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每年尚需从国外进口大量的焊接材料

来源:http://www.jualkasurbayi.com 编辑:918博天堂 时间:2018/11/11

  焊接是一种先进的制造技术,它已从单一的加工工艺发展成为现代科技多学科互相交融的新学科,成为一种综合的工程技术,它涉及到材料、结构设计、焊接预处理、焊接工艺装备、焊接材料、下料、成形、焊接生产过程控制及机械化自动化、焊接质量控制、焊后热处理等诸多技术领域。焊接技术已广泛地应用于工业生产的各个部门,在推动工业的发展和产品的技术进步以及促进国民经济的发展都发挥着重要作用。

  焊接技术是机械制造关键技术之一,是许多高新技术产品制造不可缺少的加工方法。例如,世界上最大的1200KW火电机组、700KW水电机组、1300KW的核电设备、重达1200吨的加氢反应器、航天技术的运载火箭、宇宙飞船、太空站以及微电子技术的元器件都是采用焊接技术完成制造的。不采用焊接技术这些高新技术产品的制造将是很难完成。

  焊接技术是保证产品质量的基础,其技术水平高低直接影响到产品的质量和使用可靠性,例如,一台60万千瓦电站锅炉受热面焊接接头达6万多个,一台30万千瓦火电机组耐高温高压焊接接头有5万多个,连用安装接头达8.5万个,如果有千分之一的接头发生质量问题,就有85处隐患,直接威胁着电站的安全。核电主设备,如压力壳、蒸汽发生器、稳压器等,均为焊接结构,都在一回路中,经受辐射、高温、高压等长期作用,如果不慎接头发生泄漏造成的损失是不堪设想的。焊接技术是节能节材取得经济效益的重要手段。例如举世瞩目的三峡工程水电机组,单机容量为70万千瓦,其水轮机转轮直径为9.8米,重达500吨,采用异种钢拼接而成,与整体不锈钢转轮相比,每台可节省材料2000万元,三峡共有26台机组可节省人民币达5.2亿元,其经济效益是十分可观的。

  二、 我国焊接行业的特点

  改革开放20余年来,随着我国社会主义市场经济的进一步成熟,我国焊接行业也有了很大的发展,特别是大型焊接生产骨干企业的焊接生产技术有了显著的提高,但就整个焊接行业来看,我国焊接技术与工业发达国家相比,还存在较大的差距,目前我国行业有以下特点:

  1、焊接结构与钢材产量的比例偏低

  目前世界工程技术界已公认将焊接结构用钢量作为衡量一个国家工业发达及焊接技术先进的主要指标。焊接已成为制造业,尤其是装备制造业中的重要加工手段,全世界平均45%的钢用于焊接结构,而工业发达国家焊接结构用钢量已达到占钢产量的60~70%。近些年来,随着我国工业现代化的高速发展,许多重型结构如电站锅炉、压力容器、重型机械、船舶等结构大型化,使焊接结构用钢量大幅度上升,目前我国焊接结构用钢量已达到占钢产量的40%左右,与工业发达国家相比,还有一定的差距。

  2、焊接生产机械化、自动化水平低

  为提高生产效率,降低工人劳动强度,国外焊接生产机械化、自动化已达到很高的程度。按熔敷金属量计算,工业发达国家,焊接机械化、自动化程度已达到65%以上,而我国仅为30%左右。

  3、焊接生产工艺落后,手工焊比重过大

  手工焊条电弧焊是传统的焊接方法,耗能耗材大、效率低,在工业发达国家已很少应用,但在我国仍在大量应用,按熔敷金属量计算,2001年我国达71.4%,而1998年日本仅占15.5%。气体保护焊是高效优质节能节材的焊接方法,在国外已得到广泛应用,日本1998年按熔敷金属量计算达77.6%,而我国2001年仅占20%。其它一些高效优质的焊接方法如电子束焊、激光焊、等离子焊、焊接机器人工作站、焊接柔性生产系统、窄间隙焊接技术、双丝高效气体保护焊技术等在国内已经得到运用,但应用的广度和水平与工业发达国家相比尚有一定的差距。

  4、电焊机产品结构不合理,自动、半自动焊机所占比例低

  2001年我国电焊机行业共生产焊机303,928台,手弧焊机占78.2%,而自动、半自动焊机仅占15.6%。而日本1997年手弧焊机占40%,而自动半自动焊机达29%。逆变焊机是一种性能优良的焊接电源,在国外已得到大量应用,在美国逆变焊机产量已占弧焊机总产量的30%以上,日本已超过50%,2001年我国逆变焊机产量仅占弧焊机总产量的4%。

  5、焊接材料产品结构不合理,品种少

  目前我国已成为世界第一的焊接材料生产大国,焊接材料总产量已超过120万吨,其总产量已是美国、日本、德国三国焊接材料生产的总和。但我国焊接材料产品结构不合理。2001年我国焊条产量占焊接材料总产量的75%,气保护实芯焊丝产量占焊材总产量12.9%,药芯焊丝产量占焊材总产量的0.96%,埋弧焊材料(包括焊丝和焊剂)约占焊材总产量的10.5%。而日本1999年焊条产量仅占焊接材料总产量的19%,气保实芯焊丝占焊材总产量的38%,药芯焊丝占31%,埋弧材料占12%。相比之下,我国焊条产量所占比例过高,而自动化焊接材料所占比例过低。另外,我国焊接材料品种单一,如在焊条生产中90%为结构钢焊条,而对一些特殊需要的不锈钢焊条、耐热钢焊条、低温钢焊条以及管道工程中使用的纤维素型焊条等高品位的焊条十分缺乏,尚不能满足生产需要。气体保护实芯焊丝收入到《焊接材料产品样本》的只有8个品种,而日本神钢有38个品种,美国林肯公司有11个品种,瑞典伊萨公司有18个品种。药芯焊丝品种,我国主要有500Mpa级几种结构钢气体保护药芯焊丝,而日本神钢有药芯焊丝79个品种,美国麦凯公司有93个品种。由于我国焊接材料品种规格不全,每年尚需从国外进口大量的焊接材料。

  6、焊接企业厂家多,规模少

  目前我国焊接企业很多,但规模很小。例如,电焊机行业1995年全行业有各类焊机制造厂和兼业制造厂、焊接辅具、元器件配套件厂约1500家。在以后几年内,随着国民经济的调整和市场竞争,企业数有所减少,到2001年底,电焊机行业各类企业仍有900家,其中电焊机专业和兼业生产企业约有400家,而在工业发达国家,专业的电焊机制造企业规模较大,在美国、日本仅有3~5家。在焊接材料行业中,焊接材料生产厂有700多家,其中焊条生产厂就有400多家,气保焊实芯焊丝生产厂有150多家。我国焊接企业在规模上无法与世界大焊接公司相比。以药芯焊丝生产企业为例,我国截止到2002年已经有29家生产药芯焊丝企业,而在国外,如美国仅有12家,日本有18家,韩国有8家。而我国29家企业中,年产量超过1000吨的只有4家,而形成年产3000吨以上规模的,仅有三英公司一家。而韩国现代公司1997年月产药芯焊丝就达3750吨,年产达4.5万吨。相比之下,我国相差甚远。

  7、焊接企业生产技术落后,产品质量还有待提高

  目前我国焊接企业因隶属关系比较复杂,大多数企业规模都比较小,生产技术和设备以及检测手段都比较落后。在焊条生产中,使用的螺旋机、油压机、切丝机,还都是几十年的一贯制,由于自动化水平低,影响了焊条的质量的提高,例如药皮外观质量,偏心度、焊接工艺性等方面与国外相比还有较大的差距。在焊机制造企业有相当多的企业仍停留在手工作坊和组装加工阶段或停留在简单的指数检测阶段,没有完善的检测设备,使得国产焊机的使用性能,质量还不能满足国内大多数用户的要求。2001年对ZX系列弧焊整流器,WS系列TIG焊机,NB系列MIG/MAG焊机和LG系列空气等离子切割机进行抽查,其产品抽查合格率仅为56.5%,表明我国焊机产品质量还有待进一步提高。

  8、产品开发投入不足,科研力量薄弱

  焊接产业尽管是国民经济中不可缺少的一部分,但焊接产业不是重要的支柱产业,企业规模不大,而且近年我国有些焊接企业经济效益较差,难以自筹经费开发新产品,企业也很少能够获得国家或政府的科研经费资助,完全靠自身的科研实力进行科研开发有一定困难。因此,产品老化,严重缺乏竞争力。另外近几年,我国一些科研院所进行了体制改革,使原来从事焊接技术研究的事业单位变成了科技型企业,改变了原来从事焊接研究的工作方向,这对我国焊接科研力量有很大的削弱。

  1、焊接材料生产情况近几年,我国焊接材料发展较快,目前我国焊接材料产量已突破120万吨, 2001焊接材料生产情况如表1所示。

  表1 2001焊接材料产量( 单位:万吨 )

  (1)电焊条目前我国电焊条生产企业大约有400多家,其中具备完善生产条件、检测手段和合理的质量保证体系有250家,具备一定生产条件,缺乏检测手段的近150家,全行业的生产能力约150万吨,远超过市场的需要。2001年,我国电焊条产量为93万吨,占焊接材料总产量的75%,近些年来焊条生产情况如表2所示。1997年列入《焊接材料产品样本》的焊条品种有368种,2000年发展到400个品种。在我国焊条生产中,存在严重的结构不合理现象,主要由J422、J507几种焊条独霸天下,而一些低合金高强钢、耐热钢、低温钢、不锈钢、镍基合金和堆焊焊条产量很小,远不能满足生产需要,每年尚需要进口,2001年各种焊条的产量见表3。

  表2 近几年我国焊条产量 (万吨)

  表3 2001年各类电焊条产量 (万吨) (2)气保护实芯焊丝目前全国的气保护实芯焊丝生产企业有150余家,已从德国、瑞典、加拿大、日本、瑞士、意大利及台湾地区引进各种生产设备近50套,国产或自行研制的设备100余条,生产能力达20余万吨,主要由国有、集体、私营、合资及独资企业组成,另外一些大型焊条生产厂逐渐成为焊丝生产的骨干企业。产量较大的生产厂有锦州锦泰金属工业公司、自贡大西洋焊丝制品有限公司等。近年来大部分企业在关键性技术方面取得了突破性进展,因而各生产企业均在增加气保护实芯焊丝的生产设备和产量,但由于冶金方面的影响,气体保护实芯焊丝的品种较少,除ER49-1和ER50-6型号生产量较大外,其余大部分品种产量较小。近几年气体保护实芯焊丝生产情况见表4。

  表4 1985~2001年气体保护实芯焊丝生产情况 (万吨)

  (3)药芯焊丝我国药芯焊丝生产始于1987年北京焊条厂,从美国CPV公司的CORWIRE工厂引进一条全连轧式药芯焊丝生产线年是我国药芯焊丝生产设备引进的高峰期,至2002年已先后有17个企业分别从英国、美国、日本、乌克兰、德国、意大利、瑞典、台湾等国家和地区引进24条生产线。目前国内共有药芯生产企业29家,生产线条(引进生产线条),其中采用钢带法的43条,采用盘条法的4条,采用钢管法的1条。年生产能力为4万吨。目前我国药芯焊丝产品品种主要有钛型气保护、碱性气保护和耐磨堆焊三大系列。在药芯焊丝的产品中,以钛型气保护碳钢、硬面堆焊药芯焊丝为主,约占98%,钛型低合金钢和不锈钢药芯焊丝约占2%。由于品种不全,如自保护药芯焊丝不成熟,不锈钢药芯焊丝未形成系列等,尚需从国外进口。在产品质量方面,用于结构钢焊接的E71T-1钛型气保护药芯焊丝产品质量已经有突破性的进展,而碱性药芯焊丝的产品质量仍然有待进一步提高。近几年我国药芯焊丝生产发展很快,每年都在大幅度增长。

  1996~2001年药芯焊丝生产情况如表5所示。

  表5 1996~2001年药芯焊丝生产情况 (吨)

  (4)埋弧焊丝 目前我国能够生产埋弧焊丝的企业有数百家,大部分企业具有焊丝镀铜能力,部分企业可以盘装供货。目前我国埋弧焊丝生产能力为15万吨,2001年年产埋弧焊丝为6万吨。埋弧焊丝品种比较单一,主要产品为H08MnA,H10Mn2等结构钢焊丝,而一些低合金钢、Cr-Ni耐热钢和不锈钢焊丝,由于市场需求量小,大企业不愿生产,小企业不能保证质量,目前尚需进口。

  (5)埋弧焊剂我国焊剂生产企业有30余家,整个焊剂行业年生产能力15万吨左右,其中熔炼焊剂为11~12万吨,烧结焊剂为3~4万吨。目前能够生产烧结焊剂的企业有十余家。近年来,烧结焊剂市场不断扩大,烧结焊剂在焊剂中的比例也在不断提高。2001年国产埋弧焊剂产量约7万余吨,其中熔炼焊剂约5万吨,烧结焊剂近2万吨。

  2、焊接设备生产情况目前我国电焊机行业各类企业大约有900家左右,生产产品主要包括手工电弧焊机、自动半自动弧焊机、电阻焊机、特种焊机及各类专用成套焊接设备。生产的焊机有22个大类45个系列,560个品种,800多个规格。

  1999~2001年电焊机行业主要产品产量情况如表6所列。

  由表可见,电焊机产量逐年有较大增幅,1999年总产量为15.1万台,2000年达到18.2万台,增长21%;2001年比2000年增长67%,达到30.4万台。交流弧焊机仍为量大面广的焊接设备,1999~2001年其产量保持增长,2000年和2001年分别比上年增加35.6%和80.3%。此外,直流弧焊机和自动半自动焊机增幅也比较大,直流弧焊机1999年为2.3万台,2000年为3.2万台,2001年为4.7万台,2000年和2001年分别比上年度增加39%和45%。自动、半自动焊机1999年为3.4万台,2000年为3.3万台,2001年为4.7万台。逆变焊机1999年为1万台,2000年为1.4万台,2001年为2万台,2000年和2001年分别增长了46%和43%。MIG/MAG焊机1999年为1.6万台,2000年为2万台,2001年为2.8万台,2000年和2001年分别增长25%和39%。电阻焊机、特种焊机、专用成套焊接设备在2001年度都有较大增加,电阻焊机增幅达到26%,专用成套设备增幅达到50%。近些年来,我国对焊机产品结构进行了调整,已经取得了一定的成绩,自动半自动焊机及专用成套焊接设备在产量上有所增加,但在焊机总产量的比例近几年没有增长,而手工电弧焊机所占比例仍然很高。另外,我国电焊机行业通过自行开发、设计、引进技术和合资生产,使我国自动半自动焊机技术水平有了很大的提高,在推动我国焊接设备的技术进步发挥了重要作用。特别是专用设备在“九五”期间部分地满足了汽车制造、动力设备制造等的需要,但我国焊接设备的总体水平和质量、可靠性,特别是专用设备与国外相比还有一定的差距,而成套设备差距更大。因此,每年需进口约1.8亿美元的焊接设备,相当于我国焊接设备的总产值。近几年,我国出口额有些增加,2000年出口额为4268万元,2001年增长到7185万元,出口产品主要是自动、半自动焊机,出口国家多为发展中国家,如泰国、越南、菲律宾、古巴、埃及等。1996年~2001年电焊机行业部分企业产品构成比如表7所示。表6 1999~2001年度电焊机行业企业主要产品分类及产量 3、焊接辅助设备及配套器具的生产情况我国焊接辅助设备制造业起步较晚,直到20世纪70年代初,才陆续建成一批专门生产焊接辅助设备的制造厂。进入80年代,随着我国焊接辅助设备用量的日益增长,各地又相继成立了多家中小型焊接辅助设备制造厂。迄今,我国已有24家焊接辅助设备生产企业,年产量2000万元以上的企业已有10多家。近些年,我国焊接辅助设备生产企业发展较快,并已具有一定的规模,某些设备已实现批量生产。例如无锡阳通机械设备有限公司,2001年的销售总额已达1.2亿元。目前我国已能生产8m×8m以上大型立柱—横梁埋弧焊或窄间隙埋弧操作机,400吨重型滚轮架及重型、轻自动防窜滚轮架(防窜精度为±1.5mm),100吨大型变位机和大、中型翻转机等,批量生产H型钢和箱型梁焊接生产线以及各种类型按用户要求定制的专用成套设备。并大量应用交流电机变频调速技术,PLC控制技术,伺服驱动及数控系统,焊接装备的自动化程度有了很大的提高。某些操作机还配备了焊缝自动跟踪系统和工业电视监控系统。在焊接机器人工作站配套设备方面,我国已相继成立首钢莫托曼机器人有限公司和沈阳新松机器人自动化股份有限公司。目前已能为国内用户每年生产100台套以上的各种中小型机器人工作站辅助设备。在焊接配套器具生产方面已形成一定规模,产品质量已接近国际水平。最近统计,生产送丝机、各种焊枪、导电咀、减压器、流量器、工夹具、焊条、焊剂烘干设备、陶瓷喷咀等专业生产企业共34家,年产值超过亿元。广州阿比泰克焊接技术有限公司已与国内多家焊枪配套件厂家组成集团公司,生产规模迅速扩大,2001年焊枪总产值达到9000万元。虽然我国焊接辅助设备及配套器具制造业在市场经济环境中经历了十几年的发展,已经取得了可喜的成绩,但从总体水平来看,与工业发达国家相比,还存在较大的差距,特别是产品品种、技术水平、产品质量、自动化程度和高技术应用等方面,和国外相比还有较大的差距。4、以焊接工艺为主导企业的生产情况我国目前以焊接为主导工艺的大型骨干企业已达800多家,拥有大批培训有素的生产技术工人和焊接专业工程技术人员,通过“九五”技术改造,在从国外引进先进设备和工艺影响下,生产水平有了很大提高,有的已进入世界同行业先进行列。在重型机械、冶金机械、矿山工程机械、电站锅炉、压力容器、石油化工、机车车辆、汽车等行业,普遍应用了数控切割技术以及埋弧焊、电渣焊、CO2气保护焊、TIG焊、MIG焊、MAG焊、电阻焊、钎焊等焊接方法。在锅炉压力容器生产中,已采用窄间隙埋弧焊、热丝TIG焊、埋弧和电渣堆焊、小口径直管和弯管内壁TIG/MAG堆焊,以及MAG焊接机器人等一系列高效率、高质量、机械化、自动化生产系统。锅炉鳍片管的制造和焊接技术已进入世界先进行列。据不完全统计,在大型骨干企业,焊接机械化、自动化水平已达到60-65%。随着我国汽车制造业的发展,焊接机器人在汽车制造中的应用明显增加,汽车生产中,已普遍采用了弧焊焊接机器人、点焊机器人和机器人自动生产线。但在其它行业中机器人应用较少。2000年有焊接机器人980台左右(汽车制造企业约占90%),比1996年增加86%。其中弧焊机器人约占46%,点焊机器人约占49%,其它机器人约占5%。在船舶制造行业中,半自动CO2气体保护焊和药芯焊丝得到广泛应用。2000年我国船舶制造焊接高效化率平均已达到75%左右,船舶焊接机械化、自动化率为61%左右。石油天然气管道焊接已采用实芯焊丝气体保护全位置自动焊技术、药芯焊丝气体保护全位置自动焊技术,直缝管双面自动埋弧焊制管技术正在起步。贮罐制造已采用气电立焊技术、环缝埋弧焊等自动焊技术。一些中型企业也已较多地采用了自动埋弧焊,通过近几年对CO2气体保护焊技术的推广和经验交流,半自动CO2气体保护焊在中型企业中也得到推广应用,焊接机械化、自动化程度也有相应的提高。但大多数小型企业焊接生产技术水平还比较落后,仍以手工电弧焊为主。

  1、21世纪前期我国焊接市场面临的新机遇

  (1)钢材消费量的增加为焊接产业提供了巨大的市场

  目前我国正处于工业化的中期,工业化还远没有实现,经济的发展长期仍依靠传统产业的改造和增长,预计到21世纪20~30年代,在我国基本实现工业化后,钢材消费量才会下降。1998年,我国有关主管部门预测,到2005年我国钢材消耗量为1.48亿吨,但近年来我国钢材消费量增势强劲,2000年钢材消费量为1.4亿吨,2001年为1.6亿吨,按着这种势头发展,2005年我国钢材消费量可达到2.2亿吨,2010年可能突破2.5亿吨。焊接产业市场是与钢材的消费量密切相关的,随着钢材消费量的不断增加,必将为焊接产业提供巨大的市场。

  (2)西部大开发和国家重大工程项目建设为焊接市场带来新契机

  目前我国制定了西部大开发战略,确定了西气东输,西电东送,南水北调等重大工程,这些工程规模之大,投资之多是建国以来前所没有的,这对国民经济的发展将带来巨大的拉动效应,同时也为焊接产业的市场带来了新的契机。进入21世纪,我国将完成一系列重大技术装备和工程的建设任务,其中包括1000MW以上的火力、水力和核能发电设备,年产60万吨以上的化工炼油设备,10万吨以上的远洋货轮,大型建筑结构,大跨度桥梁,跨省跨国输油输气管线,海洋建筑、冶金设备、重型机械、航空航天工程,大型客车和高速铁路车辆等,所有这些都为焊接市场提供了广阔的发展空间。

  (3)加入WTO为我国焊接产业走出国门进入国际市场创造了条件

  2001年,我国加入WTO标志着我国已成功地融入世界经济大循环中,为我国焊接产品出口进入国际市场创造了良好的机遇。由于我国劳动力价格低廉,而且资源丰富,各种产品在国际市场上有很好的价格优势,并且焊接产业也有一定的规模,可以设想,随着我国焊接产品的质量和水平的不断提高,我国焊接产品必将成为我国机电工业的大宗出口产品,而进入国际市场。

  (1)焊接材料市场需求发展趋势

  焊接材料市场是以钢材消费量为基础的,随着钢材消费量的增加而增加。1995年我国钢材消费量为1.05亿吨,焊材消耗量为80万吨,2000年钢材消费量为1.4亿吨,焊材消耗量为120万吨,2001年钢材消费量比2000年增加2千万吨,焊接材料消耗量增加约10万吨。根据预测到2005年时,钢材消费量达到2.2亿时,需消耗焊接材料约180万吨,到2010年钢材消费量达2.5亿元时,焊接材料消耗量可能接近200万吨。可见在21世纪前期,我国焊接材料市场是相当大的。由于我国拥有大批技术熟练的焊工,而且人工费也比较低,手工焊设备价格也比较便宜,所以在焊接材料的消耗上,焊条在一定的时间内,还会占有较大的市场份额。目前我国焊条生产能力,已严重的供大于求,特别是普通的低价位电焊条产量正趋于饱和。在21世纪前期,市场对这种焊条的需求量将会逐渐减少,而对一些高效优质的电焊条(包括立向下焊条、全位置焊条、铁粉焊条、重力焊条、高纤维素焊条、底层焊条等)和特种焊条(包括不锈钢焊条、耐热钢焊条、低温钢焊条、堆焊焊条等)需求量将会增加,而在焊接材料总产量的比例也会不断提高。随着钢材消费量的不断增加,焊接材料消耗量也会增加,但在焊条总产量保持不变或略有降低的情况下,焊条在焊接材料总产量的比例将会下降。目前我国气体保护实芯焊丝产量占焊接材料总产量的比例比较低。2001年气保实芯焊丝产量仅占焊接材料总产量的12.9%,而日本1999年气保实芯焊丝产量已达到占焊接材料总产量的38%。近年来,我国气保护实芯焊丝产量在逐年增长,1999年产量为10.4万吨,2000年为11.6万吨,2001年为16万吨,但还不能满足焊接生产需要,每年尚需进口。根据预测2005年气保实芯焊丝需求量在25~30万吨,2010年将达到40~50万吨。目前气保实芯焊丝品种比较少,随着我国高强度结构钢、低温钢、耐热钢、耐候钢、耐海水腐蚀钢等钢种在焊接产品结构的大量应用,与其对应配套的焊接材料需求量也会进一步增加。近些年来,我国药芯焊丝的消费量,每年都呈大幅度增加,1999年消耗量1.3万吨,2000年为1.9万吨,2001年为2.5万吨。同时我国药芯焊丝的产量也在快速增长,1999年产量为3600吨,2000年产量为7000吨,2001年为1.2万吨。但仍不能满足生产需要,每年还需大量进口,1999年进口药芯焊丝9500吨,2000年1.1万吨,2001年进口1.3万吨。2001年药芯焊丝产量仅占焊接材料总产量的0.96%,与国外相比相差甚远。随着我国药芯焊丝在工业领域应用范围的不断扩大,从造船行业扩展到冶金、石化、工程机械、建筑机械等领域。因此,药芯焊丝的需求量还将会增加。根据预测2005年,对药芯焊丝的需求量大约为6万吨左右,到2010年将达到10万吨。我国药芯焊丝品种也比较少,目前已有500Mpa级几种结构钢气保护药芯焊丝,应需研究开发①自保护药芯焊丝;②不锈钢药芯焊丝;③金属型粉芯焊丝;④海洋工程用药芯焊丝;⑤在冶金、煤炭、石油、勘探、电力等行业应用的堆焊药芯焊丝等,以满足市场的需要。埋弧焊接材料,占焊接材料的比例,在工业发达国家一直占有比较稳定的市场份额,基本上占焊接材料总产量的10~15%,目前我国保持在10%左右。在21世纪前期,市场对埋弧焊丝的需求量不会有大的变化,但品种会有所增加。埋弧焊剂和埋弧焊一样,总产量也将保持在一定的范围内,市场需求量不会有大的增长,但烧结焊剂的比例将会有所增加,而熔炼焊剂比例将会减少。在我国焊接材料产品结构中,一直存在着普通电焊条产量所占比例过大,而自动化焊接材料所占比例过小的产品结构不合理现象。在21世纪前期,随着我国国民经济的高速发展和焊接生产机械化自动化水平的提高,焊接材料产品结构将会发生重大的变化,2005~2010年焊接材料产品结构变化预测,如表8所示。

  由于我国焊接材料与工业发达国家还有一定的差距,特别是焊接材料品种规格不全,尚不能完全满足生产需要,每年需进口约5000万美元的焊接材料(主要是药芯焊丝、不锈钢焊条、耐热钢焊条等),而出口的焊接材料主要是焊条,不足10万吨,主要产品是低附加值的普通结构钢焊条。

  (2) 主要工业领域对焊接材料需求预测

  ①建筑:我国近年来建筑用钢占全国钢材消费量的20~30%,国外工业发达国家已达到占40~50%。据有关主管部门测算,如果让全国城乡居民达到人均居住面积25m2的水平,包括砖混结构用建筑盘条,混凝土结构用钢筋和建筑钢结构用钢总计需各类钢材10亿吨以上。我国建设部已于2001年12月发布了《钢结构住宅建筑产业化系列》,因此,用于建筑钢结构的各类钢材已成为发展重点。目前钢厂已开发抗拉强度为400Mpa,510Mpa,590Mpa的耐大气腐蚀钢,耐热钢,大热输入焊接钢等系列产品,这些新钢种急需完成配套焊接材料。

  ②输油输气管道:已经开工的“西气东输”管道工程,全长4176km,管线管线钢,配套焊接材料通过国内外招标采购,除气保护实芯焊丝由国内台资企业锦泰公司中标外,纤维素立向下焊条、低氢型立向下焊条和自保护药芯焊丝均由于国内产品的品质尚有差距,只能采购国外价格较高的产品。据有关部门预测,至2010年前,还有纵贯南北东西和连通国外的10多条大的管道工程,以及连通270个城市长达14万km的支线年总计用于输油输气管道的钢材将达1250万吨左右,其管接头焊接需3~5万吨焊接材料,特别是研发用于管接头焊接的自保护药芯焊丝。此外,用于制管(包括薄壁管螺旋焊和厚壁管埋弧直线焊)的焊丝和烧结焊剂,至2010年的总需求量也将达5万吨以上。

  ③造船:我国2001年船舶产量约400多万载重吨,消费钢材100万吨,日本2001年船舶产量为1000多万载重吨,共消费各种船用钢材347万吨,约使用药芯焊丝6万多吨。我国预计到2005年船舶产量可超过700万载重吨,将消费各种船用钢材200万吨,如按日本造船用药芯焊丝消费量推算,我国2005年船用药芯焊丝的需求量可能达4万吨左右。

  ④压力容器和锅炉:我国目前年需锅炉和压力容器钢材约100万吨,其中低合金高强钢45~50万吨,低温钢5~6万吨,耐热钢3万吨,其余为优质低碳钢。国产焊接材料基本满足配套要求,但仍有部分高强钢、低温钢、耐热钢用焊丝和少量焊条依靠进口,关键是国产焊丝的品种较少。

  ⑤铁路车辆:2002年3月钢铁和铁道部门联合召开了“铁路车辆用钢专题研讨会”,确定为提高铁路车辆运行速度,需再减轻铁路车辆自重15%,因此要提高铁路车辆用钢的强度,采用屈服强度大于350Mpa到500Mpa级的高强度耐候钢,并尽量使用由高强度耐候钢制成的冷弯型钢。同时要求钢材和焊缝的耐大气腐蚀性能优良,使铁路车辆的使用寿命达到36年。目前,钢材的研制工作已在进行中。

  ⑥不锈钢:我国不锈钢的使用已向各个工业部门和民用扩展,因而近年来的消费量快速增长。1990年我国不锈钢的消费量为26万吨,1999年为153万吨,2000年为173万吨,到2001年增长为225万吨,成为世界排名第一的不锈钢消费大国,据预测,我国不锈钢消费量,2005年将到300万吨,2010年可能到400万吨。目前我国不锈钢焊接仍以焊条为主,2001年全国约消费不锈钢焊条1.4万吨,焊丝0.2万吨。欧洲的不锈钢焊接已60%采用不锈钢药芯焊丝。因此预计今后几年,我国除不锈钢焊条每年仍将增长1000吨左右外,不锈钢药芯焊丝将较快增长。到2010年全国不锈钢焊条、药芯焊丝和实芯焊丝的总需求量可能超过3万吨。

  3、 焊接设备市场前景

  (1) 电焊机市场需求发展趋势

  21世纪前期,随着我国国民经济的持续发展和钢材消费量的不断增加,对电焊机的需求量也将呈上升趋势,并提供了巨大市场。电焊机的需求量历来与钢材的消费量有关,每万吨钢材需求25台焊机。根据专家预测到2005年,我国钢材消费量可达到2.2亿吨,需电焊机约50万台,2010年钢材消费量达到2.5亿吨时,需要焊机可达到约60万台,市场的需求量是非常大的。另外,21世纪前期,随着我国焊接结构的广泛应用,焊接技术进步及焊接机械化自动化水平的提高,对电焊机产品市场需求也将会发生变化:

  ①交流焊机,由于技术含量低,价格便宜,在一定时间内还会有较大的市场,但由于对工艺水平要求的提高,市场对交流电焊机需求量将会减少。

  ②逆变焊机,特别是IGBT逆变焊机由于工作频率高,响应速度快,焊接性能好,有利于实现焊接自动化,已被国内用户接受,具有广阔的市场前景,并随着可靠性的提高,应用量不断扩大,将会逐步取代传统焊机。

  ③高效节能的自动、半自动焊机,特别是CO2气体保护焊机,电阻焊机和专用成套焊机需求量将有明显的增加。

  ④随着我国工业现代化和规模化生产的需求,多种技术组合的多用途、多功能、智能化的专用焊接设备和不同类型的焊接辅机具、大型成套焊接设备、生产线、焊接机器人及机器人工作站,市场的需求也日益扩大。

  ⑤由于我国焊机水平、质量和可靠性与国外还有一定的差距,使国外焊机在中国还会占有大部分市场。在21世纪前期,进口焊机占50%的比例不会有大的变化。同时加入WTO又给国外企业大举进入中国市场带来机遇,使我国电焊机企业面临着严重的挑战。

  (2)主要工业领域对电焊机的需求预测

  ①汽车制造业 因其大批量规模化生产,产量高、节奏快、构造精密、生产的机械化自动化程度在制造业中属较高水平。汽车制造行业需经焊接加工的钢材占用钢总量的70%以上,因而焊接设备用量大,要求高,需要多功能、高效率、高可靠性的产品,手工电弧焊机用量较少,更多地需要电阻焊机、特种焊机、专用及成套焊接设备,如逆变式悬挂点焊机、凸焊机、缝焊机以及电子束焊机、激光焊机和由成套焊接设备、焊接机器人等组成的柔性焊接生产线,都是汽车生产必须的焊接设备。

  ②造船行业 船舶制造焊接工作量大、手工作业多、劳动条件差、耗能高、效率低,针对其生产特点和现状,需要大量容量大、可靠性高、运行稳定的交流弧焊机和整流焊机,随着焊接机械化、自动化水平的提高,将越来越多地需要采用送丝稳定、调节方便、性能可靠的CO2气保和混合气体保护焊机,以及适用药芯焊丝的自动、半自动气体保护焊机及埋弧焊机等。

  ③锅炉行业 锅炉行业是一个大行业,其焊接设备持有量和需求量很大。焊接工作量占到全部劳动量的70%,焊件重量占产品重量的95%,焊接技术水平、焊接设备质量直接影响其产品的产量、质量和经济效益。根据其生产和工艺特点,重点是要推广自动、半自动焊机应用,特别是节能、高效的CO2气体保护焊机、TIG焊机、管件全位置焊和碳弧气刨等工艺及设备;锅炉部件大多是承压件,要求焊接质量高、规范严,需要低耗高效,适应性、成套性好,并具备焊接监控、自动补偿功能的自动化焊接设备。

  ④石油化工设备制造业 该行业的产品多为大型焊接构件,如30万吨/年的合成氨、乙烯成套设备、3万立方米制氧设备、中小成套化肥设备、炼油设备,主要是中、高、低及超高压容器、换热器、储气(油)罐制造,焊接结构复杂,工艺要求高,需要大量使用自动化水平高的单丝、带极埋弧焊机,MIG窄间隙焊机和多种焊接辅机具。

  ⑤环保设备行业 我国的环保机械制造行业,起步晚,发展快,基础差,除少数骨干、重点企业外,多数为乡镇企业和民营企业。装备条件差,设备落后,手工劳动多。但环境保护是我国的一项基本国策,随着国民经济的快速发展,必将更加注重对环境的改善与保护,因而“十五”期间环保设备行业将获得较大的发展,需要更多和更为先进的焊接设备。

  ⑥工程机械行业 随着我国“扩大内需,拉动经济增长”政策的实行,基本建设纷纷上马。铁路、公路、桥梁建设的投资量很大,因此工程机械行业必然有一个良好的市场。该行业所需的焊接设备主要是直流手工电弧焊机、自动半自动的CO2焊机(容量在500A以上)和埋弧焊机。主要用于中厚板的拼接。

  ⑦农业机械行业 我国是一个农业大国,农村人口约占全国人口的70~80%,发展农业是我国的基本国策。近几年来,农村劳动力向城市转移,因而农村劳动力的问题已经显现出来。同时,农民逐渐富裕起来,对农业机械也“情有独钟”。因此农业机械近几年将有一个较大的发展。该行业对电焊机的需求主要是交、直流手工电弧焊机(一般为400A以下),另外还需少量的CO2焊机(200~300A)。

  ⑧矿山机械行业 近几年来,矿山机械与工程机械一样,逐渐复苏,但需求量低于工程机械行业。主要需要:直流手工电弧焊机、粗丝CO2焊机(500A以上)和埋弧焊机(1000A以上)。

  ⑨石油管道行业 90年代以来,我国不但加强了海上石油的开发,内陆油气田也有多处发现,原油和天然气必须通过管道源源不断地输到遥远的炼油厂和用户。特别是“西气东输”工程浩大。因此,需要铺设长距离的输油气管线,其对焊机的需求量也是很大的,除了需要直流手工电弧焊机(容量为400~630A)外,还需部分专用成套焊接设备。

  4、焊接辅助设备市场前景在21世纪前期,中国将逐步成为全球的制造中心,我国传统的制造业势必按现代化的高标准要求进行全面的升级和技术改造,采用先进的技术装备武装自己。目前我国焊接结构用钢量已超过8000万吨,今后还会逐年上升。因此,对焊接辅助设备特别是自动化焊接辅助设备的需求量将明显增加,尤其是锅炉、压力容器、船舶、钢结构、桥梁、汽车、机车、冶金设备、采矿机械、石油化工装置、家用电器、医疗设备和半导体器件等重点制造业都需要装备自动化程度高,性能优良,可靠性好的各种自动化专用成套焊接设备,焊接机器人工作站和焊接生产线,市场容量相当大,发展前景乐观,如果不考虑国际市场,国内市场每年的需求量将达到15亿元以上。

  五、发展我国焊接产业的几点建议

  1、优化资源配置,加快企业兼并重组,提高规模效益

  近10几年来,国外一些企业纷纷在国内设厂,并加大在中国投资力度,对国内焊接产业造成巨大冲击。国内一些企业由于体制、技术和资金等原因纷纷走入困境,尽管有一些企业在市场竞争中有了一定的进步,但远不如国外一些知名企业在市场中的实力。为了使我国焊接企业在市场竞争中求得生存和发展,必须抓紧时机,优化资源配置,实现企业兼并重组,组建1~2个具有很强竞争力,集焊材、焊机为一体的产品门类齐全,实力雄厚的知名大型企业和发展4~5家在某类产品具有相当规模和较强竞争力的企业和若干在某类产品很有特色或为上述企业提供配套的一些小型专业厂家,只有这样才能保证我国焊接产业整体进入国际市场。

  2、加大科技投入力度,提高企业的竞争能力

  我国焊接科研力量薄弱,极大的影响了我国焊接产品质量和可靠性以及在市场竞争中实力。要实现我国焊接产业的可持续发展,必须加大科研投入,鼓励大型企业组建企业自己的科技开发中心,围绕企业的产品进行研究开发工作,以提高老产品的质量和开发高技术新产品,特别是要进行创新性研究,发展有中国自主知识产权的产品,提高企业的竞争能力。

  3、进一步提高产品质量,完善产品系列

  目前在中、低档产品中,国产产品有的已接近国际先进水平,但在高档产品市场,则基本上是进口产品的天下,如焊接机器人、特种焊机及焊接材料中的自保护药芯焊丝等多为进口产品。我国“西气东输”用的美国自保护药芯焊丝,其价格为60元/kg,已经接近气保护不锈钢药芯焊丝的价格,其根源就是我国尚无相应的产品与之竞争。

  4、塑造焊接产品品牌,推动焊接产业发展

  品牌是企业整体水平的具体体现,在市场竞争中,品牌具有举足轻重的作用。目前国外一些知名焊接企业,多数都有自己的品牌。改革开放20多年,我国焊接产业始终没有树立起中国自己的品牌,因此,在市场竞争中,往往处于不利的地位。特别是加入WTO以后,国外焊接产品纷纷涌入中国市场,对我国焊接产业又形成了严峻的挑战,因此必须塑造中国自己的品牌。只有品牌,才能对销售渠道产生巨大的推动作用,才能被用户认可,才能提高市场竞争力,以推动焊接产业的发展。

  5、提高企业素质,推动企业发展

  我国焊接产业与国外的差距不是产品的数量上的差距,而是企业整体素质的差距,这其中包括全部生产工序各环节的生产装备、检验装备、人员素质、产品开发能力、管理体系等,反映到市场上的产品质量和品种的差距,只是表面现象。多年来,我国的一些焊接企业只致力于内引外联扩大规模、致力于铺摊子建分厂,多数大型企业没有致力于企业的技术改造及生产能力上规模上档次,更难以承受国际市场的竞争。因此必须提高企业的装备水平,技术含量和人员素质,同时吸收有关科研单位和高等院校的技术合作,逐步采用先进制造技术,扩大企业优势产品规模,以获得规模效益。

  企业的竞争归根到底是人才的竞争。目前由于社会对焊接专业人员缺乏重视,工作较苦,待遇较低,近几年大多数的焊接专业毕业生转行到其他行业,只有极少部分继续从事焊接工作。另外全国各高校陆续开始专业改革,在本科招收目录中取消了焊接专业。另一方面,相应的职业培训并没跟上,更加重了焊接专业人员的青黄不接。因此一方面要提高从业人员的待遇,加大对人才的吸收力;另一方面,借鉴西方国家的经验,加强职业培训和研究生培养,以适应焊接行业对高、中级人才的需要。

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