焊条的发展现状

焊接、焊条的发展及现状，越详细越好~

国内不锈钢焊条存在六大问题

【关 键 词】 不锈钢

冶金网-中国投资咨询网下属冶金行业门户-中投顾问旗下网站 2008-10-28


不锈钢是指含铬大于12%的钢种。不锈钢自1912年发明以来取得迅猛发展，至今全球仍以每年3—5%的速度递增。全世界不锈钢的消费总量达3500万。我国正处于不锈钢生产和消费应用的高速增长期，已广泛应用于石油、化工、轻工、食品、酿酒、制药、家电、水电、机械、建筑、市政和各种民用器具中。1990年我国不锈钢消费量为26万吨，1999年为153万吨，2000年为173万吨，2001年为225万吨，2004年不锈钢消费量达到447万吨左右，居全世界第一位，预计2006年不锈钢消费量将达到600万吨以上，其中铬镍奥氏体不锈钢的消费量占不锈钢总消费量的75%—80%。

我国从五十年代开始研制和生产不锈钢焊条，1997年我国不锈钢焊条的总产量为7000多吨。近年来我国不锈钢的消费量快速增长，2004年国产不锈钢焊条已超过35000吨，预计2006年国产不锈钢焊条将达50000吨左右。

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自五十年代开始研制的不锈钢焊条，主要是沿袭原苏联的钛钙渣系及原料体系，它具有成本低，易压涂，抗气孔好，机械性能好等优点，但与欧洲名牌同类不锈钢焊条相比焊条发红严重、飞溅大、脱渣及成形差、焊接效率低、浪费大、因此自七十年代中期到八十年代前期，针对国内进口的瑞典AVESTA公司绿P5焊条国内一些科研院校与焊条生产企业共同合作，就不锈钢焊条药皮发红脱落原因及解决途径进行了研究，如哈焊所与天津电焊条厂、甘肃工大与兰洲长虹电焊条下、太原工学院与山西机床厂等。

到八十年代，上述几家论文相继发表后，人们一方面认为他们的研究工作很有意义，获得很多进展；另一方面经对这几家研制的焊条实际测试后，也认为仍与国外产品存在明显差距，但从那时起，国内这方面的研究工作就处于踏步不前的状况，从80年代前期到九十年代前期的十年间因内尚无有份量的不锈钢焊条研究文献。从九十年代初期开始，国内不锈钢焊条研究渐趋活跃。先是太原工大王宝、孙咸等人在前期工作的基础上研究了不锈钢焊条工艺设计的基本原则和途径，在不锈钢焊条设计理论上取得了重要突破，并因此获得2000年国家科技进步二等奖；后是冶金部建筑研究总院唐伯钢在九十年代中期消化吸收国外的先进技术，成功完成国产不锈钢新型焊条的系列化改进提高，并成功兴办北京金威焊材有限公司，做到理论与实践的完美结合，自1994年始生产至今，其不锈钢焊条生产已达年产3000吨以上。

九十年代后期到本世纪初期，国内不锈钢焊条研究如雨后春笋般集中开展，虽就其水平本身未超过上述两家现有水平，但对于活跃学术气氛，加强学习交流仍有益处。

国外不锈钢的工业化生产始于二十年代初期，随后出现相应的不锈钢焊条，成熟的不锈钢焊条产品出现于1965年左右，以欧洲国家为代表，尤其是西欧的瑞典，人口仅800万左右，且集中产生了ESAB、AVESTA和SANDVIK等世界级的不锈钢焊材企业，其中AVESTA的野牛牌不锈钢焊条更是世界不锈钢焊条的典范。日本、台湾及有南亚国家的不锈钢焊条其技术根基在欧洲。

国内不锈钢焊条整体上与国外先进水平相比存在六大问题，急待解决和研究：

1、发红问题及抗发红焊条。AVESTA野牛牌绿P5φ3.2×350及φ4.0×400不锈钢焊条分别在110-120A及150-160A下余头50mm左右药皮不发红开裂。

P5—HX焊条φ4×450甚至在160-170A余头不发红，这是国内外同类焊条的最好水平。
2、气孔问题及抗气孔性能的提高，一般认为不锈钢气孔属氢气孔，在焊后最后一段或焊缝前部或多层焊时易发生可见气孔。国外只要焊条不受潮或使用前经250℃以上复烘就不会出现气孔。国内现已有采用铝箔塑料复合膜真空包装，只要包装良好可省去使用前复烘工序，直接使用，避免烘不干而出气孔或烘过干损伤落皮。由于不锈钢焊条气孔受钢芯、原辅料及烘干工艺影响波动大，国内多采用牺牲工艺性能，确保不出气孔为生产原则，致使国内不锈钢焊条的研究水平和实物水平有较大差异。

3、效率问题及高效焊条。普通不锈钢焊条熔敷效率一般在小于110%，在85%左右。而高效不锈钢焊条则在140%以上，最高可达180%，是一种可大幅度缩短焊接施工时间的焊条，它具有以下特点：可像低碳钢一样使用大电流提高工效而不发红无气孔；飞溅小、焊道美观，焊条药皮过热可能性小，操作容易，如日本神钢的HIMELT系列，AVESTA的HX系列及ESAB的OK6X.41系列等，大型化工设备焊接时往往要求高效，国内尚处空白，值得注意的是高效不锈钢焊条只适合平焊及平角焊。

4、渗碳问题及超低碳系列焊条，超低碳焊条是国内外不锈钢焊条发展的重点，为获得超低碳焊缝必须要求药皮不增碳及焊芯超低碳。大理石和金红石是增碳之源，应寻求其它有效途径。

5、特种焊条。

a、具有高温耐腐蚀性能的专用焊能(抗蠕变断裂强度和延伸率高)

b、耐晶间腐蚀性极好且-196℃冲击韧性高的尿素级不锈钢焊条。

c、耐汽蚀堆焊用不锈钢焊条。

d、焊接性差的铬不锈钢专用焊条。

e、耐吸潮不锈钢焊条。

f、定向下焊专用不锈钢焊条如AVESTAVDX330，PHILIPSBM316-V。

g、定位焊专用不锈钢焊条如PHILIPSBM316L。

6、焊条操作工艺性能。因为不锈钢焊条内在性能差异不大，所以不锈钢焊条之比较主要在于焊接操作工艺性能，以下是几个判定层次或标准。

a、脱渣性。要求在T型接头角焊缝，对接角焊缝及船形焊颖等位置脱渣净且在平焊、平角焊位置渣可自翘、整条脱落、边缘及焊缝表面无粘渣。

b、飞溅大小。按AVESTA样本的说法可分为三个层次飞溅小(litterspatterorusuallyspatter)、飞溅极小(verylittlespatter)和无飞溅(nospatter)。国内多数处第一层次，少数几个厂家处第二层次，目前尚无第三层次无飞溅的不锈钢焊条。

c、再引弧性，要求药皮套筒呈深直型，深度在3mm以上，再引弧极其容易，一般条件下，不受时间间隔限制。

d、全位置焊接性，尤其是4mm以上大规格的焊条的全位置焊接性要好。

e、焊缝成形及颜色，要求焊缝成形细美光亮，多数情况下，焊缝颜色呈银白色或金黄色。

随着石油化工、医疗器械、食品机械及原子能工业的快速发展，不锈钢无论是产量还是品种均有了较大的增长。1995年以后，西方发达国家的不锈钢生产有了超常的发展。不锈钢产量已接近粗钢产量的3%(我国仅0.3%)。制造成本比1980年降低了50%以上，美国以S31803和329为代表的奥氏体/铁素体双相不锈钢从1987年形成规模生产，这类低镍高性能不锈钢已被确认有可能逐步取代316等不锈钢成为在含氮、硫化氢等杂质环境中使用的更佳材料，同时还开发了多种配套的焊条，值得引起我国关注。

1、双相不锈钢焊条，双相不锈钢是指金相组织由50%F和50%A组成平衡状态的一类不锈钢，由于具有双相组织，它兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点，与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢韧性高，脆性转变温度低，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时又保留了铁素体不锈钢的一些特点，如475℃脆性、导热系数高、具有超塑性和磁性，与奥氏体钢相比，双相不锈钢强度高，耐晶间腐蚀，耐应力腐蚀性能有明显提高，双相不锈钢属于性能价格比优良的不锈钢。

这类钢的特征是：含铬22-25%、镍5-7%低于304、316奥氏体不锈钢水平，都添加了一定量的钼，及少量氮，有的还添加了铜和钨。为评价双相不锈钢在氯化物环境抵抗孔蚀的能力，建立了孔蚀抗力当量值(PRE)

PRE=%Cr+3.3×%Mo+16×%N

一般PRE25-43，当PRE超过40时通常称为超级双相钢。现在国内外都研究出各类双相不锈钢焊条，如英国曼彻特(METRODE)公司双相不锈钢品种达10余种，包括标准双相钢焊条，超级双相钢焊条，立仰焊专用双相钢焊条。国内钢铁研究总院安泰科技股份公司研究了四种双相不锈钢焊条，北京金威和四川大西洋等也开发了2209双相不锈钢焊条。

2、新型锅炉用不锈钢焊条的开发。

为了进一步提高锅炉用不锈钢管的高温蠕变强度，耐高温腐蚀特性和耐蒸汽氧化性，日本对现有SA213-TP304H及TP310H两种奥氏体钢进行了改进，开发出综合性能良好的超临界，超超临界锅炉用不锈钢管的新材料即超级304H不锈钢及配套焊条。

3、通用钢种不锈钢焊条的系列化，专业化。

对于工业上常用的不锈钢种，如304、316型。国外考虑焊接工艺的需要，开发出了各种专用焊条如AVESTA公司焊管专用308L/MVR—PW焊条，立向下焊的308L/MVR—VDX焊条及供食品医疗器械等使用的飞溅特别小的日本油脂的EX系列焊条。

另外随不锈钢冶金工业的发展，国外还开发了具有各种性能的不锈钢焊条，以满足各方面工业手需要。如日本油脂(TASETO)对于常用的308型焊条除了通用的308、308L焊条外，还开发了提高高温性能的308HL焊条，用于极低温的308LA焊条，控制不同含碳量以提高其耐腐蚀性能的308L3、308L2焊条。日本溶接棒公司除了有上述品种外，还开发了具有一定含氮量，以提高焊缝强度的WEL308N2、WEL316LN等含氮不锈钢焊条，国外厂商还致力于开发一些特殊不锈钢焊条，以满足一些特殊需要，深受用户欢迎。

J507焊条需要使用直流或者逆变焊机，通常应用与结构类焊接中的需要高强度级别的碳钢类焊接，可焊接性非常良好。
J422焊条则交、直流焊机均可，但使用直流或逆变容易发生偏弧现象，电流选择不当容易产生夹渣、未焊透等缺陷，一般用于普通钢铁类结构焊接，对强度无特别要求。
J507是碱性药皮，J422则是酸性药皮。

近年来，随着我国经济的高速发展，不锈钢的用量越来越大，不锈钢焊材的用量也越来越大。同时随着技术的进步和提高，不锈钢焊材的质量也随之提高，逐步拉小了与国外先进水平的差距。下面就我国不锈钢焊材的发展观状做一概述。

一、我国不锈钢焊材需求量的发展趋势

进入70年代以来，我国不锈钢的消费增长很快，从1990年占世界不锈钢消费量的3%上升为2000年的10-15%。经统计，1998年我国不锈钢的表观消费量达到130万吨，1999年表现消费量达到了150万吨；2000年表观消费量达到了165万吨以上。根据过去两年不锈钢消费的增长速度及发展趋势，参考国民经济增长的速度，预测2005年中国大陆不锈钢消费总量将达到230万吨，成为世界第一。

随着不锈钢用量的增加，不锈钢焊材将同步增长。根据统计结果和一些未统计的企业的企业情况加上进口的焊材，2000年我国共消耗不锈钢焊条约11000吨，2001年共消耗不锈钢焊条约12000吨。加上未统计进去的焊丝量，2001年我国消耗的不锈钢焊材量约为15000吨。预计至2005年用于不锈钢焊材的焊丝量将达到2.1万吨，2010年将达到3.5万吨。

二、我国不锈钢焊材的技术水平

经过近年来国内焊接技术人员的努力，国外引进技术的消化吸收和一些合资企业的努力，国内不锈钢焊材的水平有了很大的提高，但与国外先进水平相比，还有一定的差距。

1.国内不锈钢焊条的配方体系。

目前，国内不锈钢焊条的技术水平正处在一个进一步发展的阶段。市场上销售的不锈钢焊条配方体系大致有三种，第一种是有些厂家继续使用以前钛钙型偏碱的配方技术思路，这种焊条突出的优点是焊条熔敷金属的机械性能优良。焊接着过程中不容易出现气孔，容易保证焊接质量。但其缺点也非常明显，焊条焊接工艺性能不良。飞溅大。成型不好。焊条熔敷金属易增碳，容易降低焊缝金属的耐腐蚀性能。在一些技术提高比较慢或缺乏技术人员的厂家，这种焊条生产的比较多。第二种是采用钛酸型或钛钙型偏酸的配方思路生产的焊条。这种焊条耐发红，焊接工艺性能优良，飞溅小，成型美观，焊条熔敷金属不易增碳，容易保证焊缝金属的耐腐性能。其缺点是焊条熔敷金属机械性能不如钛钙型焊条，焊缝容易出现热裂纹，焊接时如处理不当，容易出现气孔。第三种是采用介于钛酸与钛钙型配方之间的技术思路生产的焊条。这种焊条基本上兼顾了钛钙型与钛酸型焊条的优点，具有较好的焊接工艺性能和机械性能，比较适合我国国情，尤其是在一些不按规范进行焊接的场合。北京金威焊材有限公司生产的金威牌焊条采用的就是第三种技术思路。

国外知名焊材公司，如阿维斯塔（AVESTA），山特维克（SANDVIK），伊萨（ESAB）公司生产的不锈钢材料，基本上都属于钛酸型配方体系。

2.国内不锈钢焊条的制造工艺水平现状

目前全国取得焊条生产许可证的厂家有三百四十多家，根据2000年行业报表统计的80家焊条生产企业，生产不锈钢的有38家，年生产销售100吨以上的企业有14家，年生产销售500吨以上的企业有6家，国内以传统方式生产的不锈钢焊条与国外先进水平相比。除了配方技术的差距外，焊条制造工艺水平不高也是一个方面。国内不锈钢焊条的制造绝大多数都是沿用以前的制造方式，即用双“S”搅拌机搅拌，采用摸数(M)为3.0-3.2左右的钾钠混合水玻璃做粘结剂。以这种制造方多生产的焊条，其缺点为焊条药皮脆性较大，在经过高温(350度C)烘焙时，焊条药皮会变脆裂，在焊接过程中焊条的烘干温度较低，一般为250度C左右，在这种烘干温度下，焊条药皮变脆不明显，不会影响焊接质量。若以这种制造方式生产钛酸型焊条，由于其烘干温度较高，一般为350度C左右，焊条药皮会变脆开裂，无法保证焊接质量。

国外生产不锈钢焊条采用的都是碾式搅拌机，采用模数为2.0-2.4的钠水玻璃和模数为3.0-3.2的钾水玻璃混合使用做为粘结剂。以这种方式生产的不锈钢焊条外观光滑，药皮强度高，在经过350度C左右高温烘干后，药皮也不会明显变脆。若生产符合国外同类水平的钛酸型不锈钢焊条，只能采用这种制造工艺。目前国内只有北京金威焊材有限公司等少数几个生产厂家拥有碾式搅拌机。

应该讲，国内不锈钢焊条技术水平与国外相比，差距不仅仅在配方，装备的落后也是一个方面。

3.国内不锈钢焊条质量的稳定性

国内不锈钢焊条质量与国外相比，在稳定性上也有一定的差距，其原因，一是厂家生产时，控制不严；一是国内生产的原料尤其是主材不锈钢焊丝质量不稳定造成的。

目前，国内不锈钢焊丝主要是由江苏的一些中小企业提供的。其突出问题：第一是批量小，一个炉号一般为700kg-1000kg,批量大的也只有2-3吨。批理小就造成焊条化学成分不稳定，焊条质量不稳定；第二是由于设备工艺落后，杂质含量较高影响焊接质量。国外生产的焊条芯线，炉号小的有十一、二吨，炉号大的达到二、三十吨，而且炉号与炉号之间化学成分非常接近，碳和杂质含量控制的非常好，这也是国外不锈钢焊条质量稳定的一个重要原因。

国内不锈钢焊条质量要达到国外同样的质量和稳定性，必须保证原材料的质量和稳定性。不锈钢焊丝生产厂家必须改变落后的生产工艺，向国际先进水平看齐。不锈钢焊条辅料的生产厂家也必须重视质量的稳定性。国内焊条生产厂家在选购原料时应注意选择那些生产批量大，工艺先进的厂家生产的原材料。

4.用于重要场合质量要求高的不锈钢焊条必须进口。目前，在一些要求比较高的场合，仍需要进口，如尿素及不锈钢焊条，石油化工行业用的加氢反应器焊条，双相不锈钢焊条等。这些焊条要实现国产化，一是焊条生产厂家要提高技术水平。一是原材料供应厂家必须提供符合要求的原材料，特别是钢厂必须提供符合要求的高质量的焊丝。否则，焊条生产厂家再努力，也无法达到国外同类产品的水平。

5.焊丝，随着我国经济的发展，自动化水平越来越高，焊丝的用量越来越大。我国不锈钢焊丝与国外的差距相比更大。市场上销售使用的不锈钢焊丝无论在内在质量和外观质量都存在很大不足。TIG焊丝表现有焊丝外观和内在不良的双重问题。除了几个合资企业外，大多数厂家的产品远远达不到国外同类产品的水平。MIG焊丝呈现出来的最突出的问题是外观不好，送丝不够稳定，特别是在自动化程度高的用机器人或人或机械手焊的场合不锈钢药芯焊丝在我国目前还刚刚起步，但发展比较快。目前国内己有安泰、天津三英、天泰、锦泰等到厂家在生产销售不锈钢药芯焊丝。台湾中钢、韩国现代和一些欧洲厂家也在积极拓展药芯焊丝在中国大陆的市场。我国制造的焊丝水平不高，与国外的差距，除了炼钢引起的化学成分不良，杂质含量较高外，其症结主要在设备和生产工艺上。要想生产出高品质的焊丝，必须采用先进的生产设备和改善现有生产工艺。

三、建议

中国正在逐渐成为世界上最大的不锈钢钢材消费国，同时也会成为世界上最大的不锈钢焊材消费国，也在成为世界上各个焊材生产厂家关注的热点。竟争会更加激烈。为了适应这形势，建议如下：

1、国内不锈钢焊材生产厂家必须致力于产品质量的提高，保证产品质量的稳定，迅速在质量上缩小与国外先进水平的差距。
2、加强对高品质特种不锈钢焊材的研制开发与生产，如尿素不锈钢焊条，双相下锈钢焊条。
3、焊接材料生产厂家应加大投入，抓紧进行高品质不锈钢焊丝的研制、开发与生产，以适应市场对高品质不锈钢焊丝地需求。
4、有条件的厂家应迅速扩大规模，降低成本，形成批量，增强自身的竟争能力。

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