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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 我国钢材、焊接性与焊接材料进展及需要关注的问题摘 要：本文表达了我国钢铁工业及焊接材料的进呈现状及2022 年以前的进展目标；指出了当前钢铁工业进展中存在的问题及取得的进步；并指出钢材的进展与进步,推动了焊接产业的可连续进展、 钢材焊接性的变革和焊接技术的进步；分析了当前我国焊接材料的结构调整、品质的提高、焊接材料及焊材企业当前应当关注的问题及进展方向；关键词：钢材进展微合金控轧控冷钢焊接性 焊接材料1 我国钢材及焊材的进展态势钢产量是衡量一个国家综合经济实力的重要指标之一,也是我国工业化进程中的支柱产业；由于我国经济连续高速增长,拉动了钢铁工
2、业的快速进展；钢材产量的快速上升由拉动了我国焊材产业的强劲进展；这不仅使我国成为世界上头号钢铁和焊材生产大国,也成为头号钢铁和焊材消费大国见表 1；表 1 我国钢材消费量与焊接材料产量注：焊材产量由于缺乏精确统计,表列焊材产量的误差在5% 左右；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1 我国焊接材料表观消费量态势图图 2 我国钢材表观消费量态势图钢材的产量、品质及其进展态势就直接打算了焊接行业的可连续进展及焊接技术的进展方向；自 1996 年以来,我国钢产量已突破1 亿吨,焊材总产量77 万吨；特殊是自2001 年
3、以来,我国的钢产量显现了跳动式进展,每年钢产量均增加46 千万吨左右,焊材产量每年增加 3040 万吨；到 2006 年,我国钢材表观消费量到达 4.2 亿吨,焊材总产量到达 320 万吨；与 96 年相比, 同步增长了 4 倍多；其增长速度之快堪称世界奇迹见图 1图 2；2006 年,按国际钢铁协会统计,全世界钢产量12.39 亿吨,按有关资料综合测算,全世界焊接材料产量约为 600 多万吨；因此 2006 年中国钢产量占全世界钢产量的 34% 1,中国焊材产量占全世界焊材总产量的 50% 左右 2；估计今年我国钢材消费量将到达 4.54.8 亿吨左右；据有关专家猜测,10 年后我国钢材消名
4、师归纳总结 费量可能到达67 亿 t；因此相应焊接材料需求量可能达400 450 万吨 2；第 2 页,共 35 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 过去十年我国钢材和焊材实现了快速增长,今后十年将连续平稳增长钢产量的大幅度增加牵动着焊接行业的快速进展；不仅焊材用量增大,而且焊接设备的需求增多,增加了焊接产业就业时机,壮大了焊接产业队伍,同时也促进了焊接技术向着优质、高效、低成本、自动化方向进展；2 我国正在从钢材大国向钢材强国进展2.1 我国钢材及焊材的分类消费态势我国作为钢材及焊材消费大国,与国外发达国家的最大差异为：近年来我国建设用钢占55%左右
5、,工业制造业用钢不到 45% ,而目前美国、欧洲和日本的建设用钢仅占 22% 30% ,工业制造业用钢占 60% 66% ；这种差异,说明我国生产的钢材及焊材一半以上用于各种基础设施和城镇化建设上面,这种快速进展受工业化进程中基础建设的拉动较大；在 2006 年生产的钢材中, 据统计目前我国焊接钢结构用钢占钢材消费总量的比例为 40% 45% 左右；此外用于钢筋混凝土结构的各种钢筋和线材,其中三分之二左右是需进行焊接的,总数约为 6 千万吨,而经焊接的钢材总数共计 2.02.4 亿 t 之间,因此,现阶段焊接用钢总量已占钢材表观消费量的50 以上,总量为世界第一；现按有关重点行业对钢材及焊材的
6、消费状况分述如下：名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1我国大量的钢筋混凝土结构,每年将消费钢筋和线材一亿多t,除少量粗直径钢筋采用冷挤压套筒连接外,其余主要采纳钢筋电渣压力焊和手工焊条 焊接；每年需用于钢筋电渣压力焊的 HJ431 等熔炼焊剂1013 万吨,结 422 等焊条 50 万吨以上；2据有关部门统计,2006 年建筑钢结构制造量约为 1600 万吨,包括工业厂房钢结构、高层建筑钢结构、 大跨度场馆钢结构、市政建设钢结构和住宅钢结构等,相当消费焊接材料25 35 万吨左右；猜测 2022 年各类建筑钢结构制
7、作量为2600 万吨,将相应需要各类焊接材料40 50 万吨左右；猜测2022 年各类建筑钢结构将消费钢材4000 万吨以上；因此建筑钢材是今后的一个增长热点；武钢已生产了抗拉强度为400Mpa 、510Mpa 、590Mpa 的高性能建筑钢材系列产品,其中耐火耐候钢经鉴定“集高耐火性、高耐候性、高 Z 向性能和能承担大线能量焊接于一体”,到达了国际领先水平；已用于国家大剧院等重点工程；舞钢生产的 Q345 和 Q460 厚板已用于几十个建筑焊接钢结构工程中；宝钢生产的建筑钢材经日本专家多次考核后,已用于101 层 492 米高的上海环球金融中心大厦工程中；名师归纳总结 32006 年我国造船
8、完工量1452 万载重 t,约用钢材560 万吨,约相应消费焊材14 1第 4 页,共 35 页6 吨万,其中药芯焊丝 约 89 万吨； 2007 年一季度我国造船业承接新船订单2022 万载重吨,成为该季度国际船市的第一；猜测2022 年我国造船业用钢将达1035 万吨,相应需求各类焊接材料23 28 万吨；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 4我国 2005 年各类汽车产量570.8 万辆,消费钢材1098 万吨；猜测2022 年我国各类汽车产量将达 900 1100 万辆,将消费钢材 1500 1840 万吨；5我国已成为全世界第一的集装箱制造和出
9、口国；随着市场需求的变化每年约制造 250 300 万个标准集装箱,消费钢材 400 500 万吨左右,制造一个标准集装箱用 CO2 爱护焊丝 20kg ,每年约用 CO2 焊丝 56 万吨；6石油自然气长输管道建设近年来正处于高峰期,依据规划,将来几年内,我国将建成14 条油气输送管道,形成“两纵、两横、四枢纽、五气库的管道运输网”,这预示着我国管道用钢量也将大幅提升,据猜测,将来几年内,我国每年管线钢需求量约 300 400 万吨 3；据不完全统计,2006 年仅中石化、中石油系统焊接制管用钢量到达 165 万吨以上,其中出口 60 万吨；焊丝、焊剂用量约 4 万吨以上；加上私营企业,全国
10、 17 家制管厂年制管才能达 560 万吨,因此 2006 年总制管用钢量及焊材用量翻翻不止；2007 年 8 月 31 日,国家 “十一五 ”重大项目 “川气东送 ”工程开工；这是继西气东输项目之后我国修建的又一条能源大动脉；从四川的长寿市上海市横跨东中西部 8 省市,穿越鄂西渝东山区,横贯江南水网地带,5 次跨过长江,地质条件复杂,干线全长 1702 公里,总投资 627 亿；2022 年 5 月将开头建设西气东输二线,全长4800 公里,包括支线近8000 公里,直径12名师归纳总结 19mm ,全部采纳X80 钢, 2022 年建成； 估计从 2007 年每年将用管线钢350 400
11、万吨,第 5 页,共 35 页相应每年需各种焊材10 万吨包括制管的埋弧焊材；管接头将主要采纳气爱护实芯焊丝- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 和自爱护药芯焊丝,其次是纤维素焊条和低氢铁粉型下向焊条；而且长输管道正在向提高钢材强度 X70 、X80 、X100 、X120 ,增大管道直径和壁厚,提高输送压力的方向进展；相应的国产焊接材料应当紧跟配套；7“十一五 ”期间电力行业进展快速方案新增火力发电1.6 亿千瓦；到2022 年火电用钢平均年需求量估计为65 万吨；超临界和超超临界火电机组在“十一五 ”规划开工的60 万千瓦及以上燃煤机组中将达78% ；
12、将采用新型耐热钢；包括：新型细晶强韧化铁素体耐热钢系列中：SA213 T23 、T91 、T122 SA335 P91 、P92 、P122 、及 E911 新型细晶奥氏体耐热钢 HR3C 、NF709 、SAV25 与这些新型耐热钢匹配的焊材,除P91 、P92 、T91 国内已研发部分焊材外,其余焊条、气爱护焊丝、药芯焊丝和埋弧焊材仍需全部进口；期望在今后几年内基本实现国产化； “十一五 ”期间水电设备的需求量将到达1.8 亿千瓦； 估计 2022 年水电用 CF62 级别高强名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - -
13、钢的年需求量为 810 万吨；大部分钢材和焊材已国产化；我国将兴建百万千瓦核电站30 座,从今年开头, 每年都将新开工100 万千瓦的核电机组3 个以上；估计核电钢材的年需求量为2 4 万吨,所需焊材的品种较多；我国将努力进展风能发电；主要在西北和华北冰冷地区,风能发电的塔架和底座,对钢材和焊缝都有防止低温脆断的要求；“十一五 ”期间约需中厚板35 万吨左右, 平均年需7 万吨；需匹配相应优质焊材；8塔架钢结构；全国每年输电铁塔和广播、电视、通讯塔用钢量约 150 万吨；特殊是已启动 1000 千伏沟通电和800 千伏直流电的输电工程,输电铁塔将采纳Q460 高强钢, 急需相应的焊接材料配套；
14、9桥梁钢结构；这是我国2022 年前的建设热点,将兴建各类大路、铁路和城市交通桥,其中规划在长江上仍要再建 60 多座桥梁,在黄河上仍要再建 20-30 座桥；已确定在 2022年前要建成渤海湾、长江、杭州湾、珠江、琼州海峡的五座跨海大桥,总长度达 228km ,用钢量 625 万吨,主要为高强高韧性桥梁钢,需匹配相应焊材；10 铁路车辆将主要采纳不同强度级别的耐候钢,并已开头采纳经济型铁素体不锈钢；到 2022 年,客车将全部实现空调化,需建造新的空调客车 2.6 万辆,货车将逐步改为 70吨新型货车；因此估计今后几年铁路车辆用钢,年均为 100 万吨左右,年需焊材 1 万吨以上；名师归纳总
15、结 - - - - - - -第 7 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 11 压力容器； 2006 年我国生产各类压力容器专用钢材129.3 万吨,并进口了几十万吨压力容器用钢板, 2006 年约消费各类焊接材料45 万吨； 估计今后将每年增涨10% 以上；目前这方面的一个进展趋势,是利用控轧控冷TMCP 技术生产微合金化高纯洁度的非调质高强钢,取代过去的调质高强钢,需配套相应焊接材料；12 估计 2006 2022 年,国家石油储备基地建设工程将建设10 万立方米储油罐150 台左右,共需钢材29 万吨,其中相当CF62 级别的高强板12 万吨；此外,一些地区
16、和一些企业也在兴建大型储油罐,数量可能也在100 台以上；因此今后几年约需与大型储油罐建设相匹配的各类焊接材料 1.5 2 万吨；13 重型机械行业,包括一重、二重、太重、沈重等几十家骨干企业,2005 年为各行业制造了约 500 万吨的重大装备和成套技术装备,约消费钢材 542 万吨；估计 2022 年将生产重大装备 650 万吨以上, 需钢材约 700 万吨, 将相应需焊材 34 万吨左右, 除通用的高效焊材外,需高性能多品种的各类优质焊材；14 我国工程机械行业规模已居世界第三位,仅次于美国和日本；年销售额亿元以上的企业有一百多家；近年来每年用钢量在450 万吨左右,制造各种塔式起重机、
17、汽车起重机、装载机、压路机、推土机、挖掘机等工程机械,年需各种高强度、高韧性、耐疲惫、耐磨耐 蚀等多品种焊接材料 1 万吨以上；2.2 钢铁工业进展中存在的主要问题名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 我国虽已成为世界上头号钢铁大国,但并非属于钢铁强国,我国生产的钢种多属于低层次普通钢, 高效优质钢材生产量较少或不能生产,污染、低质量的状态；我国钢铁工业主体上属于高消耗、高能耗、高中国正处在现代化工业的建设过程中,基本建设用钢材需求量较大,冲突尚不尖锐； 但过去十年这种高速增长速度,给国家资源、 能源和环境造污染造成过
18、重的负担；我国要从钢铁大国走向钢铁强国, 上述钢铁进展形势必需准时扭转,实现由量变到质变的飞跃；落实科学发展观,即重在增加高附加值产品、提高质量,不能单纯依靠铺新摊子、上新项目 ,片面追求数量的扩张；重在降低消耗,提高企业和产品竞争力；使我国钢铁工业走上良性进展轨道,增强竞争力,实现可连续进展；使我国实现由钢铁大国到钢铁强国的根本转变；目前, 我国钢铁行业产品结构调整取得显著成果；节能降耗和改善环保取得新进展；钢铁企业生产规模扩大； 科技进步有重大突破；钢铁工业投资主体多元化取得重大进展；为我国从钢铁大国走向钢铁强国奠定了基础1 ；2.3 我国钢铁工业的装备水平和工艺技术的进展与进步钢铁工业属
19、于流程工业；从20 世纪 90 岁月以来,我国钢铁工业的装备水平和工艺技术有长足进步, 从整体上推动了流程优化进程,为提高钢材品质和进展钢材品种,打下了坚实基础4 ；例如：名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1建立了现代化的炼钢生产流程；大、中型钢铁生产企业已实现了包括铁水脱硫预处理、转炉复合吹炼、 炉外精炼、 连铸连轧等现代化的炼钢生产流程；成分组织的匀称性掌握更好；2大幅度提高了钢的纯洁度；现代化的炼钢生产流程,使我国钢水的纯洁度,即钢中杂质元素养量分数的总量S+P+T.0+N+H 从传统流程 550600ppm
20、 直接跨过到 200 250ppm, 宝钢、武钢等先进企业已经到达小于 100ppm 的国际先进水平,Ws 0.003%；3控轧控冷工艺将成为大、中型钢铁企业轧制技术的主流；控轧指在更低的温度下停轧,拟制高温奥氏体晶粒长大；控冷即轧后立刻加快冷却速度,既防止晶粒长大, 又提高形核率； 通过细化晶粒显著改善钢的强韧性；传统的细晶粒钢其晶粒直径 0.01% ；这是由于硫是外表活性元素,微量的硫可以降低焊接飞溅和改善焊缝成形；假如焊丝中 Ws0.005%,发觉焊接飞溅明显增大,焊缝成形不良；要解决这个问题, 除在焊丝中增加其它外表活性元素、或采纳含有外表活性元素的特种涂层焊丝不镀铜焊丝外,仍可采纳新
21、型数字化逆变焊机,也可使含硫量极低的焊丝在焊接时降低飞溅,改善成形；从而有效的解决这一问题；名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 总之,随着钢材品质的提高, 改善了钢材的焊接性能,使不少品种的钢材从“可焊 ”变为 “易焊 ”；在这方面,我国是从20 世纪九十岁月开头有大的进步,估计在2022 年左右,将接近国外的先进水平；3.2 钢材焊接性的评定方法及存在的问题现在常用的 “钢材焊接性 ”评定方法,基本上都是20 世纪五十岁月到七十岁月之间,各国焊接工作者依据那时的钢材品种和品质,通过试验后制定的；随着钢材质量的提高
22、,焊接工艺方法的进步,对钢材焊接性的试验方法及评定标准也需重新讨论并制定新的标准；例如,碳当量公式,是依据20 世纪五十岁月到七岁月期间开发的含碳较高的低合金高强钢建立的,如 IIW 碳当量公式CE ,由日本 JIS 标准规定的碳当量公式Ceq ,均主要适合于Wc 0.18%的钢种；而现在大多数低合金高强钢的含碳量已远小于0.18% ,甚至向小于0.05% 的方向进展；因此在有关设计标准中,规定按上述碳当量公式作为钢材选材时的判据是不相宜的；1969 年由日本伊藤庆典等提出的焊接冷裂纹敏锐指数Pcm 在工程上得到广泛应用,但该公式仅适用钢材含碳量范畴为 Wc=0.07%0.22% ,试验时低碳
23、范畴的取样数量太少,应当说对含碳量小于 0.07% 的低碳微合金钢和超低碳贝氏体钢引用该公式来评定焊接性的优劣,也是较为将就的；名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 现在常用的一些焊接冷裂纹敏锐性试验方法,也基本上是在1980 年以前形成的；原国家标准中的焊接性试验方法,如斜 Y 形坡口焊接裂纹试验方法、搭接接头CTS 焊接裂纹试验方法、 T 型接头焊接裂纹试验方法、压板对接FISCO 焊接裂纹试验方法、插销冷裂纹试验方法,都已在 2005 年由国家标准化治理委员会明令废止；虽然这些方法,仍旧可参照使用,但已不具有国
24、家标准试验方法的权威作用；因此随着目前钢材品种的更新换代和品质的提高,如何合理的评定各种强度级别的微合金控轧控冷钢将是今后一段时期的量大面广用材、低碳或超低碳贝氏体钢、大线能量焊接用钢、新一代耐热钢和低温钢、超细晶粒钢等的焊接性能,待于引入新的思路和新的评定标准；4 我国焊接材料的进展态势4.1 焊接自动化进展推动焊材品种结构的调整20 世纪 80 岁月中期, 国外发达国家焊条占焊材的比例约为是摆在我们面前的一个新课题,有50% 左右； 到 2004 年欧洲、 北名师归纳总结 美美国和加拿大、日本在消耗的焊材中,焊条的比例均已小于20% ,也就是说,目前第 20 页,共 35 页发达国家的自动
25、化和半自化焊接,已占整个焊接工作量的80% 以上 2；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 表 22004 年发达国家的焊材需求量和使用比例表 3 我国焊材的产量和结构比例近年来,我国少数行业及部分企业的焊接自动化和半自化率已到70% 以上,但就全国而言,2006 年全国消耗的焊材中,手工焊条仍占 56% 左右,也就是说焊接自动化和半自动化率尚不到 50% ；但当前焊接自动化进展明显加快,猜测可以到达 70% 左右；4.2 钢材进步将推动焊材品种更新和品质提升5 年后,我国焊接自动化和半自动化率名师归纳总结 由于钢铁冶炼及轧制工艺的进步,今后各类低合金高强
26、钢如建筑结构钢、船板钢、 压力容器第 21 页,共 35 页钢、管线钢、桥梁钢、耐热钢和低温钢等,都在向“低碳、超低碳、微合金化、洁静化、细晶化 ”方向进展；一大批钢材的实物水平到达或接近国外的先进水平；例如,一些钢材Ws到达 0.009% ,最低到达0.001% ,-20低温冲击功达150 200J 等；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 现在已有不少使用单位和设计院提出,要求焊缝金属的硫磷等杂质的含量与钢材实物水平接近,要求焊缝金属冲击韧性与钢材实物水平相当,而不是按焊接材料国家标准去选购和考核焊接材料；进入 21 世纪以来,国外的知名焊材企业对钢材的进步都快速跟进,一是提升传统产品的品质,二是开发与高品质钢种配套的新型焊材品种；国内的不少焊接企业,也在这方面作出了努力,但新型焊材的开发远远落后于新钢种的进展,致使一些新型钢中的配套焊材尚需进口；期望我国有条件的焊材企业快速跟进,开发出更多更好的新型高科技焊接材料6、8；比方：1 开发高钢级管线钢如X70 、X80 、X100 、X120 等用新型焊接材料,包括纤维素下向焊条、低氢铁粉型下向焊条、气爱护和