焊接行业发展现状及自主创新战略

2021-12-20

一、在装备制造业中的地位和作用

焊接是一种将材料永久连接起来并成为具有既定功能的结构的制造技术。几乎所有的产品，从数十万吨的巨大轮子到不到1克的微电子元件，在制造过程中都不同程度地使用了焊接技术。焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到产品的质量、可靠性和寿命，以及生产成本、效率和市场反应速度。

2005年我国钢材产量达到349亿吨，成为世界第一大钢铁生产国和消费国，焊接结构用钢量也超过130亿吨，相当于美国一年的钢材产量，使这在世界上是前所未有的。最大的焊接钢结构制造商。

从2005年我国完成的一些标志性工程来看，焊接技术发挥了重要作用。例如，三峡工程的水电设备是一个巨大的焊接系统，包括水管、蜗壳、转轮、大轴s、发电机底座等。马氏体不锈钢转轮直径10.7 m，高5. 4 m，重440吨，是世界上最大的铸焊结构转轮。转轮由上冠、下环和13或15片叶片焊接而成。每个流道的焊接需要12吨焊丝，耗时4个多月。神舟六号飞船的成功发射和回收，标志着中国航天事业取得了巨大进步。两名宇航员移动的返回舱和轨道舱均为铝合金焊接结构，焊接接头的气密性和变形控制是焊接制造的关键。 6年底，第一重机集团为神华公司制造的中国第一台煤直接液化装置的第一台加氢反应器，直径2005m，长度5.5m，厚度62mm，重达337吨，是当今世界上最大的。，最重的锻造-焊接结构加氢反应釜，采用国内具有自主知识产权的全自动双丝窄间隙埋弧焊技术，每条环焊缝需连续焊接5天。西气东输管道全长4,000公里。是中国第一条高强钢（X70）大口径长输管道。所使用的螺旋钢管和纵缝钢管均为板焊形式的焊管。 2005年，我国造船总吨位达到12.12万吨，占世界造船总量的17%。仅次于日本和韩国，居世界第三位，正以年产25万吨的速度向世界水平迈进。国产300,000万吨级超级油轮、新型5668TEU集装箱船、150,000万吨级散货船、举世瞩目的被誉为“中国第一盾”的170型船舶，是中国造船业的骄傲。它是典型的板焊结构。此外，上海中鲁浦大桥是世界上最长的全焊接钢拱桥；国家大剧院的椭圆穹顶是世界上最重的钢结构穹顶；在建的奥运主体育场鸟巢钢结构重达40,000万多吨，也是世界上最好的。这些大型结构物是中国制造的最大、最重、最长、最高、最厚、最新的代表性和重要产品。可见，焊接在国民经济发展和国防建设中具有十分重要的地位和作用。

从“十一五”20项国家重大技术装备研发项目可以看出，百万千瓦核电机组、超超临界火电机组、高水头超大容量水电机组、大型抽水蓄能机组、30-600,000万瓦循环流化床（CFB）锅炉成套技术装备、大型百万吨级乙烯装置、百万吨级大型对苯二甲酸装置、大型规模煤制气厂、大型煤矿在综合开采技术和装备中，焊接制造是关键的制造工艺之一。

二、行业自主创新能力分析

2.1 行业技术现状

新中国成立以来，特别是改革开放25年来，我国自主研发和引进了一些先进的焊接设备、技术和材料。目前，世界上已经在生产中使用的成熟焊接方法和设备在中国也有使用，但应用的深度和广度不同。中国制造企业已经开始采用电子束焊接、激光焊接、激光钎焊等技术。 激光切割、激光与电弧联合热源焊、单丝或双丝窄间隙埋弧焊、4线高速埋弧焊、双丝脉冲焊。气体保护焊、等离子弧焊、精细等离子弧切割、水射流切割、数控切割系统、机器人焊接系统、焊接柔性生产线（W-FMS）、变极性焊接电源、表面张力过渡焊接电源（STT）以及全数字化焊接电源等，就连目前国际上比较流行的搅拌摩擦焊技术也应用到了产品的生产中。我国焊接生产技术水平有了很大提高，但存在问题的严重性也不容忽视。

2.2 国外技术创新现状

世界发达国家非常重视焊接技术的发展和创新。美国和德国专家正在讨论焊接在21世纪的作用和发展方向。一致认为：

1、焊接（到2020年）仍将是制造业的重要加工技术。它是一种精确、可靠、低成本和高科技的材料连接方法。目前，没有其他方法可以比焊接更广泛地应用于金属的连接，并为焊接产品增加更大的附加值。

2、焊接技术（包括接合、切割、涂层）现在和未来是最有可能成功将各种材料加工成可以投放市场的产品的首选加工方法。

3、焊接不再是“随叫随到的过程”，它将逐渐融入产品从设计、开发、制造到维护和回收的整个生命过程。

4、焊接将被认为是提高产品寿命的成本、质量和可靠性的重要手段，也将为提高产品的市场竞争力做出重要贡献。

2.3 国内自主创新能力存在的问题和差距

2.3.1问题

与国外相比，总体来看，国内焊接生产的机械化、自动化水平较低，许多企业需要的焊接技术、焊接设备、焊接材料水平都是中国自己的，“大而广”。用”与尖端焊接技术相比，落后于国外。但对于汽车、造船、轨道车辆、电站锅炉、发电设备、重型机械、工程机械、集装箱等行业的中型以上骨干企业，在许多技术领域引进了国外先进的焊接设备。改革开放以来的变革。、材料和工艺，焊接生产的技术水平有了很大的提高。基本可以达到与国外同类企业相近的水平。可生产国民经济和国防建设所需的设备和产品。它只是先进技术的应用和使用。技术的数量和先进水平与国外公司不同。但必须看到，我国还缺乏更先进的焊接设备、高端的焊接材料和高效的自主品牌焊接技术。目前，企业使用的这些先进的焊接设备和材料，大部分依赖国外进口。国内焊接生产的光彩表面和空心技术是一个严重的战略弱点。

国内焊接创新能力不高的原因有很多：

(1)从国家层面看，政府有关部门对焊接技术在国民经济发展和国防建设中的地位和重要性缺乏全面准确的认识；焊接技术缺乏应对经济发展和市场竞争需要的战略性发展指导规划；过度追求高科技和精密，而忽视基础焊接技术的创新。

(2)从高校来看，1998年以前，我国已有50多所高校开设了焊接专业，每年为国家培养了数千名焊接专业毕业生。实施通识教育后，教育部仅批准70个哈工大保留独立的焊接专业，每年培养焊接学士80～70人，焊接硕士、博士约XNUMX人。其他高校的焊接教研室大多更名为焊接研究所。在通识教育的前提下，一些材料或机械系的学生更喜欢焊接学科，但与焊接相关的专业课程却减少了原来学时的一半以上。由于我国缺乏继续教育和专业培训体系，这些大学毕业生需要较长的在职培训时间才能从事焊接技术创新与发展。

目前，国内高校，尤其是知名高校，创新能力较强。从事焊接技术研究领域，更偏向于自动控制、机器人、数值模拟、新材料焊接（连接）、电子等领域。束焊和激光焊接等高科技方面。需要研究这些高技术、尖端技术，能够满足特殊领域的需要，而且相对容易获得政府部门的资助。但这些技术的应用范围相对较窄，对国民经济发展的影响相对较小。然而，坚持研究“常规”焊接材料、焊接技术和焊接电源创新的高校屈指可数。例如，我国手工焊条年产量超过1.5万吨，是世界上最大的焊条生产国。这应该是中国的强项。但由于长期缺乏深入的基础理论研究，我国焊条的质量和技术水平长期落后于国外。，而且进展缓慢。对电焊机和电弧物理的研究几乎枯竭。

(3)从焊接研究机构来看，我国在1950年代由机械工业部成立了专门的焊接研究机构——哈尔滨焊接研究所和成都电焊机研究所。其他行业部门也建立了相应的焊接研究机构，但大多以科室、办公室的形式设在研究所内，如中央钢铁研究所焊接室、中钢研究所焊接室等。冶金建设和船舶技术研究所。焊接室、航空制造工程研究所焊接室等。哈尔滨焊接研究所是国内唯一的焊接技术综合研究所。其研究领域包括焊接材料、材料可焊性、焊接技术、焊接设备、无损检测等；行业服务中介领域包括全国焊接学会秘书处、全国焊接协会秘书处、全国焊接标准化技术委员会秘书处、全国焊接材料质量监督检验中心、焊接杂志社等。 50年来，这些研究机构为中国经济发展和国防建设作出了重要贡献。同时，还建立了实验研究基地，拥有较为先进的研究检测仪器设备，培养了一支学科多元化、经验丰富的团队。，熟悉生产的科技团队建立了良好的科研氛围。随着改革的深入，取消了部分行业部委，200多家科研院所转为科技型企业。但是，国家如何对这些科研院所进行战略定位，在这些转型后的科研院所的科研创新中又应该发挥怎样的作用？，说不清楚。

(4)从企业层面，2006年全国科技大会明确指出，企业要在技术创新中发挥重要作用。 “主题”并不意味着单独做或从头开始。政府要鼓励企业积极带头，将需要研究解决的课题提前提出，坚持产学研有机结合，开展预研；国家提出企业主导是一个相对长期的目标要求，不是每个企业都能马上做到的。目前，大部分企业的研发能力都比较薄弱，不可能也不应该全面。装备制造企业主要从事产品创新和管理创新，共性工艺技术的开发更多地依赖社会研发力量——高校、科研院所及相关专业企业。 2002年至2003年，工程院咨询项目对115家大中型企业进行了调查。 2,012名焊接技术人员中，只有2名具有博士学位，拥有硕士学位的不到XNUMX%。企业其他流程的技术人员可能也好不到哪里去。这一结果真实地反映了当前制造企业缺乏工艺创新能力。

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