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(dāng)前我國(guó)處于工業(yè)化發(fā)展中期，伴隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的進(jìn)程，我國(guó)城市化建設(shè)的步伐逐漸加快。焊接結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，焊接用鋼的高強(qiáng)化、輕量化、高純潔凈化、細(xì)晶微合金化的發(fā)展，推動(dòng)了焊接材料向高強(qiáng)、高韌、低硫磷、節(jié)能環(huán)保、高效自動(dòng)化方向發(fā)展。

我國(guó)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(guó)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(wàn)噸左右，占世界總產(chǎn)量1/2以上。中國(guó)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(guó)具有廣闊的發(fā)展前景。

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

二、我國(guó)焊接材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀與調(diào)整

（一）我國(guó)焊接材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

焊接材料包括電焊條、焊絲（包括實(shí)心焊絲與藥芯焊絲等）、埋弧自動(dòng)焊用焊絲+焊劑等。其中電焊條主要是人工焊接，其它則可進(jìn)行自動(dòng)與半自動(dòng)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(gè)國(guó)家焊接自動(dòng)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(guó)焊接自動(dòng)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(guó)、歐洲和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的電焊條產(chǎn)量已不足20%。我國(guó)各類電焊條中，低檔次的酸性碳鋼焊條仍占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，比例高達(dá)90%，而我國(guó)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(guó)外品牌。這種產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)狀況必須盡快改變。

（二）我國(guó)焊接材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

1、手工焊條

我國(guó)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(guó)。隨著國(guó)內(nèi)自動(dòng)化焊接技術(shù)的發(fā)展，雖普通碳鋼電焊條產(chǎn)品的需求已呈下降趨勢(shì)，但高性能和特種電焊條的品種、數(shù)量仍在增長(zhǎng)。目前在低氫立向下焊條、抗回火脆性耐熱鋼焊條、尿素級(jí)不銹鋼焊條、大線能量高韌性低氫焊條、超級(jí)奧氏體不銹鋼焊條、高溫耐熱不銹鋼焊條等特種焊條領(lǐng)域，國(guó)外名牌生產(chǎn)企業(yè)仍具優(yōu)勢(shì)。這恰恰是我國(guó)焊條產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整方向。

2、氣保焊用實(shí)心焊絲

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

與國(guó)外相比，我國(guó)存在實(shí)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(lǐng)域我國(guó)只得進(jìn)口此類焊絲。

國(guó)產(chǎn)實(shí)心焊絲品種不足，阻礙了一些重大工程采用氣保護(hù)焊實(shí)心焊絲的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。突出的問題在于我國(guó)實(shí)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(zhì)焊絲的供應(yīng)，焊絲生產(chǎn)企業(yè)需要進(jìn)一步與鋼廠形成戰(zhàn)略合作關(guān)系，這是焊絲行業(yè)發(fā)展急需解決的問題。

3、埋弧自動(dòng)焊焊接材料

埋弧焊從20世紀(jì)50年代發(fā)展以來，作為最早獲得應(yīng)用的機(jī)械化焊接方法，近年來取得了長(zhǎng)足的技術(shù)進(jìn)步。除焊機(jī)向自動(dòng)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(guó)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(gè)比例與國(guó)外基本一致。

我國(guó)的埋弧焊絲生產(chǎn)，特別是高等級(jí)、高附加值埋弧焊絲的生產(chǎn)與上述氣保護(hù)實(shí)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(qiáng)度級(jí)別的低碳高韌高強(qiáng)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(xì)化晶粒，獲得針狀鐵素體組織，解決埋弧焊時(shí)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(yīng)用于鍋爐壓力容器的焊接，目前國(guó)內(nèi)缺乏高效優(yōu)質(zhì)的特種耐熱鋼配套埋弧焊劑）等需要盡快推向市場(chǎng)。

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(guó)的藥芯焊絲產(chǎn)業(yè)已取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。2007年開始，中國(guó)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(shù)——藥芯配方，我國(guó)目前的藥芯焊絲配方主要是通過兩個(gè)途徑獲得的：即一是在引進(jìn)國(guó)外藥芯焊絲生產(chǎn)設(shè)備的同時(shí)引進(jìn)其配方；二是對(duì)照國(guó)外公開專利進(jìn)行研仿。這些或引進(jìn)或研仿的藥芯焊絲配方都屬于上世紀(jì)80年代由日本人所發(fā)明的酸性鈦型渣系體系。這個(gè)渣系體系的藥芯焊絲的突出優(yōu)點(diǎn)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(gè)渣系藥芯焊絲的檔次較低，其應(yīng)用面十分窄小，基本僅適合焊接船用B級(jí)鋼等。因此，藥芯焊絲在我國(guó)整個(gè)焊接材料中的所占的份額較少，如2008年藥芯焊絲在我國(guó)整個(gè)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(guó)則占52%。因此，我國(guó)若要將藥芯焊絲的檔次提高，必須盡快擴(kuò)大應(yīng)用面并研發(fā)開拓新型渣系。

5、有色金屬焊接材料

進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)有色金屬產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，生產(chǎn)和消費(fèi)規(guī)模不斷擴(kuò)大，已成為全球最大的有色金屬生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)。我國(guó)鋁基焊材消費(fèi)量居世界首位，銅及銅合金焊絲的產(chǎn)量已近萬(wàn)噸，也居世界首位。

我國(guó)生產(chǎn)的鋁及鋁合金焊絲產(chǎn)量雖大，但質(zhì)量上仍與國(guó)外產(chǎn)品有不少差距。表現(xiàn)為焊縫的力學(xué)性能及焊絲表面光潔度不及國(guó)外名牌產(chǎn)品。因此，對(duì)技術(shù)要求較高的焊接結(jié)構(gòu)和有色金屬焊接材料仍依賴進(jìn)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(yīng)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(yīng)用于鑄鐵焊接的純鎳、鎳鐵等電焊條外，國(guó)內(nèi)鎳及鎳合金焊材市場(chǎng)基本上由國(guó)外廠商控制。我國(guó)高技術(shù)鎳基焊材產(chǎn)品缺乏，多依賴進(jìn)口。endprint

有色金屬焊接材料的挑戰(zhàn)與機(jī)遇在于，在鋁及鋁合金焊絲方面，應(yīng)注重焊絲外在質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)的提升，優(yōu)化產(chǎn)品，減少進(jìn)口，擴(kuò)大出口。在鎳及鎳合金焊絲方面，應(yīng)加快關(guān)鍵技術(shù)的掌握，盡快由國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)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(dá)到耐磨損、耐沖擊等的技術(shù)要求。

堆焊是表面工程中的一個(gè)重要分支，它可以在普通材質(zhì)的基礎(chǔ)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(hù)環(huán)境方面展示了巨大的效益，在國(guó)家建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)以及發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)程中，堆焊技術(shù)有廣闊的發(fā)展前景。

進(jìn)入21世紀(jì)，堆焊藥芯焊絲年產(chǎn)量已占國(guó)內(nèi)堆焊材料總量的5%以上，年產(chǎn)達(dá)數(shù)萬(wàn)噸，目前產(chǎn)銷量仍在快速增長(zhǎng)，已形成規(guī)模產(chǎn)業(yè)。其應(yīng)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(fù)層耐磨鋼板的堆焊制造等。

堆焊焊接材料的挑戰(zhàn)與機(jī)遇在于近年來高效、優(yōu)質(zhì)堆焊技術(shù)已成為堆焊領(lǐng)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(shù)為代表的新技術(shù)，成為國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究熱點(diǎn)，新的堆焊技術(shù)手段和過程控制智能化的發(fā)展，推動(dòng)了堆焊技術(shù)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(guó)焊接材料產(chǎn)品目前的結(jié)構(gòu)特征。

三、焊接材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)下游制造業(yè)的重要意義

從以上對(duì)焊接材料產(chǎn)業(yè)不同領(lǐng)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(guó)焊接材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整方向。這也是下游制造業(yè)對(duì)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(qiáng)度級(jí)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(guó)焊接材料產(chǎn)業(yè)的品種不多，且以低端為主，故我國(guó)船廠目前還是大量進(jìn)口國(guó)外高端焊接材料。目前我國(guó)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(zhì)、高效自動(dòng)CO2氣保護(hù)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(qiáng)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(dòng)CO2角焊工藝；而在平對(duì)接位置的焊接施工中，采用雙電極平對(duì)接CO2自動(dòng)焊工藝；在中合攏、大合攏階段則采用垂直氣電自動(dòng)焊工藝等。這些先進(jìn)的焊接工藝的重要特征是要求焊接材料適應(yīng)自動(dòng)化與適應(yīng)大熱輸入量焊接等。顯然，我國(guó)傳統(tǒng)的以手工焊條焊接適應(yīng)不了現(xiàn)代高質(zhì)量的造船模式。

因此，焊接材料產(chǎn)業(yè)亟需產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，以適應(yīng)下游制造業(yè)的發(fā)展。

四、實(shí)現(xiàn)我國(guó)焊接材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵

（一）冶金行業(yè)對(duì)焊接材料的多品種化有著至關(guān)重要的作用

目前我國(guó)焊接材料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(dǎo)致焊接材料品種特別是實(shí)心焊絲（包括氣保護(hù)實(shí)心焊絲與埋弧焊絲）品種的發(fā)展不快，即我國(guó)強(qiáng)大的鋼鐵冶金業(yè)作為焊接材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強(qiáng)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(guó)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(yuǎn)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(guó)鋼鐵冶金企業(yè)與焊接材料產(chǎn)業(yè)的緊密聯(lián)合，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)焊接材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵。

可喜的是，寶鋼集團(tuán)的韶關(guān)鋼鐵決定在廣東發(fā)展焊接材料產(chǎn)業(yè)。這表明我國(guó)鋼鐵冶金業(yè)已經(jīng)注意到我國(guó)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(xué)研合作模式推動(dòng)我國(guó)焊接材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整

瞄準(zhǔn)上述焊接材料各領(lǐng)域的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，以產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的模式，加快新產(chǎn)品的研發(fā)，推動(dòng)我國(guó)焊接材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。

焊接材料新產(chǎn)品的研發(fā)要建立在材料的成分設(shè)計(jì)（如實(shí)心焊絲）或配方設(shè)計(jì)（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(chǔ)之上。在這個(gè)過程中企業(yè)往往采取瞎子爬山的方式而忽視基礎(chǔ)研究，這樣容易導(dǎo)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(zhì)量問題時(shí)，往往很難對(duì)癥下藥及時(shí)解決。因此需要采取產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的方式進(jìn)行研發(fā)，可以讓高校偏重于基礎(chǔ)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(zhì)量波動(dòng)時(shí)，往往能對(duì)癥下藥及時(shí)解決問題，產(chǎn)品質(zhì)量得到穩(wěn)定控制。

縱觀國(guó)外成功的焊接材料企業(yè)，無(wú)不具有強(qiáng)大的技術(shù)服務(wù)能力。我國(guó)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(zāi)難。因此，如何服務(wù)用戶，特別是國(guó)家一些百年大計(jì)工程，需要焊接材料企業(yè)認(rèn)真做好技術(shù)服務(wù)。那種只管賣而不管后果如何的銷售方式只會(huì)使企業(yè)的路越走越窄。

按照產(chǎn)學(xué)研合作模式建立焊接材料產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)是合適的選擇，在這個(gè)過程，我國(guó)政府主管部門及時(shí)、有力的協(xié)調(diào)是十分重要的。

（桂赤斌，工學(xué)博士，長(zhǎng)期從事材料工程與焊接工程的教學(xué)與研究。現(xiàn)任華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)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