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一、鋼鐵工業(yè)的發(fā)展與焊接技術(shù)的關(guān)系

　　焊接的主要對(duì)象是各種鋼材，因此鋼材的產(chǎn)量、表觀消費(fèi)量、鋼材的品質(zhì)及其發(fā)展態(tài)勢(shì)就直接決定了焊接行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及焊接技術(shù)的發(fā)展方向。自1996年以來(lái)，我國(guó)鋼產(chǎn)量已突破1億t,而后幾年鋼產(chǎn)量連年增加。尤其是自2001年以來(lái)，我國(guó)的鋼產(chǎn)量出現(xiàn)了跳躍式發(fā)展，每年鋼產(chǎn)量均增加4000萬(wàn)t左右，到2004年，我國(guó)鋼產(chǎn)量已突破2.97億t，鋼材表觀消費(fèi)量達(dá)3.12億t。如此大的鋼材產(chǎn)量和鋼材消耗量大幅度的牽動(dòng)著焊接行業(yè)的發(fā)展。焊接設(shè)備的需求增多，焊接用量增大，增加了焊接產(chǎn)業(yè)的就業(yè)機(jī)會(huì)，壯大了焊接產(chǎn)業(yè)隊(duì)伍，同時(shí)也促進(jìn)了焊接技術(shù)向著優(yōu)質(zhì)、高效、低成本和自動(dòng)化方向發(fā)展。

　　隨著冶金技術(shù)及控軋控冷技術(shù)的提高，鋼材品質(zhì)不斷提高，鋼材的裂紋積脆化傾向顯著減小，焊接性得到了明顯改善，但也出現(xiàn)了一些新的焊接性問(wèn)題，推動(dòng)著我們焊接工作者在焊接方法、工藝、材料等方面發(fā)展新技術(shù)，解決新問(wèn)題，不斷推動(dòng)焊接技術(shù)的向前發(fā)展。
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二、鋼鐵工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

　　1、我國(guó)鋼鐵工業(yè)與焊接行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展

　　2004年我國(guó)鋼產(chǎn)量達(dá)到2.97億t，2005年第一季度鋼產(chǎn)量比去年同期增長(zhǎng)了23.7%，按照這種發(fā)展速度，今年的鋼產(chǎn)量有可能突破3.5億t。有表1可以看出，在2010年以前鋼鐵工業(yè)仍呈發(fā)展勢(shì)頭，即便是發(fā)展達(dá)到平衡之后，仍然會(huì)在峰值產(chǎn)量上維持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

　　我國(guó)焊接結(jié)構(gòu)用鋼占鋼產(chǎn)量的50%左右，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展給我國(guó)焊接行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了很大的發(fā)展空間。據(jù)此推斷在近10年內(nèi)仍是焊接行業(yè)發(fā)展的黃金時(shí)段。

　　2、鋼鐵工業(yè)發(fā)展中存在的主要問(wèn)題

　　我國(guó)雖已成為世界上頭號(hào)鋼鐵大國(guó)，但并非屬于鋼鐵強(qiáng)國(guó)，我國(guó)生產(chǎn)的鋼種多屬于低層次普通鋼，高效優(yōu)質(zhì)鋼材生產(chǎn)量較少或不能生產(chǎn)，我國(guó)鋼鐵工業(yè)主體上屬于高消耗、高能耗、高污染、低質(zhì)量的狀態(tài)。盡管近年來(lái)各鋼廠都進(jìn)行了大量的資金投入，但由于市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)，許多鋼廠的眼睛依然盯在鋼鐵產(chǎn)量上，在高附加值鋼材的研發(fā)及生產(chǎn)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上形勢(shì)的要求，如高強(qiáng)鋼、耐候鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼、低溫鋼、微合金控軋控冷鋼等多種專業(yè)用鋼，以及各種板材及型鋼也不能滿足市場(chǎng)需求，因此許多優(yōu)質(zhì)鋼還需要依賴于進(jìn)口。

　　世界鋼鐵強(qiáng)國(guó)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)值得借鑒，20世紀(jì)70年代日本、歐共體的鋼產(chǎn)量均達(dá)到1.2億t，80年代初轉(zhuǎn)向退至1億t。將以產(chǎn)量為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐再|(zhì)量為主組織生產(chǎn)，80年代初即完成轉(zhuǎn)變，以優(yōu)質(zhì)鋼材沖擊美國(guó)和世界市場(chǎng)，表面上看產(chǎn)量降低了，但總的產(chǎn)值和利潤(rùn)提高了。而且減少了投資，節(jié)省了能源和資源，降低了污染，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益均獲得了顯著的提高。

　　中國(guó)正處在現(xiàn)代化工業(yè)的建設(shè)過(guò)程中，鋼材需求量較大，矛盾尚不尖銳。但由于低層次鋼材盲目擴(kuò)產(chǎn)，勢(shì)必造成供大于求，產(chǎn)品積壓，甚至導(dǎo)致虧損。而高品質(zhì)鋼材供不應(yīng)求，尚需進(jìn)口。上述形勢(shì)如不及時(shí)扭轉(zhuǎn)，幾年之后，必將招致嚴(yán)重的后果。
 

三、鋼鐵技術(shù)的發(fā)展引起的焊接性轉(zhuǎn)變

　　1、鋼的焊接性發(fā)展合金結(jié)構(gòu)鋼的發(fā)展，滿足了焊接結(jié)構(gòu)多方面的要求，如高強(qiáng)度、耐高溫、耐低溫及耐腐蝕等，并在艦船、工程機(jī)械、石油管線、鍋爐及壓力容器、橋梁、汽車、火車及發(fā)電設(shè)備等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。上述合金結(jié)構(gòu)鋼的優(yōu)越性能是靠調(diào)整鋼中碳及合金元素的含量或配以適當(dāng)?shù)臒崽幚韥?lái)實(shí)現(xiàn)的，碳及合金元素的增加往往會(huì)給鋼的焊接性帶來(lái)不利的影響。不同鋼種所出現(xiàn)的焊接性問(wèn)題不同，在合金結(jié)構(gòu)鋼中，隨著碳及合金元素含量增多，勢(shì)必會(huì)引起接頭的脆化、軟化及裂紋傾向增大。這些焊接性問(wèn)題的出現(xiàn)，往往會(huì)降低焊接結(jié)構(gòu)安全運(yùn)行的可靠性，造成焊接結(jié)構(gòu)的早期破壞。為了不斷改善合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性，國(guó)外從20世紀(jì)60年代末，國(guó)內(nèi)從80年代就從冶煉入手開(kāi)始研制并生產(chǎn)焊接性良好的微合金控軋鋼，并開(kāi)始研究下一代超細(xì)晶粒鋼。新鋼種的出現(xiàn)給鋼的焊接性帶來(lái)了重大的變革。

　　2、微合金化鋼的焊接性微合金控軋控冷鋼的主要特點(diǎn)是高強(qiáng)、高韌及易焊。該鋼種由于含碳量低、潔凈度高、晶粒細(xì)化，因此具有較高的強(qiáng)韌性。所謂易焊是指不預(yù)熱或僅采用低溫預(yù)熱焊接不產(chǎn)生裂紋；采用大或較大熱輸入量焊接熱影響區(qū)不產(chǎn)生脆化。寶鋼和武鋼生產(chǎn)的微合金控軋鋼主要有管線鋼、壓力容器用鋼、橋梁鋼等，并在工程上得到了成功的應(yīng)用。其中管線鋼是最早進(jìn)行微合金化并應(yīng)用最為成功的范例。對(duì)管線鋼而言，主要的焊接性問(wèn)題也是從焊接裂紋和HAZ的脆化問(wèn)題進(jìn)行分析。

　　3、新一代鋼鐵材料的焊接性由于新一代鋼鐵材料晶粒極度細(xì)化，焊接時(shí)面臨的嚴(yán)重問(wèn)題是焊縫的強(qiáng)韌化、熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大等問(wèn)題。

　　(1)焊縫金屬的強(qiáng)韌化 焊縫金屬主要是通過(guò)合金化控制焊縫的組織實(shí)現(xiàn)強(qiáng)韌化。對(duì)400MPa級(jí)細(xì)晶鋼，只要通過(guò)調(diào)整焊縫組織使其獲得針狀鐵素體即可獲得理想的強(qiáng)韌性。而對(duì)于800MPa級(jí)以上超細(xì)晶鋼，要實(shí)現(xiàn)焊縫金屬與母材的等匹配較為困難。目前，我國(guó)及韓國(guó)擬開(kāi)發(fā)的與800MPa級(jí)以上的超細(xì)晶粒鋼匹配的焊接材料是無(wú)預(yù)熱超低碳貝氏體焊接材料。

　　(2)熱影響區(qū)的晶粒長(zhǎng)大傾向 對(duì)于超細(xì)晶粒鋼，焊接時(shí)均會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的晶粒長(zhǎng)大傾向。這不僅會(huì)造成HAZ的脆化，而且還會(huì)導(dǎo)致HAZ的軟化。為解決這一問(wèn)題，應(yīng)采用激光焊、超窄間隙GMA焊、脈沖MAG焊等低熱輸入的焊接方法。

四、鋼鐵工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)焊接材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

　　隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快和鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，近年來(lái)我國(guó)焊接材料產(chǎn)量每年均以幾十萬(wàn)噸的速度激增，并與鋼材表觀消費(fèi)量的增加幾乎成正比的增加(見(jiàn)圖1、圖2)。目前我國(guó)焊接材料產(chǎn)量約占世界焊材總量的40%左右，真正成為世界首位的焊材消費(fèi)大國(guó)，但并不屬于焊材強(qiáng)國(guó)。

　　今后的焊材發(fā)展態(tài)勢(shì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　1、焊材產(chǎn)量的進(jìn)一步增長(zhǎng)，焊材結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步調(diào)整由于近年來(lái)鋼材的強(qiáng)勁增勢(shì)，我國(guó)焊接材料消費(fèi)量仍將持續(xù)增長(zhǎng)。2003年，我國(guó)鋼材消費(fèi)量為2.66億噸，比2000年增長(zhǎng)88%。焊材消費(fèi)量約205萬(wàn)噸，比2000年增長(zhǎng)86%。2004年，我國(guó)鋼材及焊材消費(fèi)量均比去年同期增長(zhǎng)17%。預(yù)計(jì)近兩年內(nèi)我國(guó)鋼材消耗量將達(dá)到3.5億噸，并且隨著我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)用鋼量的增加，焊接材料消耗量將更大。預(yù)計(jì)近5年內(nèi)，我國(guó)焊接材料表觀消耗量將達(dá)到300萬(wàn)噸左右。隨著焊接技術(shù)向高效化、自動(dòng)化和高質(zhì)量方向發(fā)展，焊材結(jié)構(gòu)將會(huì)發(fā)生變化。其中焊條比例將下降，焊絲比例將提高。

　　1970年國(guó)外各發(fā)達(dá)國(guó)家，仍以焊條電弧焊為主。當(dāng)時(shí)焊條占焊材總產(chǎn)量的比例，美國(guó)和西歐約70%，日本達(dá)87%。至1980年，美國(guó)和西歐焊條比例已下降到40%，現(xiàn)已下降到20%～30%之間。1982年日本焊條占焊材總量的50%，1990年下降到24%，2002年僅為17.4%。這表明日本的焊條電弧焊一下降到20%一下，80%以上均為自動(dòng)焊和高效焊接。20世紀(jì)80年代，我國(guó)焊條比例占焊材總量的90%，1999年焊條占85.5%。進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)焊條所占比例逐漸減少，由表2可以看出，2003年焊條占73%，到2004年焊條占68.7%，焊絲所占比例已達(dá)31.25%。上述數(shù)據(jù)說(shuō)明，近年來(lái)我國(guó)焊材正逐步向結(jié)構(gòu)合理的方向發(fā)展。預(yù)計(jì)2005年鋼材表觀消費(fèi)量達(dá)到3.5億噸，焊材總量將增加到260萬(wàn)噸。其中焊條比例將占65%左右，為165～170萬(wàn)噸。各種焊絲所占比例將增加到90萬(wàn)t以上。