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焊接材料是指焊接時所消耗材料的通稱,例如焊條、焊絲、金屬粉末、焊劑、氣體等。焊接行業發展迅速,主要分為氬焊、CO2焊接、氧切割、電焊。

1發展概況

2013-2017年中國焊接材料行業產銷需求與投資預測分析報告》顯示,2010年中國鋼材表觀消費量約為7.7億噸,中國焊材消費量與鋼材消費量的比約為0.6%左右,由此可知,2010年焊接材料的消費量在465噸左右。
目前,中國焊接材料廠商近千家,已形成天津、自貢、上海、崑山、錦州等為主的幾個較大的企業集團。由於國內市場規模持續擴大,國際著名焊接材料生產企業紛紛來華建廠,利用其技術優勢和資本優勢佔領高端焊接材料市場,與國內企業展開直接競爭。
中國焊接材料行業市場化程度較高,焊材中的普通低檔焊條和鍍銅焊絲技術含量較低,進入門檻較低,近年來已呈現嚴重的產能過剩。隨著市場競爭日益加劇,行業呈現出規模化、集團化的經營模式,國內一些企業通過低價手段蠶食市場的同時,正加快產品結構調整步伐,以期佔領高端市場。
中國焊接材料行業的產品仍以手工焊條為主,2008年中國焊條在焊接材料中的比重為48.9%,自動化焊材實芯和葯芯焊絲在焊接材料中的比重共為40.5%,與日本、韓國等工業發達國家80%的數值相比,中國自動化程度較高的焊材消耗比重仍然很低。
因此,前瞻網預計未來中國焊接材料產品的發展戰略逐步轉移,由自動化程度較高的高效優質產品逐步替代手工型產品,手工焊條產品逐步向高強、高韌、低氫、環保方向發展,以滿足不同品種、不同焊接結構、不同服役條件下不同焊接技術要求。

2焊接簡介

現在焊接行業發展迅速,主要分為氬焊、CO2焊接、氧切割、電焊、氣保護焊、自保護焊。
氬焊
氬焊主要用的焊接材料有:氬焊機(必備)氬焊槍(含布套、小氣管*2 主線 槍頭 鎢針夾 瓷咀 銅頭)主要用氬焊絲(型號比較普通的有308L 316……)、不鏽鋼焊條、鎢針(一般規格為1.6*150 2.4*175 3.2*175) 氬焊帽。
CO2焊接
CO2焊接主要用的焊接材料有:CO2焊機(必備,分為很多種類,根據不同的行業用不同的焊機),CO2焊槍 CO2前槍體 彎管 絕緣體 連接體 導電咀 CO2焊絲 CO2手提焊帽
氣保護焊接
氣保護焊接主要指的是由氣體保護著進行焊接,主要的氣體包括(CO2氣體保護焊、80%Ar+20%CO2氣體焊),只要是利用氣體將焊接區域與空氣隔開的一種焊接方法,一般用焊絲連續送進。
自保護焊接
自保護焊接指的是焊接時無需外加保護介質,只憑藉焊絲自身的葯芯進行保護的焊接方式,一般也稱為明弧焊接。

3種類

氧切割主要的焊接材料是:切割咀、氧焊槍、氧割咀、助焊劑、母材(被焊接材料)、電焊手套、保護面罩等。
主要應用的行業為金屬板金行業、醫療器材行業、模具製作、傢具廠、自行車助力車行業、船泊業```可以說在各行業中都有用到。
不鏽鋼-鋁合金焊接材料:鋁硅焊料粉 304#、鋁硅焊料粉 430#、鋁硅釺劑粉。
型號
成分
焊接溫度 ℃
性能與用途
鋁硅焊料粉 304#
鋁硅合金粉末
580-605
用於釺焊304材質的不鏽鋼,合金鋼—鋁。
鋁硅焊料粉 430#
鋁硅合金粉,稀土金屬粉末
570-590
屬於低溫焊料,用於釺焊430、201材質不銹鐵——鋁
鋁硅釺劑粉
氟化鋁與氟化鉀共晶體
550-570
去除金屬表面的氧化膜,增加焊接過程中焊料的流動性和平鋪性能,焊后牢固。

4焊接規範

根據國家規定,並有以下的規範:
《材料與焊接規範》2006出版說明2006年02月08日
《材料與焊接規範》是中國船級社規範體系中的一份材料和焊接方面的基礎性規範。為中國船級社大部分結構或建造規範所引用。本次修訂再版的《材料與焊接規範》(2006)(以下簡稱本規範)是在98版的基礎上,合併了2001、2003和2004年三份修改通報,再修改而成的。
為了表明修改的狀況,以便於日後了解規範的生效日期。在本次修訂的規範中對自2001年以來規範條文有實質性修改的條款標以修改日期,對勘誤性質的修改則不作標註。
本規範完整地納入了至2004年底通過的和部分2005年通過的國際船級社協會(IACS)有關材料與焊接方面的統一要求。
為實現本社產品檢驗制度納入規範的要求,本版《規範》將原《材料與焊接規範》的總則部分用新第0篇入級規則所替代。在該篇中明確了產品檢驗的流程的要求。
在第1篇金屬材料中增加了複合鋼板的屈服強度和腐蝕試驗的要求;同時對鍛鋼件的化學成份和力學性能等級範圍進一步擴展,特別是對對作為舵桿的鍛鋼件的成份作出明確的規定。
為適應目前船舶行業中塑料材料的應用越來越普遍的現象,首次在規範第2篇非金屬材料中對塑料材料提出了一般性要求(新增第2章),同時也規定了具體的試驗方法的應用建議。同時也根據中國工業水平的發展,對原先的纖維增強塑料進行了整理,對內容作了較大程度的增刪,對成型車間的要求有一定程度的提高和成型工藝中加入了夾層板的新內容。
第3篇焊接則是在去年調整奧氏體不鏽鋼和雙相不鏽鋼結構材料的有關規定的基礎上,分析參考了各船級社規範、中國國家標準、和相關實物性能指標后,調整了相應配套的焊接材料內容,成為新的一節。同時根據IACS5月通過的W26《鋁合金焊接材料的要求》統一要求,增加了新的鋁合金焊接材料,調整了與規範中鋁合金材料的相應配套的焊接材料內容。
各種焊接方法都會產生某些有害因素,不同的焊接工藝,其有害因素亦有所不同,大體有弧光輻射、煙塵、有毒氣體、高溫、高頻電磁場、射線和雜訊等七類。可分為物理因素一弧光、雜訊、高頻電磁場、熱輻射、放射性;化學因素一煙塵、有毒氣體。

5有害因素

綜述
各種焊接工藝方法在施焊過程中單一有害因素存在的可能性都很小,除了其主要有害因素外,還會有上述若干其他有害因素同時存在。必須指出,同時有幾種有害因素存在,比起單一有害因素,對人體的毒性作用更大。所以對某些看來並不超過衛生標準規定的有害因素,亦應當採取必要的衛生防護措施的緣故。

6應用標準

GB/T5117-1995 《碳鋼焊條》
GB/T5118-1995 《低合金鋼焊條》
GB/T983-1995 《不鏽鋼焊條》
GB/T984-85 《堆焊焊條》
GB10044-88 《鑄鐵焊條及焊絲》
GB/T3670-1995 《銅及銅合金焊條》
GB/T13814-1992 《鎳及鎳合金焊條》
GB/8110-1995 《氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》
GB/T14957-1994 《熔化焊用鋼絲》
GB/T5293-1999 《焊縫終端裂紋原因' target='_blank'>;埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑》
GB/T17854-1999 《焊縫終端裂紋原因' target='_blank'>;埋弧焊用不鏽鋼焊絲和焊劑》
GB12470-1990 《低合金鋼焊縫終端裂紋原因' target='_blank'>;埋弧焊用焊劑》
TB/T2374-1999 《鐵道機車車輛用耐候鋼焊條和焊絲》
中國船級社 《鋼質海船入級與建造規範-1998》
英國勞埃德船級社 《鋼質海船入級與建造規範-1997》
德國勞埃德船級社 《鋼質海船入級與建造規範-1997》
GB10046-1988 《銀基釺料》
GB6418-1993 《銅基釺料》
GB9460-1988 《銅及銅合金焊絲》
GB10858-1989 《鋁及鋁合金焊絲》
GB3131-1988 《錫鉛焊料》
GB3429-1994 《焊接用盤條》
GB4242-1984 《焊接用不鏽鋼絲》

7對外差距

如今中國已成為全世界絕無僅有的焊接材料消費大國。20年來國內焊材行業得到了迅速發展,國外焊材企業也紛紛通過輸出產品,提供技術服務和在中國設廠等途徑來爭奪市場。激烈的市場競爭顯示,利潤較低的普通焊接材料,如結422焊條、ER50—6氣保護焊絲、HJ431焊劑等產品,主要是國內企業之間的競爭;而技術含量較高,利潤也較大的各類特種焊材,面對國外知名企業的強勢,目前大多數國內焊材企業在競爭中處於劣勢,存在較大的差距,所以必須關注中國焊材民族工業今後的發展。
表觀差距——產品的結構、品種和品質
1.產品結構比例
世界各國的焊材結構比例,迄今沒有準確的統計數字。日本2005年秋季發行的《世界焊接新聞》英文版,對2004年一些國家和地區的焊材需求量(不是生產量)和使用比例做出了估計,列於表1。由表1可見,歐洲、北美(美國和加拿大)、日本等發達國家,在消費的焊材中,焊條比例均已小於20%,歐洲和北美的氣保護焊絲使用比例均大於50%。從表1還可見,由於葯芯焊絲在造船中用得多,因此造船量居世界第一、二名的日本和韓國,葯芯焊絲使用比例較大。
表1 2004年一些國家和地區焊材需求量和使用比例
國家或地區
需求量/萬t
使用比例(%)
焊條
氣保護焊絲
埋弧焊材
葯芯焊絲
歐 州
50
17
65
7
11
北 美
45
18
58
5
19
日 本
32.5
14
48
11
27
韓 國
15
20
34
10
36
印 度
11
77
15
7
1
東南亞
20
60
30
5
5
中國焊材產品結構比例的變化情況,參照國家焊材質監中心李春范主任的測算,列於表2。從表2可見,近年來中國焊材產品的結構已有較大的調整,突出的是氣保護焊絲比例上升,焊條比例下降。
表2 近年來中國焊材的產量和結構比例
年份
產量/萬t
產品結構比例(%)
焊條
氣保護焊絲
埋弧焊材
葯芯焊絲
2000
約114
80
9.5
10
0.5
2004
約230
71
16
11
2
2005
約272
63
22
12.4
2.6
應該說明,產品結構不是由焊材廠的生產能力決定的,而是由市場需求決定的。但焊材廠應看到市場需求的變化趨勢,逐漸調整產品的生產結構。可以肯定的說,在中國焊材總產量中,焊條的比例將向小於40%的方向發展。因此現在已供過於求的結422等普通焊條,必將有相當的一部分生產能力在市場競爭中被逐漸淘汰。
2.品種和品質
近年來,由於鋼材品種及品質的飛躍進步和各行業的技術進展,推出了一大批升級換代和高性能、高品質的鋼材:如用於超臨界和超超臨界火力發電機組的新型耐熱鋼;用於各行業的超低碳貝氏體高強鋼和超高強鋼;用於低溫液化石油氣(LPG)和液化天然氣(LNG)儲罐的低溫鋼;用於X70、X80和X100的高強管線鋼;用於高層建築鋼結構和大跨度鋼橋的高性能高強鋼及高強度耐大氣腐蝕鋼;用於石油精鍊設備和加氫裂化設備的新型高強度耐熱鋼,以及高性能鐵素體不鏽鋼和雙相不鏽鋼等。國外的知名焊材企業都迅速跟進,研製生產了各類高性能的配套焊接材料。
在這方面,中國焊材行業的差距是明顯的,不少焊材不得不依賴外商的高價產品。
同時還應關注焊材產品在品質穩定性方面的差距,這往往是一些重點工程在選用焊材時的主要疑慮。應該強調,產品的品質穩定性,是由焊材廠的生產裝備、檢測手段和質量管理體系決定的。

8注意事項

1、不鏽鋼焊條通常有鈦鈣型和低氫型兩種。焊接電流儘可能採用直流電源,有利於克服焊條發紅和熔深淺。鈦鈣型葯皮的焊條不適合做全位置焊接,只適宜平焊和平角焊;低氫型葯皮的焊條可做全位置焊接。
2、不鏽鋼焊條在使用時應保持乾燥。為防止產生裂紋、凹坑、氣孔等缺陷,鈦鈣型葯皮焊前經150-250℃烘乾1h,低氫型葯皮焊前經200-300℃烘乾1h。不能多次重複烘乾,否則葯皮易脫落。
3、焊口清理乾淨,同時防止焊條沾上油及其它臟物,以免增加焊縫含碳量並影響焊接質量。
4、為防止加熱而產生晶間腐蝕,焊接電流不宜過大,一般應比碳鋼焊條低20%左右,電弧不要過長,層間快冷,以窄道焊為宜。
5、引弧時注意,不能在非焊接部位引弧,最好選用與焊件相同材料的引弧板來引弧。
6、應盡量採用短弧焊接,弧長一般2-3mm,電弧過長易產生熱裂紋。
7、運條:應採用短弧快速焊,一般不允許橫向擺動,其目的是減少熱量和熱影響區寬度,提高焊縫抗晶間腐蝕能力和減少熱裂紋的傾向。
8、異種鋼的焊接應慎重選用焊條,防止焊條選用不當出現熱裂紋或高溫熱處理后引起σ相析出,使金屬脆化。參照不鏽鋼與異種鋼的焊條選擇標準進行選用,並採取適當焊接工藝。

9焊條組成

焊條就是塗有葯皮的供電弧焊使用的熔化電極。它是由葯皮和焊芯兩部分組成。
(l)焊芯。焊條中被葯皮包覆的金屬芯稱為焊芯。焊芯一般是一根具有一定長度及直徑的鋼絲。焊接時,焊芯有兩個作用:一是傳導焊接電流,產生電弧把電能轉換成熱能;二是焊芯本身熔化為填充金屬與母材金屬熔合形成焊縫。
用於焊接的專用鋼絲可分為碳素結構鋼鋼絲、合金結構鋼鋼絲和不鏽鋼鋼絲三類。
(2)葯皮。壓塗在焊芯表面的塗層稱為葯皮。在光焊條外面塗一層由各種礦物等組成的葯皮,能使電弧燃燒穩定,焊縫質量得到提高。
葯皮中要加入一些還原劑,使氧化物還原,以保證焊縫質量。
由於電弧的高溫作用,焊縫金屬中所含的某些合金元素被燒損(氧化或氮化),這樣會使焊縫的機械性能降低。通過在焊條葯皮中加人鐵合金或純合金元素,使之隨著葯皮的熔化而過渡到焊縫金屬中去,以彌補合金元素燒損和提高焊縫金屬的機械性能。
改善焊接工藝性能使電弧穩定燃燒、飛濺少、焊縫成形好、易脫渣和熔敷效率高。
總之,葯皮的作用是保證焊縫金屬獲得具有合乎要求的化學成分和機械性能,並使焊條具有良好的焊接工藝性能。
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