药芯焊丝的现状与发展
要：药芯焊丝作为新一代焊接材料，其焊接效率高，容易操作，焊丝品种多种多样，在全球各地已经受到人们的普遍欢迎，广泛地应用到工业制造各行业。本文从药芯焊丝的概述、研究现状、应用和发展趋势几方面对药芯焊丝的研究进展进行了综述。关键词：药芯焊丝；研究现状；应用；发展趋势
药芯焊丝具有以下优点：焊接生产率高、焊接工艺性能好、焊接质量优良、熔敷金属化学成分可调、焊接成本低。药芯焊丝已经被越来越多的人们所接受，正有逐渐取代手工电焊条和实芯焊丝的趋势。药芯焊丝的应用范围很广，可用于焊接各种类型钢，包括低碳钢、高强度钢、低温钢、耐热钢和不锈钢等，以及耐磨堆焊，所采用的保护气体主要有CO2和Ar+CO2
两种，另外自保护药芯焊丝也得到了应用。自80年代以来，药芯焊丝在美国、日本、欧洲等国家得到了很快的发展，尤其是日本，从80年代初至今，年产量猛增，早已超过了焊条的产量，并有直追实芯焊丝的趋势。
1 & &药芯焊丝的研究现状
1.1 & &国外药芯焊丝的研究现状
药芯焊丝作为第四代焊接材料，以其生产效率高，焊接质量好，综合焊接成本低等无可比拟的技术经济优势，近年来在国内外得到快速发展。日本在80年代初年产量不过几千吨水平，占焊材总量不到1%，然而到2001年已达近10万吨，占焊材总量30%左右。
美国和日本开发的金属粉芯焊丝，既有相同之处，也有不同特点。日本开发的各类金属粉芯焊丝，偏重于提高熔敷速度和效率，大都只能进行平焊和平角焊，少数品种可用于横焊,
但基本不能适用于全位置焊接。美国的金属粉芯焊丝在注重提高焊缝内在质量的同时，还注重改善焊接工艺性能，提高熔敷效率，一些品种可适用于全位置焊接。
药芯焊丝在欧洲、美国、日本、韩国和台湾等国家和地区得到了飞速发展，逐步成为焊接工业的主导产品。以日本为例，药芯焊丝最初用于造船业，因其综合成本低，后来广泛用于其他领域。由于各国的国情不同，发展重点呈现多样化。美国过去较多发展Φ1.6~2.8mm自保护药芯焊丝，日本则快速发展了CO2气保护细直径（Φ1.2mm）药芯焊丝。
国外药芯焊丝主要应用在造船业、石油、化工工业、建筑、桥梁工程及机械制造等。针对各类钢材和各种使用性能要求的气保护和自保护药芯焊丝的品种越来越多，在欧、美、日发展都很快，列入他们产品样本中的品种已达50多种。
& 韩国现代焊接有限公司的金属芯药芯焊丝Supercored
70NS，可应用于造船、机器和桥梁建设的自动焊接或机器人作业中。
日本自1980年起在造船行业中大力推广应用药芯焊丝，从而促进了日本的焊接材料行业的结构发生了重大的变化。药芯焊丝的产量将达到总焊接材料产量的40％，而手工焊条的产量呈现了明显的下降；美国药芯焊丝的产量约占其焊接材料总量的40％；西欧药芯焊丝产量约占其总量的29％。由此可知，近20年来工业发达国家都将传统的焊条生产比例不断下降，而药芯焊丝在整个焊接材料中的比例大幅度提高。日本已在20世纪末初步完成了造船焊接的机械化与自动化改造计划，20世纪90年代后期焊接机器人已批量应用。
2008年世界主要国家和地区的焊材构成结构：在日本，焊条占整个焊材的比例为14％，药芯焊丝为27％，实心焊丝为48％；在韩国，焊条占整个焊材的比例为20％，药芯焊丝为36％，实心焊丝为34％；在欧洲，焊条占整个焊材的比例为17％，药芯焊丝为14％，实心焊丝为62％；在北美，焊条占整个焊材的比例为18％，药芯焊丝为19％，实心焊丝为58％。而在中国，焊条占整个焊材的比例为51％，药芯焊丝为8％，实心焊丝为28％。可见，工业发达国家传统焊条使用比例较低，而药芯焊丝和实心焊丝在整个焊材中的比例较高。药芯焊丝中的自保护药芯焊丝经过近几年的发展在工艺性能和力学性能上取得了突破性进展[4]。
1.2 & &国内药芯焊丝的研究现状
我国药芯焊丝的应用和生产从上世纪90年代快速起步，近年来每年都以20%~30%速度发展。近十年，中国的药芯焊丝产业已取得突飞猛进的发展，已从初露端倪到尽显锋芒。当年的霸主日本药芯焊丝已基本退出中国市场，取而代之的是天津三英、天津金桥、北京安泰等民族品牌的药芯焊丝。到2008年，民族品牌的药芯焊丝已经占到中国市场的60％以上，若加上在中国内地生产的外资品牌药芯焊丝，国产药芯焊丝市场份额已超过95％。2007年中国的药芯焊丝总产量跃居世界第一，达22万吨，2008年超过34万吨，其中结构钢药芯焊丝约32万吨，堆焊药芯焊丝约2万吨，继续保持世界冠军的地位[5]。
药芯焊丝是国内近年来焊接材料行业发展速度最快的板块。国内生产药芯焊丝的企业目前已有70家左右，其中约有30家为近几年新上的中小企业。在较大型生产企业中，国资控股、外资和民营企业均有突出代表。2009年这些较大型企业生产的药芯焊丝产量在32万吨左右，约占中国药芯焊丝产量的近80％。国内已有15
家左右药芯焊丝企业年产量在1万吨以上，其中年产量过3万吨的企业约有8家。上述这些企业药芯焊丝品种比较齐全，包括碳钢、低合金高强钢、耐候钢、低温钢及不锈钢等气体保护药芯焊丝，也包括自保护焊、气电立焊、埋弧焊药芯焊丝及各类堆焊药芯焊丝产品等。包装形式有不同重量的盘状焊丝和桶装药芯焊丝。
目前国内药芯焊丝品种主要有钛型气保护、碱性气保护和耐磨堆焊三大系列。其中前两种以细丝气保护为主，耐磨堆焊以粗丝为主。目前药芯焊丝中使用量最大的仍然是钛型气保护药芯焊丝，作为主导型产品约占全部药芯焊丝的90％。进一步改进其工艺性能，提高其力学性能和抗裂性依然是钛型气体保护药芯焊丝的主攻方向。
国内的昆山天泰、天津三英、北京安泰、武汉铁锚、山东维坊等焊丝制造厂已形成了具有中国品牌的药芯焊丝，完全可以与国外的焊丝媲美和替代。国内在金属芯药芯焊丝的开发方面已取得了重要进展，目前，天津市三英焊业有限公司已开发出了一种性能与日本MX-200
性能相当的产品，其抗气孔（压痕）性能及工艺、力学性能优良，已通过了英国劳埃德船级社和挪威船级社的认证。
国内药芯焊丝生产及应用起步较晚，但近10年来发展很快。1997年我国药芯焊丝只占焊接材料总量的0.6％（日本已占20％），2006年我国的药芯焊丝产销量已达12万t以上，已达到焊材用量的12％，数量上已超过了美、日、韩等药芯焊丝生产大国，但质量、品种及占焊接材料总量的比例与一些先进国家有较大差距。
2 & &药芯焊丝的应用
药芯焊丝生产效率高、成分调节灵活、节能、成形美观和低污染，另外，药芯焊丝还具有低变形、电弧稳定、焊接飞溅小和全位置焊接工艺性能良好等性能，所以尽管其制造技术比较复杂，设备投资大，但其优良的性能，使药芯焊丝在船用焊材中的地位越来越重要，在修造船中也有应用和发展[6]。
& 目前药芯焊丝用量最大的是钛型药芯焊丝,
这类焊丝主要用于造船行业。正在发展中的海洋工程市场，因为它的技术门槛高，对焊丝的质量要求苛刻，目前基本上是国外和台资品牌产品一统天下，国内品牌产品只有极少数能够进入，但这块领域是今后药芯焊丝仍能获取较高利润的市场，对国内知名品牌而言，必须做好市场前期开发。
& 造船行业是药芯焊丝使用最普及的行业，也是国内焊接自动化、机械化水平最高的行业。
由于船舶的制造要求很高，同时为尽量减少船台的占用时间，使得优质、高效的焊接工艺在造船行业普遍推广。
能源与化工建设是药芯焊丝应用的另一个重要领域，随着我国新世纪“西气东输、西电东送、南水北调和三峡水利建设”等重点工程的开工建设，能源和化工建设领域成为仅次于船舶行业的药芯焊丝第二大市场。包括：①油气管线；②工业锅炉；③压力容器；④堆焊药芯焊丝的应用；⑤机械制造行业[7]。
目前，国产的自保护药芯焊丝已在国家“十一五”期间的重点工程“西气东输二线”管道工程X80管道钢的焊接中成功应用，达到国际先进水平。另外，国产的自保护药芯焊丝在高炉工程、铁路钢轨的焊接及耐磨堆焊中也开始得到应用，取得了令人满意的效果；在船舶建造行业已普遍应用，而在桥梁焊接中也已逐步代替焊条电弧焊和实心焊丝气体保护焊，发展和应用前景将更加广泛。
随着国内自动化技术的发展，药芯焊丝产量呈现逐年上升的趋势，品种也越来越齐全。2008年国内药芯焊丝总产量达到34万吨，2009
年国内药芯焊丝的总产量已超过41万吨，均居世界第一。
国内已初步建起包括碳钢、低合金高强钢、耐热钢、低温钢、不锈钢及堆焊等品种比较齐全的药芯焊丝体系。保护方式有气体保护、自保护，药粉类型有药粉型、金属粉型等，可生产的药芯焊丝品种已达150种以上。
在钢结构、工程机械和油气管线等市场，药芯焊丝与实心焊丝相比，其优势主要是可以用于高强度、高韧性材料的焊接，这就要求药芯焊丝企业具备相应的研发能力。由于药芯焊丝的焊接具有焊条电弧焊和气体保护焊的综合优点，使其在金属结构行业得到了大力推广应用，尤其是在低合金钢、铬钼耐热钢、不锈钢和耐蚀堆焊等领域得到广泛应用。
从中国近年来主要药芯焊丝生产企业样本统计，虽然品种已达150种，包括碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢等系列，但质量稳定、真正能形成批量供货的品种却不多，仍以普通钛型（E501T-1）为主。
随着我国现代化工业的发展，许多建筑、大型机械等行业已向自动焊接方向发展。如：锅炉、压力容器、化工机械、船舶、铁路机车及道岔、建筑机械、冶金设备、汽车制造、重型机械、自来水管道制造、热力管道、输油输气管道、大型钢结构桥梁、工业钢结构、高层钢结构商住楼、大型宾馆等领域主要使用钛型气体保护药芯焊丝；输油及输气管线主要使用自保护药芯焊丝；耐磨堆焊药芯焊丝应用于钢材表面性能改进上，如：钢铁企业的轧辊、运输辊道的表面修复等。
药芯焊丝主要应用在锅炉及压力容器、工业及民用金属钢结构、工程机械、化工机械、建筑机械、石油机械、海洋采油平台、输油及输气管道、输水管道、汽车制造、汽车改装、铁道、桥梁及机车车辆、重型机械及起重设备、集装箱及造船、海军舰艇、潜艇和航母等[8]。
3 & &药芯焊丝的发展趋势
&国内药芯焊丝产业经过十几年的发展，产品质量日趋稳定，应用行业日益广泛。国内出现2~3个年产量超5万吨的大型企业的时机已经到来。这有利于提高产业集中度，提升品牌影响力。
&市场的需求和竞争的加剧将加速药芯焊丝厂家不断完善生产配方、生产工艺、生产设备,
加大药芯焊丝高端产品的研发，国产药芯焊丝的质量必将大大提高，品种进一步优化，生产效率提高，生产成本将会进一步降低，应用行业会逐步从造船行业向钢结构、石油、化工、桥梁工程及机械制造等行业普及、推广。
&金属粉型药芯焊丝在造船等行业的推广，将带动各药芯焊丝生产企业加大投入研发，在短时间内获得技术突破，加速金属粉型药芯焊丝的推广和应用。
&随着国产自保护药芯焊丝技术的成熟，除了在长输管线的应用，自保护药芯焊丝在冶金高炉安装、户外大型钢结构制造、高层钢结构建筑、铁路工程建设、海上石油平台、各种硬度的表面金属堆焊等方面也将得到广泛应用。
目前，不锈钢行业重点在扩大各种“节镍”和“含氮”的新型不锈钢、双相不锈钢及超级不锈钢的生产。药芯焊丝厂家应跟踪不锈钢品种的变化，发展相匹配的不锈钢药芯焊丝。
&为进一步提高药芯焊丝产品质量和生产效率，降低生产成本，鼓励大型企业研发自动化程度更高、精度更高的年产5000吨以上的药芯焊丝生产线，促进国产药芯焊丝生产线的更新换代，提高国产药芯焊丝的装备水平[9]。
4 & &结束语
药芯焊丝是一种高新技术产品，它的出现和发展适应了焊接生产向高效、低成本、自动化、智能化生产的发展趋势，应加速我国药芯焊丝的科研和生产的发展。随着造船工业承接海洋工程项目的增加，高强度、高韧性药芯焊丝必将得到更广泛的应用，并且逐步向钢结构、石油、化工、桥梁工程及机械制造等行业普及推广，产生很好的经济效益。
陈邦固,金立鸿,刘继元,王秀文.国内外药芯焊丝制造工艺、设备现状及发展趋势.2002年中国机械工程学会年会.1~18.
[2] 喻萍,尹士科.结构钢用气体保护药芯焊丝的发展趋势.机械制造文摘—焊接分册,2011,(5):
[3] 陈清阳,赵钰,杨国华.气体保护焊药芯焊丝在金属结构行业中的应用与探讨.焊接,2012,(2):
[4] 栗卓新,宋绍朋,史传伟.自保护药芯焊丝的技术经济特点及工程应用前景.电焊机,2011,Vol.41,(2):
[5] 李连胜,栾敬岳,孙晓红,方乃文.我国焊接材料发展状况浅析(下), 电器工业,2010,(2):
[6] 李连杰,桂赤斌,王征. 药芯焊丝在我国船舶建造中的应用现状与前景. 机械制造, 2009,(6):
[7] 陈邦固.我国药芯焊丝发展的回顾与展望.2002高效化焊接国际论坛.34~48.
[8] 陈天宇.药芯焊丝生产工艺及装备的发展状况.天津冶金,2009,(4): 67~70.
[9] 李连胜,储继君,陈默.从焊丝行业发展状况探寻中国焊接材料行业发展趋势.焊接,2010,(9): 14
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