焊接行業發展現狀及自主創新戰略

2021-12-20

一、在裝備製造業中的地位和作用

焊接是一種將材料永久連接起來並成為具有既定功能的結構的製造技術。幾乎所有的產品，從數十萬噸的巨大輪子到不到1克的微電子元件，在製造過程中都不同程度地使用了焊接技術。焊接已經滲透到製造業的各個領域，直接影響到產品的質量、可靠性和壽命，以及生產成本、效率和市場反應速度。

2005年我國鋼材產量達到349億噸，成為世界第一大鋼鐵生產國和消費國，焊接結構用鋼量也超過130億噸，相當於美國一年的鋼材產量，使這在世界上是前所未有的。最大的焊接鋼結構製造商。

從2005年我國完成的一些標誌性工程來看，焊接技術發揮了重要作用。例如，三峽工程的水電設備是一個巨大的焊接系統，包括水管、蝸殼、轉輪、大軸s、發電機底座等。馬氏體不銹鋼轉輪直徑10.7 m，高5. 4 m，重440噸，是世界上最大的鑄焊結構轉輪。轉輪由上冠、下環和13或15片葉片焊接而成。每個流道的焊接需要12噸焊絲，耗時4個多月。神舟六號飛船的成功發射和回收，標誌著中國航天事業取得了巨大進步。兩名宇航員移動的返回艙和軌道艙均為鋁合金焊接結構，焊接接頭的氣密性和變形控制是焊接製造的關鍵。 6年底，第一重機集團為神華公司製造的中國第一台煤直接液化裝置的第一台加氫反應器，直徑2005m，長度5.5m，厚度62mm，重達337噸，是當今世界上最大的。，最重的鍛造-焊接結構加氫反應釜，採用國內具有自主知識產權的全自動雙絲窄間隙埋弧焊技術，每條環焊縫需連續焊接5天。西氣東輸管道全長4,000公里。是中國第一條高強鋼（X70）大口徑長輸管道。所使用的螺旋鋼管和縱縫鋼管均為板焊形式的焊管。 2005年，我國造船總噸位達到12.12萬噸，佔世界造船總量的17%。僅次於日本和韓國，居世界第三位，正以年產25萬噸的速度向世界水平邁進。國產300,000萬噸級超級油輪、新型5668TEU集裝箱船、150,000萬噸級散貨船、舉世矚目的被譽為“中國第一盾”的170型船舶，是中國造船業的驕傲。它是典型的板焊結構。此外，上海中魯浦大橋是世界上最長的全焊接鋼拱橋；國家大劇院的橢圓穹頂是世界上最重的鋼結構穹頂；在建的奧運主體育場鳥巢鋼結構重達40,000萬多噸，也是世界上最好的。這些大型結構物是中國製造的最大、最重、最長、最高、最厚、最新的代表性和重要產品。可見，焊接在國民經濟發展和國防建設中具有十分重要的地位和作用。

從“十一五”20項國家重大技術裝備研發項目可以看出，百萬千瓦核電機組、超超臨界火電機組、高水頭超大容量水電機組、大型抽水蓄能機組、30-600,000萬瓦循環流化床（CFB）鍋爐成套技術裝備、大型百萬噸級乙烯裝置、百萬噸級大型對苯二甲酸裝置、大型規模煤製氣廠、大型煤礦在綜合開採技術和裝備中，焊接製造是關鍵的製造工藝之一。

二、行業自主創新能力分析

2.1 行業技術現狀

新中國成立以來，特別是改革開放25年來，我國自主研發和引進了一些先進的焊接設備、技術和材料。目前，世界上已經在生產中使用的成熟焊接方法和設備在中國也有使用，但應用的深度和廣度不同。中國製造企業已經開始採用電子束焊接、激光焊接、激光釬焊等技術。 激光切割、激光與電弧聯合熱源焊、單絲或雙絲窄間隙埋弧焊、4線高速埋弧焊、雙絲脈衝焊。氣體保護焊、等離子弧焊、精細等離子弧切割、水射流切割、數控切割系統、機器人焊接系統、焊接柔性生產線（W-FMS）、變極性焊接電源、表面張力過渡焊接電源（STT）以及全數字化焊接電源等，就連目前國際上比較流行的攪拌摩擦焊技術也應用到了產品的生產中。我國焊接生產技術水平有了很大提高，但存在問題的嚴重性也不容忽視。

2.2 國外技術創新現狀

世界發達國家非常重視焊接技術的發展和創新。美國和德國專家正在討論焊接在21世紀的作用和發展方向。一致認為：

1、焊接（到2020年）仍將是製造業的重要加工技術。它是一種精確、可靠、低成本和高科技的材料連接方法。目前，沒有其他方法可以比焊接更廣泛地應用於金屬的連接，並為焊接產品增加更大的附加值。

2、焊接技術（包括接合、切割、塗層）現在和未來是最有可能成功將各種材料加工成可以投放市場的產品的首選加工方法。

3、焊接不再是“隨叫隨到的過程”，它將逐漸融入產品從設計、開發、製造到維護和回收的整個生命過程。

4、焊接將被認為是提高產品壽命的成本、質量和可靠性的重要手段，也將為提高產品的市場競爭力做出重要貢獻。

2.3 國內自主創新能力存在的問題和差距

2.3.1問題

與國外相比，總體來看，國內焊接生產的機械化、自動化水平較低，許多企業需要的焊接技術、焊接設備、焊接材料水平都是中國自己的，“大而廣”。用”與尖端焊接技術相比，落後於國外。但對於汽車、造船、軌道車輛、電站鍋爐、發電設備、重型機械、工程機械、集裝箱等行業的中型以上骨幹企業，在許多技術領域引進了國外先進的焊接設備。改革開放以來的變革。、材料和工藝，焊接生產的技術水平有了很大的提高。基本可以達到與國外同類企業相近的水平。可生產國民經濟和國防建設所需的設備和產品。它只是先進技術的應用和使用。技術的數量和先進水平與國外公司不同。但必須看到，我國還缺乏更先進的焊接設備、高端的焊接材料和高效的自主品牌焊接技術。目前，企業使用的這些先進的焊接設備和材料，大部分依賴國外進口。國內焊接生產的光彩表面和空心技術是一個嚴重的戰略弱點。

國內焊接創新能力不高的原因有很多：

(1)從國家層面看，政府有關部門對焊接技術在國民經濟發展和國防建設中的地位和重要性缺乏全面準確的認識；焊接技術缺乏應對經濟發展和市場競爭需要的戰略性發展指導規劃；過度追求高科技和精密，而忽視基礎焊接技術的創新。

(2)從高校來看，1998年以前，我國已有50多所高校開設了焊接專業，每年為國家培養了數千名焊接專業畢業生。實施通識教育後，教育部僅批准70個哈工大保留獨立的焊接專業，每年培養焊接學士80～70人，焊接碩士、博士約XNUMX人。其他高校的焊接教研室大多更名為焊接研究所。在通識教育的前提下，一些材料或機械系的學生更喜歡焊接學科，但與焊接相關的專業課程卻減少了原來學時的一半以上。由於我國缺乏繼續教育和專業培訓體系，這些大學畢業生需要較長的在職培訓時間才能從事焊接技術創新與發展。

目前，國內高校，尤其是知名高校，創新能力較強。從事焊接技術研究領域，更偏向於自動控制、機器人、數值模擬、新材料焊接（連接）、電子等領域。束焊和激光焊接等高科技方面。需要研究這些高技術、尖端技術，能夠滿足特殊領域的需要，而且相對容易獲得政府部門的資助。但這些技術的應用範圍相對較窄，對國民經濟發展的影響相對較小。然而，堅持研究“常規”焊接材料、焊接技術和焊接電源創新的高校屈指可數。例如，我國手工焊條年產量超過1.5萬噸，是世界上最大的焊條生產國。這應該是中國的強項。但由於長期缺乏深入的基礎理論研究，我國焊條的質量和技術水平長期落後於國外。，而且進展緩慢。對電焊機和電弧物理的研究幾乎枯竭。

(3)從焊接研究機構來看，我國在1950年代由機械工業部成立了專門的焊接研究機構——哈爾濱焊接研究所和成都電焊機研究所。其他行業部門也建立了相應的焊接研究機構，但大多以科室、辦公室的形式設在研究所內，如中央鋼鐵研究所焊接室、中鋼研究所焊接室等。冶金建設和船舶技術研究所。焊接室、航空製造工程研究所焊接室等。哈爾濱焊接研究所是國內唯一的焊接技術綜合研究所。其研究領域包括焊接材料、材料可焊性、焊接技術、焊接設備、無損檢測等；行業服務中介領域包括全國焊接學會秘書處、全國焊接協會秘書處、全國焊接標準化技術委員會秘書處、全國焊接材料質量監督檢驗中心、焊接雜誌社等。 50年來，這些研究機構為中國經濟發展和國防建設作出了重要貢獻。同時，還建立了實驗研究基地，擁有較為先進的研究檢測儀器設備，培養了一支學科多元化、經驗豐富的團隊。，熟悉生產的科技團隊建立了良好的科研氛圍。隨著改革的深入，取消了部分行業部委，200多家科研院所轉為科技型企業。但是，國家如何對這些科研院所進行戰略定位，在這些轉型後的科研院所的科研創新中又應該發揮怎樣的作用？，說不清楚。

(4)從企業層面，2006年全國科技大會明確指出，企業要在技術創新中發揮重要作用。 “主題”並不意味著單獨做或從頭開始。政府要鼓勵企業積極帶頭，將需要研究解決的課題提前提出，堅持產學研有機結合，開展預研；國家提出企業主導是一個相對長期的目標要求，不是每個企業都能馬上做到的。目前，大部分企業的研發能力都比較薄弱，不可能也不應該全面。裝備製造企業主要從事產品創新和管理創新，共性工藝技術的開發更多地依賴社會研發力量——高校、科研院所及相關專業企業。 2002年至2003年，工程院諮詢項目對115家大中型企業進行了調查。 2,012名焊接技術人員中，只有2名具有博士學位，擁有碩士學位的不到XNUMX%。企業其他流程的技術人員可能也好不到哪裡去。這一結果真實地反映了當前製造企業缺乏工藝創新能力。

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