0前言 1999年底,我国的工农业生产总值已达8.2万亿元(世界第七位),比1978年提高22. 64倍,是世界上经济建设发展最快的国家之一。我国的钢产量继1996年超过亿吨之后,19 98年达1.14亿t,已居世界第一位。年发电量已达1,4万亿度,原煤产量13.l亿t(世界第一位),原油1.6亿t,汽车270万辆,造船280万t,铁路7.0万km,电焊机 25.2万台(33家定点企业及部分民营企业),焊接材料87万t(生产能力可达180万t),进出口贸易 1999年 3 op亿美元。根据国家的发展规划,与焊接学科密切相关的工业部门对焊接技术提出了新的要求。本文按以下 IO个方面进行深人的探讨[’]。1钢铁Xi业 钢铁工业是焊接技术发展的基础。我国钢铁产量从1949年15.8万贡到1998年的回,14 亿t,从世界上的第26位一跃而为世界上第1位,这是很了不起的。到Zop年,我国的钢产量 将控制在1.0-l.2亿t,其中焊接结构将由目前的35%提高到50%(一些工业发达国家均在50%以上)。我国目前虽是钢铁大国,但还不是钢铁强国,许多高性能及某些特殊要求的钢种(如某些中、高合金 钢。不锈钢及一些专业用钢等)还需大量进口。为提高我国钢的品质和扩大品种,满足重点工程建 设的需要,提高自给能力,钢铁企业应增设一些大型精炼及精轧设备。一些工业发达的国家的人均钢产量都在33kg以上(日本、美国和德国分别为 1050 kg、365 kg和 dekg),而我国即使到2000年钢产量达1.2亿t时,也只不过人均 11 kg。因此,钢铁工业在我国尚有一个发展过程。钢铁材料在性能和用途上近年来有很大发展,是其他材料无法代替的[’]。2能源工业 建国以来我国的能源工业有了很大发展,1987年发电量为0.5万亿度,1995年就翻一番为1.0万亿度,而 1997年已达 1.4万亿度,预计Zop年将达到 1.6一1.8万亿度(人均lop度左右,相当于美国的1/23)。 我国最大的水电枢纽——三峡水电站是跨世纪工程,总发电能力 1820万kw,将采用26台70万kw的发电机组。其中水轮机蜗壳(进口直径 12 m,壁厚70-80 mm)、库环、叶片等都是要求精度高、焊接量大,且在野外施工。此外,三峡工程中的重点设备,三峡坝的顶门机、巨形闸门,以及 155 t水电站用的桥式机等都是要求很高的焊接结构。 发展核电是当今世界电力工业发展的趋势,据不完全统计,全世界核电的总发电量已占世界总发电量的 17%(’]。根据我国的具体情况,在“九五”规划中仍以火力发电为主,有计划地发展水电,适 当发展核电。建造大型核电站在焊接技术上要求很高,例如,德国Vnte。ser核电站的总功率为148万kw,反应堆压力壳483t,高 12.85 m,直径 5 x 5.5 m,壁厚 200- ) rum,材料为600 MPa的高强钢。尚有不锈钢堆焊,Ni基、CO基合金,耐热\耐蚀及防核辐射的许多特殊用途的 材料需要进行焊接,焊接的工作量很大,多为气体保护焊(TIG、MIG、COZ焊等)、埋弧焊、手工电弧焊及少量电子束焊接。能源工业包括诸多领域,如石油、天然气、煤炭等,这些工业中都需制造大量的化工容器、分馏装置 和各种管线,焊接加工是重要的角色,各类采油平台和炼油设备不仅焊接工作量大,而且技术要求也高。近期的地质探测表明,我国西部地区的天然气资源也极其丰富,据报道,塔里木、柴达木(青海)*!渝以及陕甘宁地区埋藏着26万亿m3的天然气资源、占全国陆上天然气资源的 86.7%[‘]。 根据党中央、国务院的决定,Zop年开始要大力开发西部地区。实现西部资源与东部市场对接。为此中央决定今后5-7年向西部投资9 Zop亿元。其中横贯东西的能源大动脉主干管线近期将要动工。西起塔里木的轮南油田向东途经库 尔勒、吐鲁番、哈密、柳园、兰州、礼泉、西安、洛阳、信阳、合肥、南京、常州最终到达上海的输气管线全长4 212 km,预计一期投资 555亿元。配套工程全部将投资 1200多亿元,计划Zop年建成[5] 此外,据有关部门报道,在建设塔里木至上海的长距离天然气管线之外,还将动工修建成都一武汉、青海一一W安、克拉玛依一兰州、兰州一一?l中一安康、陕北一京津(现已完成)全长超过104 km的天然气管线。 焊接技术在管线建设中将发挥重要作用。需要大量的高水平的焊机和焊接材料以及先进的焊接工艺和自动化设备。3造船工业 近年来,我国的造船工业得到很大发展,自1992年突破 11万 t之后( 111. 7万 t),每年以 20- 30万 t的速度增长,1997年已突破200万t(达206万t),1998年达280万t,跃居世 界第三位。预计2000年船舶产量将达soo万t以上,为完成此项目标,造船行业要大力发展焊接技术,向机械化、自动化和高效化的方向发展。(1)自动化及半自动化比例从1997年的39%提高到Zop年的45%。 (2)造船焊接高效化比例由目前的 62%上升到80%,其中COZ焊上升到40%。 (3)大力发展使用药芯焊丝,目前主要从日本、美国购买(每年 Zx 103 t以上),耗费大量外汇。国产药芯焊丝在品种和产量上还需尽快发展,有关这方面的情况已有专文论述【6] (4)加强对巨型油船、铝合金船、LPG船、化学品船焊接技术的研究,TMCP钢用于造船的研究。 1999年我国在上海外高桥投资32亿元,占地120万mZ,建造了一家具有 180万V年造船能力的船厂。4铁路 我国的铁路总长已达到7万IQn(1997),居世界的第4位(美国14万km,前苏联13万km,法国8万kin,中国7万km,印度6万kin)。 焊接技术在车辆及机车制造中具有重要的作用,目前常用的货车每辆焊缝长约43 m,需要焊条约 It,自动化的水平还比较低。每年可制造出货车8 X 103辆,客车 5 X 103辆,机车 IX 103台,今后铁路要上新台阶,向高速及准高速(160 kin/h)发展(日本新干线3to l’llvh,法国对0 kin/h,试验已达513 Ion/h)。为了铁路提速,从路基、线路、道岔、信号控制系统,到车辆及机车结构都要发生很 大的变化。目前客车还是钢结构,今后要采用铝合金和不锈钢,焊接工艺及焊接材料也将会发生较大的变化。新建的京九铁路、南昆铁路(南宁至昆明)和金温铁路(金华至温州对一些老区、少数民族地区,以及某些沿海城市的经济繁荣发挥了很大的作用。今后5年,我国计划投资 2 450亿元新建铁路5 340 km【’」。 Zop年将开工修建京沪高速铁路(3to km/h)。此外还有烟(台)一大(连)轮渡(或海底隧道),湖南娄底至贵州六盘水的铁路等也将在近期修建。5汽车工业 我国的汽车工业虽然起步较晚,但发展的速度很快,自1993年突破ito万辆以来,1997年 已达190万辆,几乎翻一番,预计Zop年将达到300万辆。对于工业发达国家,汽车工业已处于饱和,据1995年的统计,全世界汽车年产量约slop万辆,其中日本1269万辆,占总产量的24%。美国1995年每千人拥有800辆。日本每千人500辆,英 国、法国和德国每千人的500-600辆,我国台湾每千人Zto辆,我国每千人12.5辆( 80%为货车),全世界平均每千人约20辆。因此,我国的汽车工业还应大力发展,但必须提高老百姓的生活水平和大力发展公路及城市道路。焊接技术在汽车制造中占有重要地位,自动化、机器人将会大量采用。此外,新材料、新工艺、CA D/CAM和CEMS等技术也会得到很大发展。但我国的汽车工业整体规模小,产量低、成本高 、价格贵,一般家庭难以购买。我国汽车工业进人MO之后形势更加严峻,但中国决不能放弃汽车工业【幻。6航天工业我国是人造卫星、火箭发射和洲际导弹方面四大强国之一。 1999年 11月 20日 6时 30分在酒泉卫星发射基地,由新型“长征”运载火箭发射的中国“神州号”实验飞船胜利升空。对日凌晨3时40分,飞船经过对小时 11分的太空飞行,安全着陆[’]。 此次发射,标志着中国向载人航天迈出了历史性的一步。是继俄、美之后,世界上能发射载人飞船的第三个国家。 航天工业大量需要焊接技术,而且各种容器、部件在焊接质量上要求极高。美国挑战者号航天飞机的坠毁就是因为某个燃料舱焊接部件发生泄漏而造成的[‘’j。 以上六个方面是国家经济发展的基础工业和高新技术的综合领域,它反映了一个国家的经济实力和先进制造技术的水平。7焊接技术的发展趋势 根据我国在钢铁、能源、交通、石油化工及机械制造等各工业部门“九五”发展纲要的要求,到2000年我国钢产量控制在1.0-1.2亿t、原油1.6-1.7亿t、天然气产量 33- 3亿 m3、煤总量约 10亿 t、发电设备年装机容量 2 X 107 kw、汽车 3to万辆(其中轿车 120- 130万辆)、船舶产量33万t、工程机械年产量12万台。 为实现上述的宏伟目标,机械工业部门必须提供大型炼钢设备、轧制设备、矿山机械、采油、炼油设 备。长距离输油管线、大型水电火电成套装置、汽车生产线、各类工程机械等。这些设备及成套装置大部分为焊接结构。因此,到2000年我国焊接结构的用钢量将猛增到5 x 103万 t(约占钢产量的 50%)。初步预测,需各类通用焊机约30万台,其中自动及半自动焊机约占1/3,各类焊接材 料的需要量约80-100万宜,其中自动焊、半自动焊及高效节能的CO。焊所用的焊丝将达30%以上,焊接机械化及自动化的程度争取达到40%-50%。并扩大焊接机器人的应用,焊接柔性制造系统、计算机集成制造系统和智能制造系统将开始在焊接生产中初步应用。航空
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