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中国焊接技术的现状与发展郝建军中国焊接学会中国焊接协会河北省焊接学会河北省焊接协会保定市焊接学会保定市焊接专业委员会河北农业大学焊接教研室理事理事副理事长副理事长理事长主任主任电话／传真：0312-7521581网址：手机:13930885456E-mail:bdweld@163.com1、焊接在我国制造业中的战略地位和成就1.1焊接制造的战略地位焊接是一种将材料永久连接，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，在生产中都不同程度地依赖焊接技术。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。世界主要工业国家每年生产的焊接结构约占钢产量的45%左右，我国2002年的钢产量超过1.85亿吨，如果再加上进口的钢材，国内市场流通的钢材总量达到2亿多吨，成为世界最大的钢材生产国和消费国。2005年我国钢产量3.49亿，2006年我国钢产量达到4.3亿吨。目前，钢材是我国最主要的结构材料，在今后20年钢材仍将占有重要的地位。然而，钢材必须经过加工才能成为有给定功能的产品。由于焊接结构具有重量轻、成本低、质量稳定、生产周期短、效率高、市场反应速度快等优点，焊接结构的应用日益增多。与世界工业发达国家一样，我国焊接加工的钢材总量比其他加工方法多。因此，发展我国制造业，尤其是装备制造业，必须高度重视焊接技术的同步提高。一、焊接生产现状焊接结构之所以有如此迅速的发展是因为它具有一系列优点。（1）与铆接相比它可以节省大量金属材料，大约可减轻15-20%的金属材料，因为它不需要辅助材料，比如角钢、平板，更不需要铆钉，而且柳接件经过很长时间以后有可以会松动，影响质量，但焊接绝是不可能的，虽然只有一道焊缝，但它属于原子结合，所以能够充分的解决一切问题。其次焊接结构生产不需打孔，划线的工作量也比较少，因此比较省工、省时间，工作效率当然就要高多了。（2）与铸件相比焊接结构生产不需要制作木模和砂型，也不需要专门熔炼，浇铸，工序简单，生产周期短。这一点对于单件和小批量生产特别明显，换句话说，和铸件相比就是特别的节省时间也就是工作效率高，其次，焊接结构比铸件节省材料，一般情况下，它比铸钢轻20-30%以上，比铸铁件轻50-60%，这主要是因为焊接结构的截面可以按设计的需要来选取，不必象铸件那样因工艺的限制而加大尺寸。因为液体要想让它流动的好充分到位，就必须要有较大的空间，这势必会用到更多的金属材料。1.2焊接制造的主要成就近几年来，我国在大型焊接钢结构的开发与应用方面创造了建国以来的最高水平，有的已成为世界第一。例如：例如，（1）北京奥运会主场馆——鸟巢（中国八大现代建筑之一），建筑顶面呈鞍形，长轴为332.3米，短轴为296.4米，最高点高度为68.5米，最低点高度为42.8米。钢结构大量采用由钢板焊接而成的箱形构件。（2）香港中银大厦香港中银大厦自1982年底开始规划设计，至1990年3月19日银行乔迁开始营业，历时六年有余，大厦基地面积约8400平方米，地上70层，总高369米。结构采用4角12层高的巨形钢柱支撑。（3）北京国家大剧院国家大剧院工程总投资26亿元人民币，主体建筑呈“巨蛋”形，其椭球形穹顶长轴212.2m,短轴143.64m,高46.28m，焊接钢结构的总重量达6,475吨，将成为世界最大的穹顶。（4）中央电视台新楼中央电视台新台址地处东三环路以东、光华路以北、朝阳路以南，CBD规划范围内。中央电视台新台址用地面积总计187，000平方米，总建筑面积约55万平方米,最高建筑约230米，用钢12.18万t，工程建设总投资约50亿元人民币，将于2009年1月竣工。（5）香港会展中心香港会展中心是亚洲第二大的会议及展览场馆，规模仅次于日本。会展中心同时拥有两幢世界级酒店，一幢办公大楼，一幢服务式住宅。香港会议展览中心由香港贸易发展局拥有，是亚洲首个专为展览会议用途而兴建的大型设施，并由香港会议展览中心管理有限公司负责管理。大会堂前厅的玻璃幕墙高达三十米，拥有一百八十度宽广的海港景观，香港会展中心新翼与原有的会展中心之间，由一条长110米的天桥走廊连接。（6）香山饭店建于1982年，位于西山风景区的香山公园内，坐拥自然美景，四时景色各异。依傍皇家古迹，人文积淀厚重；饭店建筑独具特色，一九八四年曾获美国建筑学会荣誉奖，整座饭店凭借山势,高低错落，蜿蜒曲折，院落相见，内有十八景观，山石、湖水、花草、树木与白墙灰瓦式的主体建筑相映成趣，饭店大厅面积八百余米，阳光透过玻璃屋顶泻洒在绿树茵茵的大厅内明媚而舒适。（7）东方明珠伫立在黄浦江、苏州河交汇处的浦江西侧，耸入云天的东方明珠电视塔，塔身一大一小两个圆球型建筑，以及呈三角形的底座支架，与周围的建筑联缀而成的群体建筑。（8）南京国际展览中心南京国际展览中心座落于玄武湖、紫金山麓，造型优美、设施现代、体量宏伟、功能完备，是古都南京的一项标志性建筑。它集展览、商贸、会议、信息、旅游、娱乐、餐饮为一体，是按照当代国际展览功能建设的大型智能化展馆。配套设施齐全，具备承办单项国际博览会、全国性质恰谈会的能力。占地12.6万平方米，总建筑面积10.8万平方米。（9）世界关注的长江三峡水利工程，其水电站的水轮机转轮直径10.7m，高5.4m，重达440吨，为世界最大、最重的不锈钢焊接转轮，转轮分别由上冠、下环和13个或15个叶片焊接而成，每个转轮需要消耗12吨焊丝。同样，三峡水电站的电机定子座和蜗壳的结构也是巨大的，其中电机定子座直径22m，高6m，重832吨，是在我国焊接的最大钢结构机座；蜗壳进水口直径12.4m，总重量750吨，为世界最大、最重的焊接蜗壳。（10）我国另一项重大工程：铺设从新疆维吾尔自治区塔里木盆地的轮南到上海的输送天然气的管线，全长约4,300km。管线采用X70钢，直径1016mm（40英寸）的焊接螺旋管和焊接直缝管。这是我国铺设的第一条高强度钢的长距离管线，并且在铺设中采用了自动化焊接技术和其他新型焊接材料和工艺。（11）跨越长江的芜湖长江大桥，是一座公路/铁路两用桥，采用矮塔斜拉结构，是我国目前跨度最大的公/铁两用桥，采用50mm厚的14MnNbq钢整体焊接箱型主桁。桥型为公铁两用钢桁梁斜拉桥，铁路为I级，双线；公路为4车道，车行道宽18米，两侧人行道各宽1.5米。公路在上层，铁路在下层。铁路桥长10616米，公路桥长6078米，其中跨江桥长2193.7米。大桥主跨312米，像如此大跨度的公铁两用斜拉桥，在我国是第一座，在亚洲是第一座，在世界上也是屈指可数，名列前茅的。大桥全部工程总投资46亿元，芜湖大桥称‘世纪大桥’；一是指它是我国本世纪工程量最大的大桥；混凝土用量57万立方米，结构用钢量11万吨，其工程量超过武汉长江大桥和南京长江大桥的总和，主桥公路铁路累计全长21华里。二是指芜湖长江大桥科技含量更高，集我国本世纪桥梁科技的大成，其技术领先地位将保持10年以上，同时又是21世纪我国桥梁建设的新起点。芜湖长江大桥以其大规模，新技术和一流的质量，成为中国桥梁史上继武汉，南京，九江长江大桥之后的第四座里程碑。（12）“世界第一拱桥”——上海卢浦大桥，投资22亿余元，全长3,900m，主桥长750米，跨度550m，跨度比排名第二的美国西弗吉尼亚大桥长出32米。是世界上首座采用箱形拱结构的特大型拱桥，主拱截面世界最大，为9米高，5米宽，桥下可通过7万吨级的轮船。它也是世界上首座完全采用焊接工艺连接的大型拱桥（除合拢接口采用栓接外），现场焊接焊缝总长度达4万多米，用3.4万吨厚度为30-100mm的细晶粒钢焊接而成。（13）上海的金茂大厦，高420.5米，世界第4，于1998年落成，是我国目前最高的摩天大楼，采用焊接钢结构框架，共有88层，耗资50亿元人民币。我国的造船业在过去的20年里有了很大的发展，造船的总吨位从1985年的每年50万吨，提高到2002年的463万吨，成为世界的第三造船大国。这是在造船行业中大力推广先进、高效焊接技术的成就。同时我国也制造了一些过去未曾建造过的大型的和特殊功能的舰船。（14）我国建造的最大载重量之一的30万吨超大型原油船，长333m，宽58m。（15）国产最大的半冷半压液化气船，总长154.98米，型宽23.10米，载重量17,900吨，其中3个液态货罐采用了厚度为30-35mm的13MnNi63低温钢焊接而成，工作温度为-48℃,总容积16,500立方米。在压力容器的焊接制造方面我国也取得很大进步。例如，（16）总重量达千吨级、壁厚280mm的大型热壁加氢反应器是焊接制造。例如，（17）汽包长30m，壁厚203mm，重250吨的600MW热电站锅炉是焊接制造。例如，（18）随着我国航天事业的发展，近年建成了国内最大的空间环境模拟装置，它是一个大型不锈钢整体焊接结构，主舱是一个直径18m，高22m的真空容器，辅舱直径12m。我国发射的“神舟”号载人飞船都曾在这个模拟舱中进行过试验。在铝合金、钛合金焊接方面的成就集中体现在航空、航天工业产品的发展。在国产J-11飞机上的全焊钛合金重要承力结构件的总重量达到飞机机体重量的15%。例如（19）“神舟”号载人飞船和长征系列运载火箭的燃料箱，都是全焊接的铝合金结构。上述的一些大型结构例子都是我国近年来焊接的最大、最重、最长、最高、最厚、最新的具有代表性的重要产品。它们的制造成功表明我国焊接技术水平有了明显的提高，焊接在国民经济建设和社会发展中发挥着无可替代的重要作用。为了完成诸多重要产品的焊接任务，在近年来我国也先后自行研制、开发和引进了一些先进的焊接设备、技术和材料。目前国际上在生产中已经采用的成熟焊接方法与装备，在我国也都有所应用，只是应用的规模和广度有所不同而已。我国的制造企业已经在采用诸如电子束焊接、激光焊接、激光钎焊和激光切割、激光与电弧复合热源焊接、水射流切割、单丝或双丝窄间隙埋弧焊、4丝高速埋弧焊、双丝脉冲气体保护焊、等离子焊接、精细等离子切割、数控切割系统、机器人焊接系统、焊接柔性生产线，STT焊接电源，变极性焊接电源和全数字化焊接电源等。二、我国焊接材料生产现状1.1现状一个国家焊接消耗材料的生产情况可以反映该国焊接技术的总体水平。从图可以清楚地看出我国焊材的生产总体上是与钢材同步增长的，近7年来产量翻了一番。仅统计焊条与焊丝，1996年的产量为62.96万吨，发展到2002年已达144.9万吨，如果加上进口的焊材，总耗量达到147万多吨，成为世界最大的焊材生产与消费国家。02040608010012014016018020012345678910Mt(x10kt)1890-1949197919891996199719981999200020012002钢产量焊接材料用量但是，从不同焊材的产量构成看，存在的问题就会明显地显现出来。表为7年中焊材产量的统计结果。在我国生产的焊材中手工焊的焊条产量一直占75%以上，而机械化、自动化焊接需要的各种焊丝的总量不足25%。按熔敷金属计算，2002年我国焊接机械化、自动化率仅能达到40.1%,而世界工业发达国家一般都在60%-70%以上。可见我国的焊接生产总体上说自动化率仍比较低。这足以说明我国只是一个焊接的大国，还远不是一个焊接的强国。年份焊条MAG焊丝药芯焊丝埋弧焊丝年总消耗量自动化率（%）199655.0(87%)5.60.062.362.9619.6199772.5(89%)5.60.133.681.8318.4199887.0(88%)7.00.205.099.2021.1199990.0(85%)10.60.365.0105.9624.6200090.0(83%)11.70.706.0108.4027.22001100.0(82%)14.01.207.0122.2029.22002110.0(76%)25.01.908.0144.9040.1括弧中的红色数据为该焊材所占比例2.2存在的主要问题（1）我国焊材生产中手工焊