1.市場動(dòng)向
日本國內(nèi)市場的焊接材料通常按品種的不同而分為以下各大類：涂藥焊條、粉芯焊絲、埋弧焊劑及焊絲、實(shí)芯焊絲和其它。總體需求量從上個(gè)世紀(jì)90年代中前期的每年約40萬t的峰值降至近幾年每年約30萬t的水平。至于品種構(gòu)成則各有消長：代替涂藥（即包復(fù)）電焊條的MAG（即氣體保護(hù)金屬極電弧焊）的實(shí)芯和粉芯絲（以下簡稱FCW）的量增加了，特別是后者在持續(xù)增加；2003年的品種構(gòu)成比例為MAG用實(shí)心及粉芯焊絲分別47%和26%、涂藥電焊條15%、埋弧焊（下稱SAW）絲11%、其它1%。MAG焊絲量的增多與焊接的自動(dòng)化、自動(dòng)裝置化的進(jìn)展是對(duì)應(yīng)的；另外，以實(shí)心焊絲主體的進(jìn)口比率約為整個(gè)需求量的15%，最近還稍有增加。
2.開發(fā)動(dòng)向
日本的焊接材料在焊接高效化、焊接部位高性能化和焊接環(huán)境的改善等方面都取得了進(jìn)步，現(xiàn)分別概要介紹如下。
2.1高效化焊接材料
電弧焊接的半自動(dòng)化、自動(dòng)化和自動(dòng)（即遙控）裝置化正在各個(gè)產(chǎn)業(yè)推進(jìn)，從而成為促進(jìn)高效化的強(qiáng)有力手段。為了取得更大的成效，一直在進(jìn)行與實(shí)芯和粉芯焊絲高效性有關(guān)的改良和開發(fā)；還SAW焊接材料--如造船鋼板接合焊接的高速FCB單面SAW焊材、UOE和螺旋鋼管等油氣管線用多極高速SAW焊材等的高效性進(jìn)行了多方面研究。以下重點(diǎn)介紹MAG用焊絲的開發(fā)情況。
2.1.1不鍍銅高性能實(shí)心焊絲
在鋼架、汽車和產(chǎn)業(yè)機(jī)械等使用實(shí)芯焊絲的領(lǐng)域，為了確保焊接高效性和焊接質(zhì)量，焊絲的送給性十分重要。因此，最近從確保良好的送給性為目標(biāo)，開發(fā)了碳素鋼焊接用的不鍍銅SE系列實(shí)芯焊絲。此產(chǎn)品送給性優(yōu)良，加之兼具良好的電弧穩(wěn)定性和低的噴濺性，可以促進(jìn)焊接的高效性。
并且，因開發(fā)產(chǎn)品不鍍銅而減少了輸送導(dǎo)管內(nèi)的金屬屑對(duì)送給性和電極頭通電的干擾。結(jié)果，使焊接用電極頭的更換頻率下降至原來的1/5，大幅度提高了自動(dòng)焊接裝置的作業(yè)率；新開發(fā)SEV-50焊絲在神戶制鋼的實(shí)用效果良好。
2.1.2適用于大熱量和高焊道間溫度的實(shí)心焊絲
對(duì)建筑鋼架必須進(jìn)行更嚴(yán)格的焊接施工管理。在日本建筑學(xué)會(huì)的鋼架工程技術(shù)指導(dǎo)方針中，為確保焊接部的質(zhì)量完善性，一直規(guī)定有焊接輸入熱量的管理目標(biāo)--熱量<40kJ/cm、焊道間溫度<350℃。
為了滿足上述要求，在日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中追加540Mpa級(jí)碳素鋼焊絲分類（JISZ3312YGW18），同時(shí)進(jìn)行了即使在溫度管理范圍的上限也能獲得具有充分強(qiáng)度和韌性的焊接金屬新焊絲--碳素鋼用大熱量輸入·高焊道間溫度實(shí)心焊絲MG-55。較之原有的實(shí)心焊絲JISZ3312YGW11，MG-55的特點(diǎn)是即使在大熱量是如和高焊道間溫度下，也能獲得力學(xué)性能更優(yōu)良的焊接金屬。如在輸入熱量25-55kJ/cm、焊道間溫度350℃的CO2氣保護(hù)電弧焊中，較之原YGW11韓絲，使用MG-55焊絲的焊接金屬0℃沖擊吸收能高達(dá)114-157J、抗拉讀達(dá)500-550Mpa，分別比原焊絲高出90%和5%。使用新焊絲還能減少限制熱量輸入的麻煩，并提高施工質(zhì)量及效率。
2.1.3不銹鋼薄板用FCW
在華工、食品機(jī)械領(lǐng)域，多需在低電流范圍焊接厚3mm左右的不銹鋼薄板。然而原用Φ1.2mmFCW的電弧不穩(wěn)定，易飛濺并惡化焊縫形狀。為此，開發(fā)了使焊劑成分最佳化的Φ1.2mmDW-T系列不銹鋼薄板用FCW。其實(shí)用結(jié)果表明，即使在100-150A的低電流下也能獲得穩(wěn)定電弧，且降低了焊接更換頻率，促進(jìn)了焊接的高效化。
2.2焊接材料的高性能化
對(duì)應(yīng)用于低、高合金鋼等結(jié)構(gòu)物的焊材的高性能化、高級(jí)化要求正越來越多。相關(guān)的研究和開發(fā)也不斷取得進(jìn)展。
2.2.1 海洋結(jié)構(gòu)物用焊材
在超低溫海域的海洋結(jié)構(gòu)物，采用Al鎮(zhèn)靜鋼制作的LPG罐及貯槽等，其Ti-B系或Ni-Ti-B系的多種低溫用鋼焊接材料已經(jīng)實(shí)用化了。
最近迫切要求開發(fā)出與寒冷地區(qū)（如沙哈林大陸架）油、氣資源開發(fā)的海上開發(fā)設(shè)施相適應(yīng)的焊材，對(duì)低溫韌性要求極嚴(yán)而需有較寬（320-690MPa）的屈服強(qiáng)度范圍。
2.2.2 950Mpa級(jí)高強(qiáng)度鋼用焊材
為了將代表性大型結(jié)構(gòu)物之一的高壓水管減重并減少焊接工時(shí)，早就進(jìn)行了材料和結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度化。如用950Mpa級(jí)高強(qiáng)度鋼。而且，為了防止已配套開發(fā)的涂藥焊條、SAW焊材、MGA及TIG焊絲使用后焊接部的脆性斷裂，分別對(duì)焊劑中的脫氧性原料和保護(hù)性氣體組成進(jìn)行了選擇優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)了焊接部的超低氧化和高韌性化。
2.2.3 高Cr鐵素體系耐熱鋼用焊材
為了減少CO2排放，一直在推進(jìn)火力發(fā)電廠鍋爐蒸汽的高溫高壓化，以提高發(fā)電效率。為此，除使用改進(jìn)型9Cr-1Mo耐熱鋼外，正在開發(fā)高溫強(qiáng)度更優(yōu)的高Cr-W系鋼材，以及配套的12Cr鐵素體系耐熱鋼用焊材TIG焊絲TGS-12CRS、SAW焊材US-12CRS/PF-200S等。這些焊材因增高Cr含量而提高了耐氧化性，同時(shí)加入W和Nb、V分別進(jìn)行了固溶和沉淀強(qiáng)化，從而顯著提高了材料的蠕變斷裂強(qiáng)度，為改善鍋爐操作條件而提高蒸汽溫度、壓力至650℃×350氣壓創(chuàng)造條件。
2.3 改善環(huán)境的措施
不僅要改善焊接作業(yè)環(huán)境，還應(yīng)對(duì)保護(hù)地球環(huán)境作出貢獻(xiàn)。
為了改善“3K”（即高溫、粉塵和重體力）的惡劣勞動(dòng)環(huán)境，抑制焊接煙塵和噴濺（即飛濺）的發(fā)生十分重要。為了滿足市場需求，已經(jīng)成功開發(fā)了能大幅度減少飛濺和焊接煙塵發(fā)生量的低碳鋼Z系列FCW并實(shí)用化。實(shí)用結(jié)果表明，新開發(fā)FCW的煙塵和飛濺發(fā)生量都比原來的FCW減少了大約40%，有效改善了操作環(huán)境。這樣的效果是由于焊絲的低C化和向焊劑中加入堿金屬所致。另外，還進(jìn)行了多個(gè)品種（含不銹鋼）的環(huán)保型低污染FCW的開發(fā)與實(shí)用，也顯著改善了作業(yè)環(huán)境。
3. 今后展望
高效化、高性能化和改善環(huán)境的焊接材料開發(fā)將繼續(xù)取得大的進(jìn)展，如就MAG焊絲而言，為了實(shí)現(xiàn)焊接高效化，正在進(jìn)行的提高熔敷化、耐氣孔性和低飛濺化的研究開發(fā)是重要課題；同時(shí)，應(yīng)用于多極化焊接工藝的焊材開發(fā)也受到重視。如為了滿足造船、橋梁等涂漆鋼板填角焊接高速化，以及造船外板主向焊接的要求，正在加強(qiáng)對(duì)雙電極CO2氣體保護(hù)焊接材料的開發(fā)。并且，將繼續(xù)把焊接自動(dòng)裝置及與之配套的焊材組合成高效焊接工藝。
關(guān)于高性能化，在已成功進(jìn)行了與低、高合金鋼等材料的高強(qiáng)韌化相適的焊材開發(fā)基礎(chǔ)上，與低溫用鋼、高強(qiáng)度鋼、耐熱鋼、不銹鋼等新高性能鋼材的焊材開發(fā)將不斷取得進(jìn)步；而且，針對(duì)國際上正在進(jìn)行的超級(jí)鋼研究，進(jìn)行與之配套的焊接材料開發(fā)也是必要的。
今后的焊接材料開發(fā)目標(biāo)應(yīng)是提高焊接質(zhì)量，提高焊接效率并降低焊接成本；同時(shí)，應(yīng)從改善焊接的“3K”狀況入手，切實(shí)改善焊接作業(yè)環(huán)境，進(jìn)而為減少地球環(huán)境負(fù)荷作出貢獻(xiàn)。
|
.png)
浙公網(wǎng)安備 33038102330984號(hào)
