中國焊接切割行業(yè)現(xiàn)狀與自主創(chuàng)新戰(zhàn)略

　　在裝備制造業(yè)中的地位與作用焊接是一種將材料永久連接，并成為具有給定功能結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)。幾乎所有的產(chǎn)品，從幾十萬噸巨輪到不足１克的微電子元件，在生產(chǎn)制造中都不同程度地應(yīng)用焊接技術(shù)。焊接已經(jīng)滲透到制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性和壽命以及生產(chǎn)的成本、效率和市場反應(yīng)速度。

　　中國２００５年鋼產(chǎn)量達(dá)到３．４９億噸，成為世界最大的鋼材生產(chǎn)與消費(fèi)國，而焊接結(jié)構(gòu)的用鋼量也突破１．３億噸，相當(dāng)于美國一年的鋼產(chǎn)量，成為世界上空前最大的焊接鋼結(jié)構(gòu)制造國。

從２００５年中國完成的一些標(biāo)志性工程來看，焊接技術(shù)發(fā)揮了重要作用。例如三峽水利樞紐的水電裝備就是一套龐大的焊接系統(tǒng)，包括導(dǎo)水管、蝸殼、轉(zhuǎn)輪、大軸、發(fā)電機(jī)機(jī)座等，其中馬氏體不銹鋼轉(zhuǎn)輪直徑１０．７ ｍ�� 高５．４ ｍ�� 重４４０ ｔ，為世界最大的鑄－焊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)輪。該轉(zhuǎn)輪由上冠、下環(huán)和１３或１５個(gè)葉片焊接而成，每個(gè)轉(zhuǎn)輪的焊接需要用１２ ｔ焊絲，耗時(shí)４個(gè)多月。神舟６號飛船的成功發(fā)射與回收，標(biāo)志著中國航天事業(yè)的巨大進(jìn)步，其中兩名航天員活動(dòng)的返 回艙和軌道艙都是鋁合金的焊接結(jié)構(gòu)，而焊接接頭的氣密性和變形控制是焊接制造的關(guān)鍵。２００５年底由第一重型機(jī)械集團(tuán)為神華公司制造的中國第一個(gè)煤直接液化裝置的加氫反應(yīng)器，直徑５．５ ｍ�熼L６２ ｍ�熀瘢常常� ｍｍ�熤兀� ０６０ ｔ，為當(dāng)今世界最大、最重的鍛－焊結(jié)構(gòu)加氫反應(yīng)器，采用國內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全自動(dòng)雙絲窄間隙埋弧焊技術(shù)，每條環(huán)焊縫需連續(xù)焊接５天。

　　西氣東輸?shù)墓芫�長４ ０００ ｋｍ，是中國第一條高強(qiáng)鋼（Ｘ７０）大直徑長輸管線，所用的螺旋鋼管和直縫鋼管全部是板－焊形式的焊接管。２００５年我國造船的總噸位達(dá)到１ ２１２萬噸，占世界造船總量的１７％，居于日、韓之后，穩(wěn)居世界第三位，正向年產(chǎn)２ ５００萬噸的世界水平邁進(jìn)。國內(nèi)制造的３０萬噸超級油輪、新型５６６８標(biāo)箱集裝箱船、１５萬噸散裝貨船，以及為世界矚目的，被稱為“中華第一盾”的１７０艦，都是中國造船界的驕傲，船體是典型的板－焊結(jié)構(gòu)。另外，上海中瀘浦大橋是世界最長的全焊鋼拱橋；國家大劇院的橢球型穹頂是世界最重的鋼結(jié)構(gòu)穹頂；正在修建的奧林匹克主體育場的鳥巢式鋼結(jié)構(gòu)重４萬多噸，也是世界之最。這些大型結(jié)構(gòu)都是中國焊接制造的最大、最重、最長、最高、最厚、最新的具有代表性的重要產(chǎn)品。由此可見，焊接在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)中具有非常重要的地位和作用。從“十一五”規(guī)劃的二十項(xiàng)國家重大技術(shù)裝備的研制項(xiàng)目可以看出，在百萬千瓦級核電機(jī)組、超超臨界火力發(fā)電機(jī)組成套設(shè)備、高水頭超大容量水電機(jī)組、大型抽水蓄能機(jī)組、３０ ～ ６０萬瓦級循環(huán)硫化床（ＣＦＢ）鍋爐的成套技術(shù)裝備、百萬噸級大型乙烯成套設(shè)備、百萬噸級大型對苯二甲酸成套設(shè)備、大型煤制氣成套設(shè)備以及大型煤礦綜合采掘成套技術(shù)與裝備中，焊接制造都是關(guān)鍵制造工藝之一。２ 行業(yè)自主創(chuàng)新能力分析
　　行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀
    新中國建立以來，特別是改革開放２５年來，中國先后自行研制、開發(fā)和引進(jìn)了一些先進(jìn)的焊接設(shè)備、技術(shù)和材料。目前國際上在生產(chǎn)中已經(jīng)采用的成熟焊接方法與裝備，在國內(nèi)也都有所應(yīng)用，只是應(yīng)用的深度和廣度有所不同而已。中國的制造企業(yè)已經(jīng)在采用諸如電子束焊接、激光焊接、激光釬焊和激光切割、激光與電弧復(fù)合熱源焊接、單絲或雙絲窄間隙埋弧焊、４絲高速埋弧焊、雙絲脈沖氣體保護(hù)焊、等離子弧焊接、精細(xì)等離子弧切割、水射流切割、數(shù)控切割系統(tǒng)、機(jī)器人焊接系統(tǒng)、焊接柔性生產(chǎn)線（Ｗ－ＦＭＳ）、變極性焊接電源、表面張力過渡焊接電源（ＳＴＴ）和全數(shù)字化焊接電源等。甚至目前在國際上比較熱門的攪拌摩擦焊技術(shù)，也已經(jīng)應(yīng)用到產(chǎn)品的生產(chǎn)上。中國的焊接生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高，但是存在問題的嚴(yán)重性也不容忽視。

總體來看，中國２００４年的焊接材料生產(chǎn)總量達(dá)到２１０萬噸，比美國、日本、德國三國焊接材料產(chǎn)量的總和還多，但是其中手工焊接用的焊條產(chǎn)量占７５％，各種機(jī)械化、自動(dòng)化焊接用焊絲占２５％，焊接的機(jī)械化／自動(dòng)化率為３５％，達(dá)到歷年來的最高比例。然而，這僅相當(dāng)于日本２０世紀(jì)７０年代末焊接機(jī)械化／自動(dòng)化率的水平，日本１９７９年焊接材料的總產(chǎn)量為４０萬噸，手工焊條占５８％，各種焊絲占４２％，焊接的機(jī)械化／自動(dòng)化率為４４％。

　　中國制造業(yè)中以焊接為主要工藝技術(shù)的企業(yè)約有 ７ ０００家，其中特大型、大型和中型企業(yè)約占１／３，它們的焊接機(jī)械化／自動(dòng)化情況明顯要好于眾多的小型企業(yè)。焊接機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化、柔性化的重要途徑。根據(jù)２００１年的統(tǒng)計(jì)，全國焊接機(jī)器人有１ ０４０臺(tái)，到２００５年底預(yù)計(jì)增加到２ ７００臺(tái)左右，主要在汽車、工程機(jī)械、摩托車、軌道車輛、鍋爐、金屬家具及軍工等行業(yè)。近幾年來，汽車行業(yè)（包括汽車制造廠和零部件廠）大量安裝和應(yīng)用焊接機(jī)器人，全國焊接機(jī)器人的７０％集中在汽車行業(yè)。但是目前全國焊接用的關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人９０％以上是進(jìn)口的，基本上囊括了世界各國工業(yè)機(jī)器人的品種。全國只有一家中日合資的機(jī)器人生產(chǎn)廠家，但主要是將日本母公司生產(chǎn)的零部件組裝成機(jī)器人，缺乏國內(nèi)外自主品牌。一些高等院校和研究所也制造少量的工業(yè)機(jī)器人，但數(shù)量有限，在價(jià)格、性能、可靠性等方面難以和進(jìn)口機(jī)器人競爭，在焊接領(lǐng)域已經(jīng)逐步被邊緣化。可喜的是，中國已經(jīng)出現(xiàn)十多家具有一定經(jīng)驗(yàn)的焊接機(jī)器人應(yīng)用工程開發(fā)公司，他們采用進(jìn)口的焊接機(jī)器人，根據(jù)用戶的需求，自行設(shè)計(jì)制造外圍設(shè)備，并集成為焊接機(jī)器人工作站或單元，完成交鑰匙工程。目前約有２０％的焊接機(jī)器人是由國內(nèi)的工程師組成工作站的。但是比較復(fù)雜的機(jī)器人焊接生產(chǎn)線、柔性生產(chǎn)線，如汽車、工程機(jī)械的裝焊生產(chǎn)線，基本上從國外公司成套進(jìn)口。

    制造超臨界和超超臨界火力電站鍋爐、核電站成套裝備以及石油化工裝備的加氫反應(yīng)器是國內(nèi)能源發(fā)展的需要。焊接在這些重大裝備的制造中起著重要的作用，但所需要的關(guān)鍵焊接材料，如超級耐熱鋼、超級不銹鋼的焊接材料和耐蝕的鎳基合金焊材、不銹鋼堆焊用的帶極材料基本依靠進(jìn)口。工程機(jī)械用的高強(qiáng)度鋼（９００ ～１ １００ ＭＰａ）的氣體保護(hù)焊焊絲也主要依靠進(jìn)口。國內(nèi)焊接材料廠有近千家，列入統(tǒng)計(jì)名單的大中型企業(yè)１２０家，并已形成以天津、自貢、上海、昆山、錦州等幾個(gè)較大的企業(yè)集團(tuán)。但總的說來，產(chǎn)品品種較少、研發(fā)能力弱、研究開發(fā)速度慢，大多數(shù)為中低端產(chǎn)品，難以抵擋國外中高端焊接材料產(chǎn)品的不斷涌入。對國內(nèi)重大技術(shù)裝備與國防高新工程的研制具有嚴(yán)重影響。