無(wú)縫藥芯焊絲在海洋工程和船舶制造領(lǐng)域的應(yīng)用分析

郭　純， 孔紅雨， 朱官朋， 張文軍， 朱珍彪， 馮兆龍， 姚潤(rùn)鋼

(中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所， 洛陽(yáng)雙瑞特種合金材料有限公司， 河南 洛陽(yáng) 471023)

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無(wú)縫藥芯焊絲在海洋工程和船舶制造領(lǐng)域的應(yīng)用分析

郭純， 孔紅雨， 朱官朋， 張文軍， 朱珍彪， 馮兆龍， 姚潤(rùn)鋼

(中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所， 洛陽(yáng)雙瑞特種合金材料有限公司， 河南 洛陽(yáng) 471023)

對(duì)無(wú)縫藥芯焊絲的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了概述，闡述無(wú)縫藥芯焊絲的國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀，尤其對(duì)無(wú)縫藥芯焊絲國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品進(jìn)行了介紹。分析了無(wú)縫藥芯焊絲的市場(chǎng)需求以及其在海洋工程、船舶制造等高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

無(wú)縫藥芯焊絲海洋工程船舶制造

0　引言

近年來(lái)，我國(guó)鋼材和焊材已從高速發(fā)展過(guò)渡到創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)型升級(jí)的平穩(wěn)發(fā)展期，焊接材料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)品升級(jí)過(guò)程明顯加快。與世界先進(jìn)水平相比，我國(guó)船舶和海洋工程用高強(qiáng)度鋼焊接材料仍明顯落后，目前手工焊條仍然占較大比例。今后工程結(jié)構(gòu)建造將會(huì)向著自動(dòng)化、高效化方向發(fā)展，船舶和海洋平臺(tái)類(lèi)大型鋼結(jié)構(gòu)由于焊接工程量大，對(duì)自動(dòng)化高效焊接方法的需求更加迫切，對(duì)高品質(zhì)焊材的研發(fā)提出了更大的挑戰(zhàn)。

藥芯焊絲也稱(chēng)粉芯焊絲或管狀焊絲，是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的高效焊接材料[1]。由于藥芯焊絲能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)自動(dòng)焊接，推進(jìn)了焊接技術(shù)的自動(dòng)化、高效化發(fā)展，且成分易調(diào)，在橋梁、壓力容器、汽車(chē)、鐵路運(yùn)輸、管道、海洋工程、電站建設(shè)、采礦、石化、建筑機(jī)械、重型機(jī)械及高層建筑等行業(yè)也得到了廣泛地應(yīng)用。目前船廠已普遍采用CO2氣體保護(hù)藥芯焊絲來(lái)焊接船舶結(jié)構(gòu)，使用率達(dá)到80%以上。按制造方法的不同，藥芯焊絲可分為有縫藥芯焊絲和無(wú)縫藥芯焊絲，目前有縫藥芯焊絲已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用。無(wú)縫藥芯焊絲由于制造裝備復(fù)雜昂貴、制造工藝水平難度較高，再加上其制造技術(shù)目前受到國(guó)外焊材廠商如德國(guó)Drahtzug Stein、日本Nippon Steel & Sumikin Welding、瑞士Oerlikon、意大利FILEUR等公司的技術(shù)封鎖，因此在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有得到推廣。

1　無(wú)縫藥芯焊絲的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)

1.1無(wú)縫藥芯焊絲的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)有縫藥芯焊絲相比，無(wú)縫藥芯焊絲外皮鋼帶沒(méi)有縫隙是一種無(wú)縫結(jié)構(gòu)，而傳統(tǒng)有縫藥芯焊絲存在鋼帶搭接或?qū)有纬傻目p隙。無(wú)縫藥芯焊絲一般為三層結(jié)構(gòu)，最內(nèi)層為藥芯粉，中間層為外皮鋼帶，最外層為鍍銅層。圖1為無(wú)縫藥芯焊絲和有縫藥芯焊絲結(jié)構(gòu)。

圖1　無(wú)縫藥芯焊絲和有縫藥芯焊絲結(jié)構(gòu)

1.2無(wú)縫藥芯焊絲的優(yōu)點(diǎn)

1.2.1超低擴(kuò)散氫

無(wú)縫藥芯焊絲的最大優(yōu)點(diǎn)是具有超低的擴(kuò)散氫。因?yàn)闊o(wú)縫藥芯焊絲在生產(chǎn)過(guò)程中焊絲會(huì)經(jīng)過(guò)高溫去氫處理，能降低藥芯粉及附著在外皮鋼帶上的水分。

有縫藥芯焊絲拆封以后由于焊絲吸潮擴(kuò)散氫會(huì)逐漸增加，對(duì)于一般生產(chǎn)出來(lái)的有縫藥芯焊絲其擴(kuò)散氫(氣相色譜法)大約在7 mL/100 g左右，隨著拆封天數(shù)增加擴(kuò)散氫會(huì)達(dá)到10 mL/100 g左右，甚至更高。即使藥粉經(jīng)過(guò)高溫處理的有縫藥芯焊絲在出廠時(shí)能保證H5以下的擴(kuò)散氫，但只要真空包裝打開(kāi)一段時(shí)間有縫藥芯的擴(kuò)散氫就會(huì)大于H5。而對(duì)于無(wú)縫藥芯焊絲而言，由于外皮鋼帶沒(méi)有縫隙，因此產(chǎn)品成型以后不存在吸潮問(wèn)題，無(wú)縫藥芯焊絲的擴(kuò)散氫隨包裝拆封天數(shù)的增加幾乎沒(méi)有變化。另外，相對(duì)于有縫藥芯焊絲，無(wú)縫藥芯焊絲的擴(kuò)散氫一般在H3.5以下，可以滿(mǎn)足AWS H4的要求。

眾所周知，擴(kuò)散氫是導(dǎo)致冷裂紋產(chǎn)生的重要原因之一，尤其是對(duì)于高強(qiáng)度焊接材料。日本Nippon Steel & Sumikin Welding曾對(duì)藥芯焊絲的焊接裂紋發(fā)生率和擴(kuò)散氫之間的關(guān)系進(jìn)行了深入地研究。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于SM490B鋼，當(dāng)擴(kuò)散氫小于3.5 mL/100 g時(shí)沒(méi)有裂紋產(chǎn)生。當(dāng)擴(kuò)散氫大于3.5 mL/100 g時(shí)隨著擴(kuò)散氫含量的增加，裂紋產(chǎn)生率明顯增加，當(dāng)擴(kuò)散氫接近9 mL/100 g時(shí)，裂紋產(chǎn)生率約為18%。裂紋率隨擴(kuò)散氫含量的增加而增加。BOhler焊接研究人員研究了擴(kuò)散氫含量、抗拉強(qiáng)度和裂紋個(gè)數(shù)之間的關(guān)系。研究者發(fā)現(xiàn)，裂紋個(gè)數(shù)隨抗拉強(qiáng)度和擴(kuò)散氫含量的增加而增加。對(duì)于同一抗拉強(qiáng)度的焊接材料，擴(kuò)散氫增加后裂紋個(gè)數(shù)隨之增加。降低擴(kuò)散氫有利于降低裂紋產(chǎn)生率。而無(wú)縫藥芯焊絲相對(duì)于有縫藥芯焊絲具有更低的擴(kuò)散氫，因此無(wú)縫藥芯焊絲可以有效降低冷裂紋產(chǎn)生率。

在實(shí)際焊接生產(chǎn)操作中，為了降低冷裂紋的產(chǎn)生率，除了采用低氫焊材以外，一般還會(huì)采用預(yù)熱的方法來(lái)防止冷裂紋的產(chǎn)生。Yurioka研究了擴(kuò)散氫含量與預(yù)熱溫度之間的關(guān)系[2]。研究發(fā)現(xiàn)，焊材的強(qiáng)度級(jí)別越高，需要的預(yù)熱溫度越高。對(duì)于同一級(jí)別的焊材，擴(kuò)散氫越低需要的預(yù)熱溫度越低。這就說(shuō)明降低擴(kuò)散氫可以有效地降低預(yù)熱溫度。以抗拉強(qiáng)度780 MPa的焊縫金屬為例，擴(kuò)散氫從6 mL/100 g降到3 mL/100 g，預(yù)熱溫度可降低約50℃。降低預(yù)熱溫度代表著可以降低消耗，節(jié)省焊接生產(chǎn)成本。

1.2.2無(wú)扭曲應(yīng)力

無(wú)縫藥芯焊絲如同實(shí)心焊絲一樣由于截面各向同性而不存在扭曲應(yīng)力。而有縫藥芯焊絲截面上有縫隙，因此各向異性，在縫隙處存在扭曲應(yīng)力。扭曲應(yīng)力的存在會(huì)使有縫藥芯焊絲在長(zhǎng)距離送絲時(shí)發(fā)生扭曲，導(dǎo)致送絲不暢從而堵塞導(dǎo)絲管，嚴(yán)重時(shí)縫隙會(huì)開(kāi)口導(dǎo)致藥芯粉泄露，出現(xiàn)焊絲空管串粉現(xiàn)象，進(jìn)而影響焊絲工藝性和力學(xué)性能，出現(xiàn)焊接質(zhì)量問(wèn)題。而無(wú)縫藥芯焊絲由于沒(méi)有扭曲應(yīng)力，因此可以長(zhǎng)距離送絲。

無(wú)縫藥芯焊絲相比于有縫藥芯焊絲對(duì)準(zhǔn)性更高。其對(duì)準(zhǔn)偏差最大為18 mm,而同樣條件下有縫藥芯焊絲的對(duì)準(zhǔn)偏差則為37 mm。

無(wú)縫藥芯焊絲的無(wú)扭曲應(yīng)力、送絲距離長(zhǎng)、焊絲對(duì)準(zhǔn)性高等優(yōu)點(diǎn)決定了無(wú)縫藥芯焊絲更適合自動(dòng)化焊接。可顯著提高焊接效率，節(jié)省成本。

1.2.3可采用濕法鍍銅工藝

無(wú)縫藥芯焊絲由于外皮鋼帶沒(méi)有縫隙，因此可以采用傳統(tǒng)的濕法鍍銅工藝進(jìn)行鍍銅處理，提高電流輸送。同時(shí)，鍍銅層可以降低導(dǎo)電嘴的磨損，減少更換次數(shù)，降低消耗，提高工作效率。

經(jīng)武船重工公司現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，采用無(wú)縫藥芯焊絲每焊接1盤(pán)焊絲(15 kg)需損耗1個(gè)導(dǎo)電嘴，而有縫藥芯焊絲要消耗至少2個(gè)導(dǎo)電嘴。因?yàn)闊o(wú)縫藥芯焊絲的鍍銅層在焊接過(guò)程中可以起到一定的潤(rùn)滑作用，同時(shí)鍍銅層使焊絲和導(dǎo)電嘴之間的導(dǎo)電性更好，從而減少了導(dǎo)電嘴的磨損。

1.2.4運(yùn)輸儲(chǔ)存方便

無(wú)縫藥芯焊絲成型以后，由于外皮鋼帶是沒(méi)有間隙的無(wú)縫結(jié)構(gòu)。焊絲內(nèi)部藥芯粉不會(huì)發(fā)生吸潮，因此無(wú)縫藥芯焊絲抗吸潮性極強(qiáng)，甚至長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存于潮濕的環(huán)境中也不需要再次烘干。無(wú)縫藥芯焊絲表面鍍銅處理以后，抗生銹能力強(qiáng)。且運(yùn)輸、儲(chǔ)存過(guò)程中不需要真空包裝。

無(wú)縫藥芯焊絲和有縫藥芯焊絲暴露試驗(yàn)研究表明，暴露相同天數(shù)的情況下，無(wú)縫藥芯焊絲的抗生銹能力要優(yōu)于有縫藥芯焊絲。

1.2.5填充率穩(wěn)定

無(wú)縫藥芯焊絲的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是填充率穩(wěn)定，沒(méi)有空管串粉現(xiàn)象發(fā)生。由于無(wú)縫藥芯焊絲在粗軋時(shí)直徑比有縫藥芯焊絲粗，在細(xì)減徑前已經(jīng)軋實(shí)。而且成品無(wú)縫藥芯焊絲不會(huì)發(fā)生漏粉現(xiàn)象。然而有縫藥芯焊絲經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏粉、空管串粉現(xiàn)象。藥芯焊絲空管、串粉會(huì)導(dǎo)致渣覆蓋不均勻、出現(xiàn)氣孔、蟲(chóng)孔，導(dǎo)致焊接工藝性變差。無(wú)縫藥芯焊絲和有縫藥芯焊絲的填充率對(duì)比發(fā)現(xiàn)，無(wú)縫藥芯焊絲的填充率誤差可以保證在±0.25 %，而有縫藥芯焊絲的填充率誤差只能保證±0.5 %。

總之，無(wú)縫藥芯焊絲相比于傳統(tǒng)的有縫藥芯焊絲具有突出的優(yōu)點(diǎn)，包括：超低擴(kuò)散氫，降低冷裂紋產(chǎn)生率，降低預(yù)熱溫度；無(wú)扭曲應(yīng)力，送絲距離長(zhǎng)，焊絲對(duì)準(zhǔn)性能高；可采用濕法鍍銅工藝，提高電流輸送，導(dǎo)電嘴磨損量小，降低消耗；抗吸潮、抗生銹能力強(qiáng)，運(yùn)輸、儲(chǔ)存方便；填充率穩(wěn)定，無(wú)空管串粉現(xiàn)象[3]。

2　無(wú)縫藥芯焊絲的國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀

無(wú)縫藥芯焊絲最早出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，由德國(guó)Drahtzug Stein公司采用盤(pán)管振動(dòng)填粉方式生產(chǎn)制造，后瑞士Oerlikon公司開(kāi)發(fā)出部分無(wú)縫藥芯焊絲產(chǎn)品并委托Drahtzug Stein公司開(kāi)展無(wú)縫藥芯焊絲生產(chǎn)，形成初步市場(chǎng)化的無(wú)縫藥芯焊絲產(chǎn)品。隨著產(chǎn)品推廣，至20世紀(jì)90年代歐洲高強(qiáng)鋼焊接方面已部分使用無(wú)縫藥芯焊絲。與此同時(shí)，Oerlikon公司開(kāi)展了無(wú)縫藥芯焊絲用于美國(guó)海軍HY 80、HY 100等高強(qiáng)鋼焊接方面的研究，并形成一定的供貨。20世紀(jì)80年代，日本Nippon Steel & Sumikin Welding公司另辟蹊徑，成功開(kāi)發(fā)出在線填粉、高頻焊接方法生產(chǎn)無(wú)縫藥芯焊絲的工藝，其后在日本造船及海洋工程行業(yè)大量推廣應(yīng)用，現(xiàn)已大量出口歐洲。進(jìn)入21世紀(jì)，德國(guó)Bühler公司開(kāi)展了在線填粉、激光焊接方法生產(chǎn)無(wú)縫藥芯焊絲的工藝研究。

2010年，中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所特種焊材研制中心根據(jù)國(guó)家軍品保障條件建設(shè)的要求研究無(wú)縫藥芯焊絲生產(chǎn)設(shè)備，經(jīng)過(guò)3年的科研攻關(guān)成功研發(fā)出國(guó)內(nèi)第一條具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無(wú)縫藥芯焊絲生產(chǎn)線，于2013年全線貫通投產(chǎn)。目前該產(chǎn)線單班穩(wěn)定產(chǎn)能已達(dá)到8 t～10 t。同年,天津冶金集團(tuán)中興盛達(dá)鋼業(yè)有限公司進(jìn)口Bühler公司無(wú)縫藥芯焊絲開(kāi)始試生產(chǎn)。

2.1國(guó)外無(wú)縫藥芯焊絲生產(chǎn)商產(chǎn)品情況

(1) Drahtzug Stein公司。

產(chǎn)品約65種，包括金紅石藥粉型、金屬粉型以及堿性藥粉型。其中，STEIN-MEGAFIL?系列氣體保護(hù)無(wú)縫藥芯焊絲31種，產(chǎn)品涵蓋低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼、耐候鋼、耐熱鋼等；STEIN-MEGAFIL?系列硬面堆焊藥芯焊絲18種，包括氣體保護(hù)型和自保護(hù)型；STEIN-TOPCORE?系列無(wú)縫金屬粉型埋弧焊絲12種，主要為堿性藥粉型無(wú)縫焊絲；STEIN-TOPCORE?系列硬面堆焊埋弧焊絲4種，主要為堿性藥粉型無(wú)縫焊絲。產(chǎn)量約3 500 t/年。

(2) Nippon Steel & Sumikin Welding公司。

產(chǎn)品約26種，主要為SF?系列(藥粉型)和SM?系列(金屬粉型)氣體保護(hù)無(wú)縫藥芯焊絲。產(chǎn)品涵蓋碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼、耐候鋼、耐火鋼、低溫鋼以及耐海水腐蝕鋼領(lǐng)域。產(chǎn)量約30 000 t/年。

(3) Oerlikon公司。

產(chǎn)品約10種，主要為Fluxofil?系列氣體保護(hù)無(wú)縫藥芯焊絲，涵蓋碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼領(lǐng)域用金屬粉型和金紅石藥粉型藥芯焊絲。產(chǎn)量約2 500 t/年。

2.2國(guó)內(nèi)無(wú)縫藥芯焊絲生產(chǎn)商產(chǎn)品情況

(1) 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所——洛陽(yáng)雙瑞特種合金材料有限公司。

目前已有產(chǎn)品12種，主要為低碳鋼和低合金鋼用SRSF501(SRSF71)、SRSF501Ni(SRSF71Ni)、SRSF81Ni、SRSF81Ni2、SRSF81K2、SRSF91K2、SRSF91Ni2無(wú)縫藥芯焊絲。可焊后熱處理用SRSF71SR、SRSF71NiSR、SRSF81NiSR無(wú)縫藥芯焊絲。以及高強(qiáng)鋼用金屬粉芯型無(wú)縫藥芯焊絲品種，包括：SRSF80M無(wú)縫藥芯焊絲、SRSF690M無(wú)縫藥芯焊絲。目前正開(kāi)發(fā)低合金高強(qiáng)鋼埋弧無(wú)縫藥芯焊絲、堿性渣系高強(qiáng)鋼無(wú)縫藥芯焊絲、抗氫鋼和耐熱鋼無(wú)縫藥芯焊絲產(chǎn)品。

(2) 天津冶金集團(tuán)中興盛達(dá)鋼業(yè)有限公司。

目前已有產(chǎn)品5種，主要為T(mén)ME70C6MSF、TME711SF、TME711NiSF、TME70CSF、TME81K2SF。

3　無(wú)縫藥芯焊絲的市場(chǎng)需求

藥芯焊絲是焊接領(lǐng)域的先進(jìn)焊接材料，具有焊接高效、焊接工藝優(yōu)良、焊縫成形優(yōu)異，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)器人焊接等優(yōu)點(diǎn)，一經(jīng)推出便受到廣泛關(guān)注。近20多年來(lái)，隨著藥芯焊絲制造技術(shù)的日趨成熟和制造成本的顯著降低，藥芯焊絲在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，消耗量也逐年增加，逐步取代焊接效率低下的焊條和焊接工藝較差的實(shí)心焊絲等焊材產(chǎn)品。

按照藥芯焊絲的種類(lèi)簡(jiǎn)單劃分，可分為有縫藥芯焊絲與無(wú)縫藥芯焊絲。有縫藥芯焊絲的制造設(shè)備和制造技術(shù)經(jīng)過(guò)20多年的不斷進(jìn)步，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)形成了較為成熟的市場(chǎng)。其中，中國(guó)大陸藥芯焊絲市場(chǎng)年消耗量約45×104t。國(guó)內(nèi)藥芯焊絲市場(chǎng)目前主要為有縫藥芯焊絲，能夠進(jìn)行無(wú)縫藥芯焊絲生產(chǎn)供貨的僅有洛陽(yáng)雙瑞特材公司和天津中興盛達(dá)公司，其他生產(chǎn)藥芯焊絲的廠家均為有縫藥芯焊絲，且有縫藥芯焊絲產(chǎn)能?chē)?yán)重過(guò)剩。初步估計(jì)，國(guó)內(nèi)有縫藥芯焊絲產(chǎn)能超過(guò)100×104t。因此，有縫藥芯焊絲市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，而無(wú)縫藥芯焊絲的設(shè)備技術(shù)、制造工藝技術(shù)、制造成本控制等諸多關(guān)鍵技術(shù)在國(guó)內(nèi)其他廠家未予以解決，且進(jìn)口的無(wú)縫藥芯焊絲價(jià)格高，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用只有很少的份額。

目前，中國(guó)大陸的船舶、海工市場(chǎng)藥芯焊絲的年消耗量近40×104t，所有行業(yè)藥芯焊絲的年消耗量近50×104t。從理論上講，只要無(wú)縫藥芯焊絲成本能夠控制到與有縫藥芯焊絲相當(dāng)，銷(xiāo)售價(jià)格與同型號(hào)的有縫藥芯焊絲一致，無(wú)縫藥芯焊絲可以替代有縫藥芯焊絲，并且還可以部分取代實(shí)心埋弧焊絲。洛陽(yáng)雙瑞特材公司通過(guò)多種途徑，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫藥芯焊絲制造成本與有縫藥芯焊絲相當(dāng)。依托于公司在船舶、海工行業(yè)的資源優(yōu)勢(shì)，在內(nèi)外部條件保障的情況下，預(yù)估五年內(nèi)可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫藥芯焊絲年銷(xiāo)售約4×104t、超3億元的目標(biāo)。

4　無(wú)縫藥芯焊絲在船舶與海洋工程領(lǐng)域的應(yīng)用分析

隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和陸上石油天然氣資源的迅速銳減，以及對(duì)核能作為未來(lái)主要能源的質(zhì)疑，海洋資源開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為世界各國(guó)的能源開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。自20世紀(jì)50年代我國(guó)進(jìn)入海洋石油鉆探領(lǐng)域以來(lái)，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的努力，我國(guó)在海洋鉆探、海洋裝備制造等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域取得了較大進(jìn)步，目前我國(guó)投入大量資金建成了位于北海的多個(gè)油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)。并且在近年相繼開(kāi)發(fā)建設(shè)了15個(gè)海洋油氣田、共76座平臺(tái)、6座浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船(FPSO)、鋪設(shè)1 400多公里海底管線，總投入達(dá)1 200億元。在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，我國(guó)將投入大量資金用于鉆井平臺(tái)、浮式生產(chǎn)系統(tǒng)、工程船舶、水下工程等相關(guān)裝備的建設(shè)。此外在大量建設(shè)近海海洋工程的同時(shí)，也不斷拓展遠(yuǎn)海和深海的資源。由于海洋工程裝備、海洋船舶的工作環(huán)境惡劣，對(duì)海洋工程裝備及船舶用鋼及其配套焊接材料的要求較高。

無(wú)縫藥芯焊絲具有超低擴(kuò)散氫、抗吸潮性強(qiáng)、焊絲對(duì)準(zhǔn)性高、運(yùn)輸儲(chǔ)存方便等優(yōu)點(diǎn)，可以取代有縫藥芯焊絲，并在海洋工程、船舶制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。分析原因如下：

(1) 目前國(guó)內(nèi)大型船廠、海工裝備制造廠幾乎全部依水而建，工廠環(huán)境條件較差，尤其在沿海地區(qū)空氣濕度大。這些船廠與制造廠使用的藥芯焊絲幾乎都為普通有縫藥芯焊絲。普通有縫藥芯焊絲產(chǎn)品采用真空包裝以防止藥芯焊絲吸潮和生銹。而在潮濕條件下施工時(shí)，已拆封或真空包裝損壞的有縫藥芯焊絲容易吸潮生銹，導(dǎo)致焊縫金屬中擴(kuò)散氫含量增加，裂紋傾向增加。同時(shí)吸潮后的有縫藥芯焊絲在施焊時(shí)氣孔敏感性增加，最終導(dǎo)致焊接質(zhì)量和焊接接頭的力學(xué)性能下降。另外，采用真空包裝的有縫藥芯焊絲，在運(yùn)輸過(guò)程中真空袋因道路顛簸或焊絲盤(pán)之間的相互摩擦而損壞在所難免。綜上所述，有縫藥芯焊絲存在易吸潮、易生銹等不可避免的問(wèn)題。而無(wú)縫藥芯焊絲生產(chǎn)成型以后，由于外皮鋼帶是沒(méi)有間隙的無(wú)縫結(jié)構(gòu)，焊絲內(nèi)部藥芯粉的吸潮完全不會(huì)發(fā)生，因此無(wú)縫藥芯焊絲抗吸潮性極強(qiáng)，甚至長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存于潮濕環(huán)境中也不需要再次烘干。

(2) 普通有縫藥芯焊絲外皮鋼帶為搭接或合口形式，焊絲長(zhǎng)距離送絲時(shí)，在扭曲應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生焊絲扭曲，扭曲后的焊絲搭接或合口會(huì)張開(kāi)導(dǎo)致藥粉逸出，從而發(fā)生堵絲及送絲不暢現(xiàn)象，送出的焊絲由于沒(méi)有藥粉會(huì)產(chǎn)生氣孔或蟲(chóng)孔。另外，有縫藥芯焊絲對(duì)準(zhǔn)性差，不適用于自動(dòng)化焊接。無(wú)縫藥芯焊絲從結(jié)構(gòu)上截面各向同性，沒(méi)有扭曲應(yīng)力，適合長(zhǎng)距離送絲，且焊絲對(duì)準(zhǔn)性高，適合國(guó)內(nèi)大型船廠、海工裝備制造廠的自動(dòng)化焊接，可以節(jié)約綜合成本。

(3) 無(wú)縫藥芯焊絲可以實(shí)現(xiàn)表面濕法鍍銅，鍍銅后的無(wú)縫藥芯焊絲抗生銹能力強(qiáng)，運(yùn)輸儲(chǔ)存方便，用戶(hù)不需要花費(fèi)額外費(fèi)用建設(shè)焊絲儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)，而一般有縫藥芯焊絲儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)要求恒溫恒濕條件，花費(fèi)較大。另外，鍍銅后的無(wú)縫藥芯焊絲可以提高電流輸送能力，節(jié)約能源。

(4) 無(wú)縫藥芯焊絲具有超低的擴(kuò)散氫，與有縫藥芯焊絲相比，相同環(huán)境條件下可以減少冷裂紋的產(chǎn)生率、降低預(yù)熱溫度、節(jié)省成本，有利于控制焊接質(zhì)量，降低用戶(hù)的使用風(fēng)險(xiǎn)。

(5) 無(wú)縫藥芯焊絲產(chǎn)品價(jià)格與普通有縫藥芯焊絲產(chǎn)品價(jià)格相當(dāng)，使用的焊接設(shè)備和焊接工藝相同，因此，使用高端的無(wú)縫藥芯焊絲代替有縫藥芯焊絲不會(huì)增加用戶(hù)的使用成本。

5　結(jié)論

(1) 無(wú)縫藥芯焊絲具有超低擴(kuò)散氫、抗吸潮性強(qiáng)、焊絲對(duì)準(zhǔn)性高、運(yùn)輸儲(chǔ)存方便等優(yōu)點(diǎn)，可以取代有縫藥芯焊絲在海洋工程、船舶制造領(lǐng)域應(yīng)用。

(2) 當(dāng)前國(guó)內(nèi)焊材年需求量突破500×104t，藥芯焊絲需求量約占焊材總消費(fèi)量10 %，約達(dá)50×104t，其中80%用于海洋工程、船舶制造領(lǐng)域約40×104t/年。

(3) 隨著焊接行業(yè)自動(dòng)化水平及焊接效率的提高，藥芯焊絲類(lèi)產(chǎn)品消費(fèi)量仍有較大的提升空間，無(wú)縫藥芯焊絲有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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The Application Analysis of Seamless Flux Cored Wire for Ocean Engineering and Shipbuilding

GUO Chun, KONG Hong-yu, ZHU Guan-peng, ZHANG Wen-jun,ZHU Zhen-biao, FENG Zhao-long, YAO Run-gang

(Luoyang Ship Material Research Institute, Luoyang SUNRUI Special Alloy Materials Co., Ltd., Luoyang Henan 471023， China)

The seamless flux cored wire present production state and development tendency of application for offshore platform and shipbuilding were analyzed. The structural characteristics and advantages of the seamless flux cored wire were introduced. In particular, the domestic and foreign manufacturers and products of the seamless flux cored wire were introduced. The market demand and application prospect of the seamless flux cored wire in offshore platform and shipbuilding were analyzed.

Seamless flux cored wireOcean engineeringShipbuilding

郭純(1984-)，男，高級(jí)工程師，主要從事特種焊接材料研發(fā)、焊接工藝評(píng)價(jià)及相關(guān)應(yīng)用研究。

U671

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