1 在裝備制造業(yè)中的地位與作用
焊接是一種將材料永久連接，并成為具有給定功能結構的制造技術。幾乎所有的產(chǎn)品，從幾十萬噸巨輪到不足1克的微電子元件，在生產(chǎn)制造中都不同程度地應用焊接技術。
焊接已經(jīng)滲透到制造業(yè)的各個領域，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、
可靠性和壽命以及生產(chǎn)的成本、效率和市場反應速度。
中國2005年鋼產(chǎn)量達到3．49億噸，成為世界最大的
鋼材生產(chǎn)與消費國，而焊接結構的用鋼量也突破1．3億噸，相當于美國一年的鋼產(chǎn)量，成為世界上空前最大的焊接
鋼結構制造國。
從2005年中國完成的一些標志性工程來看，焊接技術發(fā)揮了重要作用。例如三峽水利樞紐的水電裝備就是一套龐大的焊接系統(tǒng)，包括導水管、蝸殼、轉(zhuǎn)輪、大軸、發(fā)電機機座等，其中馬氏體
不銹鋼轉(zhuǎn)輪直徑10．7 m 高5．4 m 重440 t，為世界最大的鑄－焊結構轉(zhuǎn)輪。該轉(zhuǎn)輪由上冠、下環(huán)和13或15個葉片焊接而成，每個轉(zhuǎn)輪的焊接需要用12 t
焊絲，耗時4個多月。神舟6號飛船的成功發(fā)射與回收，標志著中國航天事業(yè)的巨大進步，其中兩名航天員活動的返 回艙和軌道艙都是
鋁合金的焊接結構，而焊接接頭的
氣密性和
變形控制是焊接制造的關鍵。2005年底由第一重型機械集團為神華公司制造的中國第一個煤直接液化裝置的加氫反應器，直徑5．5 m長62 m厚337 mm重2 060 t，為當今世界最大、最重的鍛－焊結構加氫反應器，采用國內(nèi)自主知識產(chǎn)權的全自動雙絲窄間隙埋弧焊技術，每條環(huán)焊縫需連續(xù)焊接5天。
西氣東輸?shù)墓芫�長4 000 km，是中國第一條高強鋼（X70）大直徑長輸管線，所用的螺旋鋼管和直縫鋼管全部是板－焊形式的焊接管。2005年我國造船的總噸位達到1 212萬噸，占世界造船總量的17％，居于日、韓之后，穩(wěn)居世界第三位，正向年產(chǎn)2 500萬噸的世界水平邁進。國內(nèi)制造的30萬噸超級油輪、新型5668標箱集裝箱船、15萬噸散裝貨船，以及為世界矚目的，被稱為“中華第一盾”的170艦，都是中國造船界的驕傲，船體是典型的板－焊結構。另外，上海中瀘浦大橋是世界最長的全焊鋼拱橋；國家大劇院的橢球型
穹頂是世界最重的
鋼結構穹頂；正在修建的奧林匹克主體育場的鳥巢式鋼結構重4萬多噸，也是世界之最。這些大型結構都是中國焊接制造的最大、最重、最長、最高、最厚、最新的具有代表性的重要產(chǎn)品。由此可見，焊接在國民經(jīng)濟發(fā)展和國防建設中具有非常重要的地位和作用。從“十一五”規(guī)劃的二十項國家重大技術裝備的研制項目可以看出，在百萬千瓦級核電機組、超超臨界火力發(fā)電機組成套
設備、高水頭超大容量水電機組、大型抽水蓄能機組、30 ～ 60萬瓦級循環(huán)
硫化床（CFB）鍋爐的成套技術裝備、百萬噸級大型乙烯成套設備、百萬噸級大型對苯二甲酸成套設備、大型煤制氣成套設備以及大型煤礦綜合采掘成套技術與裝備中，焊接制造都是關鍵制造工藝之一。
2 行業(yè)自主創(chuàng)新能力分析
行業(yè)技術現(xiàn)狀
新中國建立以來，特別是改革開放25年來，中國先后自行研制、開發(fā)和引進了一些先進的焊接設備、技術和材料。目前國際上在生產(chǎn)中已經(jīng)采用的成熟焊接方法與裝備，在國內(nèi)也都有所應用，只是應用的深度和廣度有所不同而已。中國的制造企業(yè)已經(jīng)在采用諸如電子束焊接、激光焊接、激光釬焊和
激光切割、激光與電弧復合熱源焊接、單絲或雙絲窄間隙埋弧焊、4絲高速埋弧焊、雙絲脈沖氣體保護焊、等離子弧焊接、精細等離子弧
切割、
水射流切割、
數(shù)控切割系統(tǒng)、機器人焊接系統(tǒng)、焊接柔性
生產(chǎn)線（W－FMS）、變極性焊接電源、
表面張力過渡焊接電源（STT）和全數(shù)字化焊接電源等。甚至目前在國際上比較熱
門的攪拌摩擦焊技術，也已經(jīng)應用到產(chǎn)品的生產(chǎn)上。中國的焊接生產(chǎn)技術水平有了很大的提高，但是存在問題的嚴重性也不容忽視。
總體來看，中國2004年的焊接材料生產(chǎn)總量達到210萬噸，比美國、日本、德國三國焊接材料產(chǎn)量的總和還多，但是其中手工焊接用的
焊條產(chǎn)量占75％，各種機械化、自動化焊接用焊絲占25％，焊接的機械化／自動化率為35％，達到歷年來的最高比例。然而，這僅相當于日本20世紀70年代末
焊接機械化／自動化率的水平，日本1979年焊接材料的總產(chǎn)量為40萬噸，手工焊條占58％，各種焊絲占42％，焊接的機械化／自動化率為44％。
中國制造業(yè)中以焊接為主要工藝技術的企業(yè)約有 7 000家，其中特大型、大型和中型企業(yè)約占1／3，它們的焊接機械化／自動化情況明顯要好于眾多的小型企業(yè)。焊接機器人是實現(xiàn)焊接自動化、柔性化的重要途徑。根據(jù)2001年的統(tǒng)計，全國焊接機器人有1 040臺，到2005年底預計增加到2 700臺左右，主要在汽車、
工程機械、摩托車、軌道車輛、鍋爐、
金屬家具及軍工等行業(yè)。近幾年來，汽車行業(yè)（包括汽車制造廠和零部件廠）大量安裝和應用焊接機器人，全國焊接機器人的70％集中在汽車行業(yè)。但是目前全國焊接用的關節(jié)式工業(yè)機器人90％以上是進口的，基本上囊括了世界各國工業(yè)機器人的品種。全國只有一家中日合資的機器人生產(chǎn)廠家，但主要是將日本母公司生產(chǎn)的零部件組裝成機器人，缺乏國內(nèi)外自主品牌。一些高等院校和研究所也制造少量的工業(yè)機器人，但數(shù)量有限，在價格、性能、可靠性等方面難以和進口機器人競爭，在焊接領域已經(jīng)逐步被邊緣化。可喜的是，中國已經(jīng)出現(xiàn)十多家具有一定經(jīng)驗的焊接機器人應用工程開發(fā)公司，他們采用進口的焊接機器人，根據(jù)用戶的需求，自行設計制造外圍設備，并集成為焊接機器人工作站或單元，完成交鑰匙工程。目前約有20％的焊接機器人是由國內(nèi)的工程師組成工作站的。但是比較復雜的機器人焊接生產(chǎn)線、柔性生產(chǎn)線，如汽車、工程機械的裝焊生產(chǎn)線，基本上從國外公司成套進口。
制造超臨界和超超臨界火力電站鍋爐、核電站成套裝備以及石油化工裝備的加氫反應器是國內(nèi)能源發(fā)展的需要。焊接在這些重大裝備的制造中起著重要的作用，但所需要的關鍵焊接材料，如超級
耐熱鋼、超級
不銹鋼的焊接材料和耐蝕的鎳基
合金焊材、不銹鋼堆焊用的帶極材料基本依靠進口。工程機械用的高
強度鋼（900 ～1 100 MPa）的氣體保護焊焊絲也主要依靠進口。國內(nèi)焊接材料廠有近千家，列入統(tǒng)計名單的大中型企業(yè)120家，并已形成以天津、自貢、上海、昆山、錦州等幾個較大的企業(yè)集團。但總的說來，產(chǎn)品品種較少、研發(fā)能力弱、研究開發(fā)速度慢，大多數(shù)為中低端產(chǎn)品，難以抵擋國外中高端焊接材料產(chǎn)品的不斷涌入。對國內(nèi)重大技術裝備與國防高新工程的研制具有嚴重影響。
