摘要:简要介绍了我国焊材的生产现状、消费分布、原料(线材)生产及发展趋势,并分析了我国焊材产品与世界先进水平的差距。为此建议今后应加大力度开发品种、增加高附加值线材产品及进行超细晶钢配套焊接材料的研究。
关键词:焊条;焊丝;焊材生产;发展趋势
1 我国焊材总体生产情况
我国焊接材料行业发展较快,目前已成为世界第1焊接材料生产大国,也是使用焊材量最多的国家,其消费量约占世界消费量的36 %~40 %。我国焊材消耗量占钢材表观消费量的0.7%~0.8%;消耗焊接用钢线材占钢材表观消费量的0.5%~0.6%。1996年我国焊条与焊丝产量为62.96万t。近年来,我国焊材产量总体上与钢材产量同步增长,见图1。在2003年的焊材产量中,焊条120万t,实心焊丝30万t,药芯焊丝3.5万t,埋弧焊丝焊剂8万t;在2004年的焊材产量中,焊条150万t,实心焊丝32万t,药芯焊丝9万t,埋弧焊剂13万t。2005年焊材产量225万t,消耗焊接用钢线材180万t。但我国生产的焊材中,手工焊的焊条产量一直占75%左右,其他各种焊丝的总量约为25%。
焊材的产品结构上也在改变,总体趋势是焊条产量由增加至稳定,焊丝(包括气体保护焊丝和埋弧焊丝)产量逐年增加,烧结焊剂和钎料的产量也在逐年增加,焊接材料总产量的增长由快至缓慢。在焊条生产方面,我国焊条生产企业约有近500家,其中具备完善的生产条件、检测手段和合理质保体系的近300家;具备一定生产条件,缺乏检测手段的近200家,全行业的生产能力超过150万t,远超出市场需求。
在焊丝生产方面,其产量正在迅猛发展。如气体保护焊(MAG)用实心焊丝,2002年的产量约是1996年的4倍,质量也明显提高,目前已能满足国内需求的90%以上;而先进的药芯焊丝,由于独特的工艺性能,其产量快速增长,约是7年前的31倍,成为我国发展最快的焊材。
2 我国焊材消费地区的分布情况
天津地区的焊条钢消费量古全国的50%左右,接近70万t,主要供货厂家有首钢、青钢、唐钢、通钢、邢钢、宣钢等。其他消费市场还有集宁、石家庄、衡水等区域。气保及埋弧焊丝的主要消费市场有锦州、常州:保定、石家庄等地,原料供应以首钢、青钢等为主。目前,市场上气保及埋弧焊丝的消费量有逐渐增大势头,预计与焊条钢(H08A)的需求几乎相当。另外,华东、华南和西南等地区都具有较大的市场需求潜能。
3 我国焊条用线材的生产情况
对2004年我国重点焊材生产企业的统计得出,电焊条用线材生产企业22家,产量约为161.5万t,约占线材产量的4.2%。在供焊材用线材生产厂家中,数量居前三位的厂家依次为:青岛钢铁控股集团有限责任公司(电焊条用线材产量约为66.7万t,占电焊条用线材总产量约41.3%,该公司45%的线材用于生产焊条),首钢总公司(产量约为28.7万t,占电焊条用线材总产量约18%),湖南华菱钢铁集团有限责任公司(产量约为22.1万t,占电焊条用线材总产量约13.7%);这三家公司的市场占有率为73%,排名前5家公司的市场占有率为88.3%。可见产业集中度很高,见表1。
4 我国焊条和焊丝生产企业现状
普通碳钢焊条的生产越来越集中于几个大的焊材生产企业,如天津金桥焊材公司、天津大桥集团公司、四川大西洋集团公司、上海焊接器材有限公司、江苏宇宙集团公司等。
在焊丝生产方面,目前全国气保实芯焊丝生产企业有150余家,年生产能力近60~70万t。其中引进各种生产设备近50套,国产或自行研制设备100余套。但由于冶金方面的影响,气保焊丝的品种较少,除ER49—1和ER50—6型号产量较大外,其余大部分品种产量较小。
近年来,药芯焊丝生产得到较大发展,其产量从1996年的500余吨发展至2003年的35000t。全国具备生产药芯焊丝的厂家有29个,生产线49条,其中进口生产线25条(包括我国台湾地区制造的3条),国产24条,年生产能力达5万余吨。我国药芯焊丝生产规模较大的企业有4家,分别是天泰焊材(昆山)有限公司、广泰焊接材料有限公司、天津市三英焊业有限公司、安泰科技股份有限公司焊接材料分公司。
目前能够供应埋弧焊丝的企业有数百家,部分企业还可以盘状供货。2003年埋弧焊丝产量约8万t,2004年产量约10万t。由于埋弧焊工艺已由单电极发展至多电极,并且焊丝规格不断增大等,因而使得埋弧焊丝的应用量逐年增加。近年来镀铜埋弧焊丝的数量不断增多,预计到2010年埋弧焊丝产量将达到15~20万t。
5 我国焊材的质量现状
(1)含碳量偏高。我国H0Cr21Ni10、H00Cr19Ni12Mo2等焊丝含碳量的实物水平为0.05%~0.08%,而国外名牌产品实物水平为0.03%~0.05%。我国超低碳HOCr21Ni10、H00Cr19Ni12Mo)2等焊丝含碳量实物水平为0.03%左右,而国外名牌产品实物水平为0.01%~0.02%,因此,国外超低碳不锈钢焊条熔敷金属含碳量可稳定小于0.02%,而国产超低碳不锈钢焊条熔敷金属含碳量波动在0.03%~0.04%。
(2)含硅量偏高。国内大多数厂家供应的不锈钢焊丝,只能控制[Si]≤0.40%,而国外名牌产品不锈钢焊丝的实物水平可保证[Si]≤0.20%。焊丝硅含量偏高时,不利于提高焊条的抗气孔能力,因此,宜选用[Si]≤0.20%不锈钢焊丝作焊芯。
(3)含氮量偏高。国内大多数厂家供应的不锈钢焊丝含氮量为0.023%~0.035%,而国外不锈钢焊丝名牌产品含氮量为0.01%~0.02%。氮含量增高,将增加熔敷金属强度及降低铁素体含量,增加其热裂纹倾向,并在多层焊时,因氮的积累而易产生气孔。
(4)生产批量小。通常,我国在生产焊材钢时,一个炉号仅有700~1000kg,批量大的也仅2~3t。因批量小,易造成焊条化学成分不稳定。并且,因设备、工艺落后,钢中杂质含量较高,也会影响焊接质量。而发达国家生产的焊条芯线,小炉号的产量也有11~12t,大炉号的达到20~30t,而且炉号与炉号之间,钢的化学成分非常接近,其碳和杂质含量的控制也很精确,这是国外不锈钢焊条质量稳定的一个重要原因。
6 对今后我国焊材发展的几点建议
(1)要提升高强度钢、低温钢以及耐热钢焊条的品质,必须采用超低碳镇静钢作焊芯,因此希望钢厂尽快组织生产镇静钢H04E线材。近年来我国低温钢焊条主要从国外进口,特别是3.5Ni钢焊条和9Ni钢焊条几乎全部从国外进口。国外的一45、一60、 80、一100、一120℃等低温钢焊条,均采用超低碳低杂质的镇静钢焊芯。因此建议尽早开发此类高附加值的线材。
(2)焊丝用线材的品种太少。GB/T8110一1995规定有20多种焊丝,但国内钢厂能提供的线材只有10余种。高强钢、耐热钢、低温钢用埋弧焊丝仍需从国外进口。国内有关钢厂应尽快按GB/T3429—2002标准开发新的线材品种。日本有一钢种YGW一11,相当于ER70S一6G,因含有微量的Ti,具有稳定电弧、细化晶粒、飞溅小、烟尘少,可大电流焊接,非常适合碳钢、高强度钢的焊接。建议加紧开发此类品种钢。
(3)随着微合金控轧钢、新一代超细晶粒钢实用化进程的加快,与之相配套的焊接材料也应及早研发。这种钢的焊缝金属不仅要实现洁净化,而且也要实现细晶化。但焊缝的细晶化不像钢板那样,可以通过控轧控冷工艺实现,只有用合金化的焊材才能实现细化晶粒的目的。