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新世紀(jì)我國焊接產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與展望
陳邦固1，金立鴻1，王秀文1，朱文剛2
(1．天津大學(xué) 機(jī)械學(xué)院，天津300072；2．天津三英焊業(yè)有限公司，天津301700)
摘要：進(jìn)入新世紀(jì)以來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，西部開發(fā)戰(zhàn)略的實施，電子信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)以及加入WTO，給我國焊接產(chǎn)業(yè)提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。但也應(yīng)該看到我國焊接產(chǎn)業(yè)還存在各種各樣的問題，因此，應(yīng)根據(jù)我國的國情，制定科學(xué)的發(fā)展戰(zhàn)略，優(yōu)化資源配置，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，鼓勵創(chuàng)新，發(fā)展“高效、自動、智能、節(jié)能、環(huán)�！钡暮附赢a(chǎn)業(yè)。
關(guān)鍵詞：焊接；發(fā)展；展望
1 世紀(jì)之交我國焊接產(chǎn)業(yè)的新機(jī)遇
近20年來，我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展為我國焊接產(chǎn)業(yè)提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。
1.1冶金工業(yè)的發(fā)展為焊接提供了巨大的市場
“九五”期間，我國GDP的平均增長率為8.3％，到2000年國仙鋼材的消耗量已經(jīng)達(dá)到了1.41億t，繼續(xù)保持世界鋼鐵產(chǎn)銷量第一大國的地位。與此相應(yīng)，我國焊村耗量與鋼材消耗量同步增長，2000年達(dá)到120萬t。按“十五”期間預(yù)計的我國GDP增長率7％計算，到2005年底我國的鋼材消耗量達(dá)到1.6-1.7億t，到2010年可達(dá)到2億t左右；同比計算，到2010年我國的焊材消耗量將會達(dá)到160萬t。
與焊材同步，我國電焊機(jī)的產(chǎn)量也快速增長，1995年各類焊機(jī)的產(chǎn)量為20萬臺，到2000年就達(dá)到了25萬臺，預(yù)計在2010年焊機(jī)的產(chǎn)量會達(dá)到30萬臺以上。
1.2 西部大開發(fā)和國家重大工程項目為焊接產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新契機(jī)
新世紀(jì)伊始，國家制定了西部大開發(fā)的戰(zhàn)略，確定了西氣東輸、西電東送、南水北調(diào)等重點工程，這幾個工程規(guī)模之大，投資之多，受益之深都是建國以來前所未有的，這對整國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必將帶來巨大的拉動效應(yīng)，對焊接產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也必然有促進(jìn)作用。
1.3 電子信息技術(shù)的應(yīng)用推動焊接產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
當(dāng)今電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展將使焊接產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生脫胎換骨的革命。一大批落后的高耗能手工焊機(jī)將被新型的逆變電源焊機(jī)取代。高效化、自動化、智能化以及高能密度焊接(激光焊、電子束焊等)工藝和設(shè)備將會得到廣泛的應(yīng)用。
1.4 加入WTO有利于焊接產(chǎn)業(yè)走出國門，走向世界
2001年年底，我國加入WTO標(biāo)志著我國成功地融入世界經(jīng)濟(jì)的大循環(huán)中，為我國焊接產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品出口創(chuàng)造了良好的機(jī)遇。由于中國的勞動力價格低廉且資源豐富，各種產(chǎn)品在國際市場上有很大的價格優(yōu)勢，同時我國焊接教育與科研具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，焊接產(chǎn)業(yè)也有一定的規(guī)模，假以時日，焊材、焊機(jī)和鋼結(jié)構(gòu)等焊接產(chǎn)品必將成為機(jī)電工業(yè)的大宗出口產(chǎn)品。
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我國焊接產(chǎn)業(yè)面臨界的嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)
盡管新世紀(jì)焊接行業(yè)面臨著良好的發(fā)展前景，也應(yīng)該看到，進(jìn)入WTO后國際競爭日益加劇，由于我國焊接產(chǎn)業(yè)與國際先進(jìn)水平整體上落后了10余年，這種巨大的落差使我們面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
2.1 技術(shù)落后．自動化程度低
按照2001年各類電焊機(jī)和各類焊村的銷售比例估算，目前我國的焊接機(jī)械化與自動化作僅占全國焊接量的20％左右，且主要是工序自動化、機(jī)械化，很少有全過程自動化，各行業(yè)中只有汽車、造船和壓力容器翻造行業(yè)中部分企業(yè)的自動化率超過50％。再以焊接高新技術(shù)的標(biāo)志之一——焊接機(jī)器人為例，我國在2000年底已安裝的焊接機(jī)器人有600多臺，主要集中在汽車、摩托車和工程機(jī)械等生產(chǎn)領(lǐng)域，而且這些焊接機(jī)器人90％以上來自進(jìn)口，只有極少部分是國內(nèi)設(shè)計生產(chǎn)的。與之相對應(yīng)，早在1998年，日本的機(jī)器人保有量為411800臺，美國為81700合，德國為73200臺，其差距顯而易見。
2.2產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理
我國的焊接產(chǎn)業(yè)雖然在規(guī)模上雄據(jù)世界首位，但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)卻極不合理。
(1)焊接結(jié)構(gòu)與鋼材總量的比重小
焊接結(jié)構(gòu)和鋼材總量的比值在一定程度上反映了鋼材的利用率和經(jīng)濟(jì)性。建國以來我國在發(fā)展焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)方面取得了很大成績，采用全焊接結(jié)構(gòu)、栓。焊結(jié)構(gòu)、鍛。焊結(jié)構(gòu)和鑄．焊結(jié)構(gòu)成功地建造了許多大型橋梁、超大型重型機(jī)械和水電設(shè)備等，但距國際先進(jìn)水平仍有差距，在發(fā)達(dá)國家該指標(biāo)達(dá)60％以上，但是我國這一指標(biāo)僅為40％左右。這反映我國在鋼鐵制成品生產(chǎn)過程中，材料的浪費多，工效低、成本高，因此我國在機(jī)械制造業(yè)中，應(yīng)進(jìn)一步開展以焊代鑄、以焊代鍛工藝，加強(qiáng)焊接鋼結(jié)構(gòu)的科研、設(shè)計和生產(chǎn)水平。
(2)自動化焊材的比重太低
從2001年國內(nèi)的焊材消耗量來看，全年共生產(chǎn)焊材約130萬t，出口約10余萬t，實際消耗約125萬t。其中焊條約100萬t左右，占總消耗量的77％；氣體保護(hù)實芯焊絲約14萬t，占總消耗量的10.8％；藥芯焊絲約1.6萬t，占總消耗量的1.2％；埋弧焊材(包括焊絲和焊劑)約12萬t，，占總消耗量的9.2％．而日本在近20年里焊條的產(chǎn)量占焊材生產(chǎn)總量的比例逐年下降，到1999年焊條產(chǎn)量僅占焊材總產(chǎn)量的19％，埋弧焊材占焊材總產(chǎn)量的12％，實芯焊絲占38％，藥芯焊絲占31％。目前日本焊條、實芯焊絲、埋弧焊絲和藥芯焊絲的比例大體維持在2：4：3。5：1：4的關(guān)系，即10年后藥芯焊絲將占焊材的40％左右，成為第一大焊材品種。通過以上數(shù)字對比可以看出，我國的焊材構(gòu)很不合理，仍以自動化程度量低的焊條電弧焊為主，代表焊接自動化水平的自動、半自動焊絲消耗量仍然很低。
（3）自動化和半自動化通用焊機(jī)和特種專機(jī)占焊機(jī)生產(chǎn)總數(shù)的比值較小。
1995年我國共生產(chǎn)焊機(jī)20萬臺，在這些焊機(jī)中76%為低檔弧焊變壓器，其中又以技術(shù)落后的矩形動鐵式和動圈式弧焊變壓器為主，另外弧焊整流占14.6％，自動和半自動焊機(jī)占5.7％，其它焊機(jī)占4.14％。同期在發(fā)達(dá)國家自動化焊機(jī)的比例占30％以上。至于20世紀(jì)90年代興起的節(jié)能、高效的逆變焊機(jī)差距更為明顯。我國1995年生產(chǎn)逆變焊機(jī)6200多臺，僅占當(dāng)年生產(chǎn)的電弧焊機(jī)的3.4％，相比之下美國的逆變焊機(jī)產(chǎn)量已占電弧焊機(jī)總產(chǎn)量的30％以上，日本則超過50％，對逆變焊機(jī)的開發(fā)我國本來是與發(fā)達(dá)國家同時起步的，經(jīng)過10年的較量我們又一次落后了。
另外，我國適用于特殊場合的專用焊機(jī)更少，例如管線全位置焊接設(shè)備，全自動氣電立焊設(shè)備、多頭埋弧焊設(shè)備，管接頭專用焊機(jī)等大都依賴于進(jìn)口。
2.3科研投入不足，科研與生產(chǎn)脫節(jié)
（1）焊接產(chǎn)業(yè)盡管是國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的一部分，但不是重要的支柱產(chǎn)業(yè)，企業(yè)規(guī)模不大，而且近年國有焊接企業(yè)經(jīng)營效益差，難以籌經(jīng)費開發(fā)新產(chǎn)品，企業(yè)也很少能夠獲得國農(nóng)歷或政府的科研經(jīng)費資助，完全靠自身的科研實力進(jìn)行科研開發(fā)有一定的困難。因此，產(chǎn)品老化，嚴(yán)重缺乏競爭力。
（2）在我國的焊接產(chǎn)業(yè)中，科技開發(fā)力量薄弱，科研與生產(chǎn)的結(jié)合不緊密。
我國重大科研課題的研究大多集中在高校和研究院所，但這些單位和部門企業(yè)之間相互的溝通不緊密，一方面許多企業(yè)缺乏科技開發(fā)實力，另一方面高校、科研所的許多成果被束之高閣，難以轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的生產(chǎn)力，造成資源的極大浪費。另外，一些高校明顯存在重視理論，輕視應(yīng)用的傾向，尤其不重視科研成果的轉(zhuǎn)化，一項科研課題往往做到實驗室樣機(jī)階段就結(jié)束了，而根據(jù)我們的經(jīng)全，從實驗室樣機(jī)到大批量投入生產(chǎn)并進(jìn)入市場往往還有很長的路要走，其難度和工作量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實驗室工作的十倍乃至百倍。
2.4廠家眾多、規(guī)模小而分散
國內(nèi)的焊接產(chǎn)業(yè)雖然在總量上居世界前列，據(jù)有關(guān)資料介紹我國瑞有焊材生產(chǎn)廠200多家，焊機(jī)和焊接裝備生產(chǎn)廠1500多家，這些企業(yè)中的大部分由于各種原因目前經(jīng)營困難，開工不足。在規(guī)模上根本無法與世界各大焊接公司相比，以藥芯焊絲為例，截止到2000年我國已經(jīng)有30多家企業(yè)引進(jìn)或自制設(shè)備生產(chǎn)藥芯焊絲。而在各國通過挪威船經(jīng)各國通過挪威船級社船檢的廠商中，美國、‘日本和韓國分別只有7家、11家和6家。在國內(nèi)的這30幾家企業(yè)中，產(chǎn)量超過1000t的只有4家，而已形成3000t以上規(guī)模的僅有三英公司一家。相比而言，韓國現(xiàn)代公司在1994年月產(chǎn)就達(dá)到1500t，規(guī)模優(yōu)勢明顯。
2.5加入WTO后競爭加劇
2001年我國成功地加入WTO，有利于民族焊接產(chǎn)業(yè)進(jìn)入國際市場，但同時也有利于世界各國的焊接企業(yè)進(jìn)人中國市場.如日本松下、美國林肯公司、中國臺灣天泰、廣泰、瑞典ESAB等知名焊接企業(yè)都先后在中國內(nèi)地建立合資或獨資企業(yè)，企業(yè)，加大了在市場上競爭的力度， 國內(nèi)焊接企業(yè)依靠的豐富資源和廉價勞動力優(yōu)勢已不明顯，相反在科研開發(fā)與企業(yè)管理上的劣勢卻日益現(xiàn)出來。因此對于我國的焊接民族產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景不能盲目樂觀。
3 新世紀(jì)焊接產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢
未來我國焊接產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢可以概括為一句話，即“發(fā)展高效、自動化、智能型，節(jié)能、環(huán)保型，并適應(yīng)21世紀(jì)新型工程材料發(fā)展趨勢的焊接工藝、設(shè)備和焊材�！�
3.1發(fā)展高效、自動化、智能型的焊接
目前我國的焊接自動化率只有20％左右，國家從上個世紀(jì)末開始逐漸在各個行業(yè)推廣氣體保護(hù)焊，取代焊條電弧焊�，F(xiàn)已初見成效�？梢灶A(yù)計在21世紀(jì)的前10年，我國的焊接技術(shù)仍然是在傳統(tǒng)的柜架內(nèi)繼續(xù)增長與改進(jìn)，智能型焊接也會在特定領(lǐng)域適當(dāng)發(fā)展。
（1）熔化極氣體保護(hù)焊逐漸取代焊條電弧焊將成為焊接的主流，預(yù)計未來10年內(nèi)實芯焊絲占焊村消耗量的比例會由現(xiàn)在的10％增長到30％，藥芯焊絲由現(xiàn)在的1.3％增長到20％，埋弧焊焊村維持在10％的水平上，其中藥芯焊絲的增長幅度明顯加大，在未來20年內(nèi)會超過實芯焊絲，最終會成為焊材的主導(dǎo)產(chǎn)品。
（2）高效、節(jié)能并能自動調(diào)節(jié)焊接參數(shù)的智能型的逆變焊機(jī)會逐漸取代手工弧焊機(jī)的普通晶閘管焊機(jī)，而且焊機(jī)的操作趨勢向簡單化，智能化、以符合當(dāng)令淡化操作技能的趨勢。
（3）在汽車、工程機(jī)械和航空、航天等領(lǐng)域較廣泛應(yīng)用適于不同場合的焊接機(jī)器人，大幅度提高焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
可喜的是我國很多部門和單位已經(jīng)意識到這些總題，造船系統(tǒng)已經(jīng)率先提出，到2005年船廠的焊接高效率要達(dá)到80％以上，其中CO2焊接應(yīng)用率達(dá)到55％，焊接機(jī)械化率、自動化率要達(dá)到70％左右。
3.2發(fā)展“節(jié)能、環(huán)�！钡暮附�
進(jìn)入21世紀(jì)以來，環(huán)保成為媒體上的熱門的詞匯之一，重視環(huán)保已為人們普遍接受。焊接產(chǎn)業(yè)也面臨著同樣的問題。焊接一直是高污染的行業(yè)之一，改善焊工的工作條件，減少煙塵成為焊接工作都的面臨的重要問題。日本已研制出工藝也從鍍銅焊無鍍銅焊絲轉(zhuǎn)變，以降低制造過程的環(huán)境污染，并減少含銅粒子煙塵對焊工健康的影響。此外，隨著科學(xué)的發(fā)展，低成本大功率激光器的出現(xiàn)，必然會使激光焊等高效、高質(zhì)量的潔凈焊接技術(shù)日益普及，與電子束焊、等離子弧焊等高能束焊接一起進(jìn)入普通有的加工制造企業(yè)中。
3.3適應(yīng)新材料的發(fā)展趨勢
目前，“純凈化、微合金化和控軋控冷”等技術(shù)在鋼鐵企業(yè)逐步推廣，鋼材的品質(zhì)得到了大幅度提升，發(fā)達(dá)國家正加緊研發(fā)相當(dāng)于目前常用鋼材強(qiáng)度2倍、3倍甚至更多的超級鋼。與之對應(yīng)的焊材的品質(zhì)升級落后。如國內(nèi)不少低合金黃色鋼的實物w(S)∠0.009％,甚至0.005％。2000年末國家技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)修改了《壓力容器用》鋼板和《低溫壓力容器用碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼板》兩個國標(biāo)，各種牌號的焊材`w(S，P)都有大幅度的降低，如16MnD,w(S)由原來的≤0.025％降到≤0.015％，w(P)由≤0.030％降到≤0.025％。這些指標(biāo)都低于相應(yīng)的焊材國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的w(S，P)值。再比如“西氣東輸”4000km管線工程中，全部采用X70鋼：鋼材的實物水平為抗拉強(qiáng)度大于600MPa，—20℃的沖擊吸收功平均大于200J，鋼材中的w(S)∠0.005％，石油管道局在選用焊材時，目前國產(chǎn)焊絲均不能與之配套。另外，在《2000-2005年冶金科技產(chǎn)品發(fā)展指南》和(軋鋼科技發(fā)展指南)中，明確要研制推廣的高層建筑用高強(qiáng)鋼、管線鋼x70、工程機(jī)械用1250MPa高強(qiáng)鋼、H型鋼、耐火鋼、耐候鋼、防震和高性能耐熱鋼、低溫鋼，還有近些年開發(fā)的高性能復(fù)合材料等等，其中大部分鋼種國內(nèi)尚無焊接材與之配套�？梢哉f隨著科技的發(fā)展，新材料不斷涌現(xiàn)，各焊接企業(yè)必須時刻注意焊接發(fā)展的新動向，發(fā)展與之配套的新型焊接材料和焊接工藝。
4 對焊接產(chǎn)業(yè)發(fā)屬的建議
4.1 優(yōu)化資源配置，提高規(guī)模效益
近10年來，國外爆接巨頭紛紛在國內(nèi)設(shè)廠，并加大在中國投資的力度，對國內(nèi)的焊接民族產(chǎn)業(yè)造成很的沖擊，比如唐山松下產(chǎn)業(yè)機(jī)器有限公司就已經(jīng)占有了中國氣保護(hù)焊機(jī)將近50％的市場份額，許多內(nèi)資企業(yè)由于體制、技術(shù)和資金等原因紛紛走人因境。盡管有一些企業(yè)在市場競爭中取得了很大的進(jìn)步，如從事焊材生產(chǎn)的四川大西洋、天津金橋和天津三英等企業(yè)和從事焊機(jī)生產(chǎn)的時代公司等，但尚無像林肯、ESAB這樣集焊材和焊機(jī)為一體的巨型企業(yè)。近年來國外廠商并購不斷，企業(yè)規(guī)模更加壯大，如美國何伯特公司在并購MAKAY公司后又與米勒公司合并，薩福在兼并奧林康后又露AIRLJQUID并購。因此國內(nèi)焊接行量為了生存和壯大，必須抓緊時機(jī)，優(yōu)化資源配置，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，通過資產(chǎn)重組構(gòu)筑—兩個有很強(qiáng)核心競爭力，集焊材、焊機(jī)和焊接工程于一體，產(chǎn)品門類齊全，實力雄厚的民族焊接產(chǎn)業(yè)旗艦，發(fā)展覆4到5家國際聞名的在某一類焊接產(chǎn)品有相當(dāng)規(guī)模和較強(qiáng)競爭力的企業(yè)和若干在某類產(chǎn)品很有特色或為上述大企企配套的一些小型專業(yè)廠家。只有這樣，才能保證我國焊接產(chǎn)業(yè)整體進(jìn)入國際市場。
4.2 鼓勵創(chuàng)新，提高企業(yè)核心競爭力
日本在20世紀(jì)80年代左右發(fā)明了鈦系氣保護(hù)藥芯焊絲；其后又不斷地進(jìn)行更新改造，僅近幾年，日本公開的藥芯焊絲專利數(shù)目就有幾十個，比世界其它曰家公開的專利總和還多，至今仍保持在該領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位。相比之下，我國在創(chuàng)新性研究方面做得還相差很遠(yuǎn)，較多的是跟蹤型研究。中國的焊接產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就必須加強(qiáng)有關(guān)工藝和技術(shù)的研究，尤其是創(chuàng)新性研究，發(fā)展有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，提高企業(yè)的核心競爭力。
4.3 進(jìn)一步提高產(chǎn)品品質(zhì)，完善產(chǎn)品系列
目前在中、低擋產(chǎn)品中，國產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)有的已經(jīng)接近國。際先進(jìn)水平．但在細(xì)節(jié)上尚有差距，在高端產(chǎn)品市場，則基本是進(jìn)口產(chǎn)品的天下，國產(chǎn)產(chǎn)品只能在低端市場與進(jìn)口產(chǎn)品競爭，如焊接機(jī)器人、特種焊機(jī)以及焊材中自保護(hù)藥芯焊絲系列等等。今年“西氣東輸。選用的美國的自保護(hù)藥芯焊絲的售價達(dá)到60元／kg左右，已經(jīng)接近氣保護(hù)不銹鋼藥芯焊絲的售價，其根源在于目前國內(nèi)尚無相應(yīng)的產(chǎn)品與之競爭。
4.4 人才的培養(yǎng)
企業(yè)的競爭歸根結(jié)底是人才的競爭，與新興的IT行業(yè)和生物工程等行業(yè)相比，焊接行業(yè)的人才競爭力要相差很多。同為傳統(tǒng)行業(yè)的冶金、汽車等行業(yè)的吸引力也要好于焊接行業(yè)。由于社會對焊接專業(yè)人員缺乏重視，工作較苦，待遇較低，近幾年大多數(shù)的焊接專業(yè)畢生轉(zhuǎn)行到其它行業(yè)，只有極少部分繼續(xù)從事焊接工作。另外全國各高校陸續(xù)開始專業(yè)改革，在本科招收目錄中取消了焊接專業(yè)，另一方面。相應(yīng)的職業(yè)培訓(xùn)并未跟上，更加重了焊接專業(yè)人才的青黃不接。因此一方面要提高從業(yè)人員的待遇，加大對人才的吸引力，另一方面借鑒西方國家的經(jīng)驗，加強(qiáng)職業(yè)培訓(xùn)和研究生培養(yǎng)，以適應(yīng)焊接行業(yè)對高、中級人才的需要。
（《焊接技術(shù)》2002年第5期P3-5）
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