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，生產(chǎn)和消費規(guī)模不斷擴大，已成為全球最大的有色金屬生產(chǎn)和消費國。我國鋁基焊材消費量居世界首位，銅及銅合金焊絲的產(chǎn)量已近萬噸，也居世界首位。

我國生產(chǎn)的鋁及鋁合金焊絲產(chǎn)量雖大，但質量上仍與國外產(chǎn)品有不少差距。表現(xiàn)為焊縫的力學性能及焊絲表面光潔度不及國外名牌產(chǎn)品。因此，對技術要求較高的焊接結構和有色金屬焊接材料仍依賴進口。而鎳及鎳合金焊材雖用量不大，但在防腐蝕、耐高溫方面發(fā)揮著重要作用，主要應用于核電、海上石油及天然氣開采和提煉裝置、鍋爐、化工、電廠、航空、汽車等行業(yè)。除應用于鑄鐵焊接的純鎳、鎳鐵等電焊條外，國內鎳及鎳合金焊材市場基本上由國外廠商控制。我國高技術鎳基焊材產(chǎn)品缺乏，多依賴進口。endprint

有色金屬焊接材料的挑戰(zhàn)與機遇在于，在鋁及鋁合金焊絲方面，應注重焊絲外在質量和內在品質的提升，優(yōu)化產(chǎn)品，減少進口，擴大出口。在鎳及鎳合金焊絲方面，應加快關鍵技術的掌握，盡快由國產(chǎn)替代進口。

6、堆焊焊接材料

堆焊焊接材料是用在金屬表面堆焊，以達到耐磨損、耐沖擊等的技術要求。

堆焊是表面工程中的一個重要分支，它可以在普通材質的基礎上制備出需要的耐磨或耐熱、耐腐蝕等特種性能的堆焊層，在節(jié)能、節(jié)材、保護環(huán)境方面展示了巨大的效益，在國家建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會以及發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的進程中，堆焊技術有廣闊的發(fā)展前景。

進入21世紀，堆焊藥芯焊絲年產(chǎn)量已占國內堆焊材料總量的5%以上，年產(chǎn)達數(shù)萬噸，目前產(chǎn)銷量仍在快速增長，已形成規(guī)模產(chǎn)業(yè)。其應用主要集中在鋼廠軋輥、火電廠磨煤輥及磨盤、水泥廠水泥立磨及磨盤堆焊，以及大面積復層耐磨鋼板的堆焊制造等。

堆焊焊接材料的挑戰(zhàn)與機遇在于近年來高效、優(yōu)質堆焊技術已成為堆焊領域重要的研究方向，以激光堆焊、電子束堆焊、聚焦光束表面堆焊等高能束堆焊技術為代表的新技術，成為國內學者的研究熱點，新的堆焊技術手段和過程控制智能化的發(fā)展，推動了堆焊技術向成形精確化發(fā)展。

綜上所述，以低端產(chǎn)品為主，產(chǎn)品品種偏少是我國焊接材料產(chǎn)品目前的結構特征。

三、焊接材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結構調整對下游制造業(yè)的重要意義

從以上對焊接材料產(chǎn)業(yè)不同領域的現(xiàn)狀分析可見，開發(fā)高端產(chǎn)品、豐富焊接材料品種已成為我國焊接材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結構的調整方向。這也是下游制造業(yè)對焊接材料產(chǎn)業(yè)的期待。以造船工程為例，船體不同部位往往選擇不同的強度級別等鋼種，有的部位甚至選擇不銹鋼或有色金屬，需要多品種焊接材料與之配套。由于我國焊接材料產(chǎn)業(yè)的品種不多，且以低端為主，故我國船廠目前還是大量進口國外高端焊接材料。目前我國正在興起現(xiàn)代造船模式，高效率焊接是其重要特征之一。尤其是優(yōu)質、高效自動CO2氣保護焊工藝已廣泛用于各種大型船舶的建造。在T排形式的扶強材、縱骨與底板（髈板或甲板）角焊縫的焊接施工中，通常采用自動CO2角焊工藝；而在平對接位置的焊接施工中，采用雙電極平對接CO2自動焊工藝；在中合攏、大合攏階段則采用垂直氣電自動焊工藝等。這些先進的焊接工藝的重要特征是要求焊接材料適應自動化與適應大熱輸入量焊接等。顯然，我國傳統(tǒng)的以手工焊條焊接適應不了現(xiàn)代高質量的造船模式。

因此，焊接材料產(chǎn)業(yè)亟需產(chǎn)品結構調整，以適應下游制造業(yè)的發(fā)展。

四、實現(xiàn)我國焊接材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結構調整的關鍵

（一）冶金行業(yè)對焊接材料的多品種化有著至關重要的作用

目前我國焊接材料產(chǎn)品結構不合理的重要原因是產(chǎn)業(yè)與上游的鋼鐵等冶金業(yè)聯(lián)系不密切，導致焊接材料品種特別是實心焊絲（包括氣保護實心焊絲與埋弧焊絲）品種的發(fā)展不快，即我國強大的鋼鐵冶金業(yè)作為焊接材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強大依托作用沒有發(fā)揮出來，而鄰近的日本，神戶熔接材料依托神戶制鋼、新日鐵熔接材料依托新日鐵制鋼均發(fā)展成為世界著名的焊接材料企業(yè)。目前我國大型焊接材料企業(yè)如天津金橋、天津大橋及四川大西洋等，其焊接材料產(chǎn)量很高，如天津金橋的焊接材料產(chǎn)量早已雄踞世界第一，但產(chǎn)品品種遠不及神戶制鋼、新日鐵熔接材料公司，且以低檔次為主。因此解決我國鋼鐵冶金企業(yè)與焊接材料產(chǎn)業(yè)的緊密聯(lián)合，是實現(xiàn)我國焊接材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結構調整的關鍵。

可喜的是，寶鋼集團的韶關鋼鐵決定在廣東發(fā)展焊接材料產(chǎn)業(yè)。這表明我國鋼鐵冶金業(yè)已經(jīng)注意到我國焊接材料產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，開始涉足焊接材料產(chǎn)業(yè)。

（二）用產(chǎn)學研合作模式推動我國焊接材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結構調整

瞄準上述焊接材料各領域的挑戰(zhàn)與機遇，以產(chǎn)學研結合的模式，加快新產(chǎn)品的研發(fā)，推動我國焊接材料產(chǎn)業(yè)結構調整。

焊接材料新產(chǎn)品的研發(fā)要建立在材料的成分設計（如實心焊絲）或配方設計（如藥芯焊絲、手工焊條、埋弧焊劑及焊接襯墊等）創(chuàng)新的基礎之上。在這個過程中企業(yè)往往采取瞎子爬山的方式而忽視基礎研究，這樣容易導致所研發(fā)的產(chǎn)品雖然“成功”了，但往往不知何以成功，尤其是若產(chǎn)品發(fā)生質量問題時，往往很難對癥下藥及時解決。因此需要采取產(chǎn)學研結合的方式進行研發(fā)，可以讓高校偏重于基礎研究，企業(yè)偏重于工程研制。這樣就能做到知其然還知其所以然，在產(chǎn)品出現(xiàn)質量波動時，往往能對癥下藥及時解決問題，產(chǎn)品質量得到穩(wěn)定控制。

縱觀國外成功的焊接材料企業(yè)，無不具有強大的技術服務能力。我國焊接材料企業(yè)這方面做得很不夠，制約了自身的發(fā)展。焊接材料產(chǎn)品不同于其它產(chǎn)品，弄得不好出大問題，甚至帶來顛覆性的災難。因此，如何服務用戶，特別是國家一些百年大計工程，需要焊接材料企業(yè)認真做好技術服務。那種只管賣而不管后果如何的銷售方式只會使企業(yè)的路越走越窄。

按照產(chǎn)學研合作模式建立焊接材料產(chǎn)業(yè)鏈技術創(chuàng)新平臺是合適的選擇，在這個過程，我國政府主管部門及時、有力的協(xié)調是十分重要的。

（桂赤斌，工學博士，長期從事材料工程與焊接工程的教學與研究。現(xiàn)任華中科技大學材料科學與工程學院教授、博士生導師，兼任大連造船廠焊接專家組成員、黃埔造船廠焊接專家顧問等職）endprint