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一、前言
焊接材料是金属材料（主要是钢铁材料）的“针线”，装备制造业、尤其是造船工业离不开焊接材料。
当前我国处于工业化发展中期，伴随着经济建设的进程，我国城市化建设的步伐逐渐加快。焊接结构的广泛应用，焊接用钢的高强化、轻量化、高纯洁净化、细晶微合金化的发展，推动了焊接材料向高强、高韧、低硫磷、节能环保、高效自动化方向发展。
我国粗钢及焊接材料产量连续多年居世界首位。近几年我国粗钢年产量占世界总产量1/3以上；焊接材料年产量约400万吨左右，占世界总产量1/2以上。中国已是世界最大的焊接材料生产、销售和使用基地，焊接材料产业在中国具有广阔的发展前景。
随着各类装备制造业、基础设施和重点工程品质要求的提升，钢材的品质也在提升及品种更加完善，这对焊接材料的配套提出更高的技术要求，研制开发高效优质、节能减排的新型焊接材料势在必行。
二、我国焊接材料产业产品结构现状与调整
（一）我国焊接材料产业产品结构现状
焊接材料包括电焊条、焊丝（包括实心焊丝与药芯焊丝等）、埋弧自动焊用焊丝+焊剂等。其中电焊条主要是人工焊接，其它则可进行自动与半自动焊接。因此电焊条在全部焊接材料产量中所占的比重可以衡量一个国家焊接自动化的程度。手工焊条产品不仅焊接效率低下，而且能耗高、污染较大，容易引起较大的焊接变形等。虽然近年我国焊接自动化发展速度较快，但电焊条产量仍然占焊材总产量的比例仍近50%，而美国、欧洲和日本等发达国家和地区的电焊条产量已不足20%。我国各类电焊条中，低档次的酸性碳钢焊条仍占绝对优势，比例高达90%，而我国企业普遍使用的高端高附加值的焊条产品目前还多是国外品牌。这种产业结构状况必须尽快改变。
（二）我国焊接材料产业产品结构分析
1、手工焊条
我国手工焊条产量目前已占全球近70%，成为手工焊条生产大国。随着国内自动化焊接技术的发展，虽普通碳钢电焊条产品的需求已呈下降趋势，但高性能和特种电焊条的品种、数量仍在增长。目前在低氢立向下焊条、抗回火脆性耐热钢焊条、尿素级不锈钢焊条、大线能量高韧性低氢焊条、超级奥氏体不锈钢焊条、高温耐热不锈钢焊条等特种焊条领域，国外名牌生产企业仍具优势。这恰恰是我国焊条产业产品结构的调整方向。
2、气保焊用实心焊丝
我国气保焊用实心焊丝近10年的产量持续增长，年平均增长率在30%以上，占全部焊材的比例由10%提高到30%，表明我国焊接机械化、自动化率在不断提高。
与国外相比，我国存在实心焊丝品种少等问题，特别是耐热钢及多用途MIG焊丝等，故在许多生产领域我国只得进口此类焊丝。
国产实心焊丝品种不足，阻碍了一些重大工程采用气保护焊实心焊丝的国产化进程。突出的问题在于我国实心焊丝生产企业多数为金属制品的加工企业，由于自身不能生产焊丝盘元，所以焊丝品种受到上游钢厂制约。因此，要想从根本上解决焊丝品种的多样化及高纯度优质焊丝的供应，焊丝生产企业需要进一步与钢厂形成战略合作关系，这是焊丝行业发展急需解决的问题。
3、埋弧自动焊焊接材料
埋弧焊从20世纪50年代发展以来，作为最早获得应用的机械化焊接方法，近年来取得了长足的技术进步。除焊机向自动化、数字化、智能化方向发展外，埋弧焊丝和焊剂也经历了几次更新换代的历程。近年来，我国埋弧焊材产量在焊接材料总量中所占比例基本稳定在10%左右，这个比例与国外基本一致。
我国的埋弧焊丝生产，特别是高等级、高附加值埋弧焊丝的生产与上述气保护实心焊丝一样受到上游钢厂制约，钢厂较难做到与焊材同步发展。因此，埋弧焊丝的发展方向也是与钢厂联合，开发研制各种强度级别的低碳高韧高强钢焊丝，或者是发展金属粉芯埋弧焊丝。其配套焊剂的研发要从提高低温冲击韧性入手，细化晶粒，获得针状铁素体组织，解决埋弧焊时大线能量造成的组织粗大问题。
特种不锈钢配套焊剂、特种耐热钢配套焊剂（特种耐热钢广泛应用于锅炉压力容器的焊接，目前国内缺乏高效优质的特种耐热钢配套埋弧焊剂）等需要尽快推向市场。
4、药芯焊丝
比较而言，药芯焊丝是焊接材料中的新秀。近10年来，中国的药芯焊丝产业已取得突飞猛进的发展。2007年开始，中国的药芯焊丝总产量居世界第一。
作为药芯焊丝的核心技术——药芯配方，我国目前的药芯焊丝配方主要是通过两个途径获得的：即一是在引进国外药芯焊丝生产设备的同时引进其配方；二是对照国外公开专利进行研仿。这些或引进或研仿的药芯焊丝配方都属于上世纪80年代由日本人所发明的酸性钛型渣系体系。这个渣系体系的药芯焊丝的突出优点是全位置焊接性能优良而深受焊工欢迎。但存在抗裂性及抗气孔性差等问题，故使得这个渣系药芯焊丝的档次较低，其应用面十分窄小，基本仅适合焊接船用B级钢等。因此，药芯焊丝在我国整个焊接材料中的所占的份额较少，如2008年药芯焊丝在我国整个焊接材料中所占的份额仅为约9.1%，而同年日本药芯焊丝产量占焊材总产量的36%—37%，韩国则占52%。因此，我国若要将药芯焊丝的档次提高，必须尽快扩大应用面并研发开拓新型渣系。
5、有色金属焊接材料
进入21世纪，我国有色金属产业迅速发展，生产和消费规模不断扩大，已成为全球最大的有色金属生产和消费国。我国铝基焊材消费量居世界首位，铜及铜合金焊丝的产量已近万吨，也居世界首位。
我国生产的铝及铝合金焊丝产量虽大，但质量上仍与国外产品有不少差距。表现为焊缝的力学性能及焊丝表面光洁度不及国外名牌产品。因此，对技术要求较高的焊接结构和有色金属焊接材料仍依赖进口。而镍及镍合金焊材虽用量不大，但在防腐蚀、耐高温方面发挥着重要作用，主要应用于核电、海上石油及天然气开采和提炼装置、锅炉、化工、电厂、航空、汽车等行业。除应用于铸铁焊接的纯镍、镍铁等电焊条外，国内镍及镍合金焊材市场基本上由国外厂商控制。我国高技术镍基焊材产品缺乏，多依赖进口。 有色金属焊接材料的挑战与机遇在于，在铝及铝合金焊丝方面，应注重焊丝外在质量和内在品质的提升，优化产品，减少进口，扩大出口。在镍及镍合金焊丝方面，应加快关键技术的掌握，尽快由国产替代进口。
6、堆焊焊接材料
堆焊焊接材料是用在金属表面堆焊，以达到耐磨损、耐冲击等的技术要求。
堆焊是表面工程中的一个重要分支，它可以在普通材质的基础上制备出需要的耐磨或耐热、耐腐蚀等特种性能的堆焊层，在节能、节材、保护环境方面展示了巨大的效益，在国家建设资源节约型、环境友好型社会以及发展循环经济的进程中，堆焊技术有广阔的发展前景。
进入21世纪，堆焊药芯焊丝年产量已占国内堆焊材料总量的5%以上，年产达数万吨，目前产销量仍在快速增长，已形成规模产业。其应用主要集中在钢厂轧辊、火电厂磨煤辊及磨盘、水泥厂水泥立磨及磨盘堆焊，以及大面积复层耐磨钢板的堆焊制造等。
堆焊焊接材料的挑战与机遇在于近年来高效、优质堆焊技术已成为堆焊领域重要的研究方向，以激光堆焊、电子束堆焊、聚焦光束表面堆焊等高能束堆焊技术为代表的新技术，成为国内学者的研究热点，新的堆焊技术手段和过程控制智能化的发展，推动了堆焊技术向成形精确化发展。
综上所述，以低端产品为主，产品品种偏少是我国焊接材料产品目前的结构特征。
三、焊接材料产业产品结构调整对下游制造业的重要意义
从以上对焊接材料产业不同领域的现状分析可见，开发高端产品、丰富焊接材料品种已成为我国焊接材料产业产品结构的调整方向。这也是下游制造业对焊接材料产业的期待。以造船工程为例，船体不同部位往往选择不同的强度级别等钢种，有的部位甚至选择不锈钢或有色金属，需要多品种焊接材料与之配套。由于我国焊接材料产业的品种不多，且以低端为主，故我国船厂目前还是大量进口国外高端焊接材料。目前我国正在兴起现代造船模式，高效率焊接是其重要特征之一。尤其是优质、高效自动CO2气保护焊工艺已广泛用于各种大型船舶的建造。在T排形式的扶强材、纵骨与底板（髈板或甲板）角焊缝的焊接施工中，通常采用自动CO2角焊工艺；而在平对接位置的焊接施工中，采用双电极平对接CO2自动焊工艺；在中合拢、大合拢阶段则采用垂直气电自动焊工艺等。这些先进的焊接工艺的重要特征是要求焊接材料适应自动化与适应大热输入量焊接等。显然，我国传统的以手工焊条焊接适应不了现代高质量的造船模式。
因此，焊接材料产业亟需产品结构调整，以适应下游制造业的发展。
四、实现我国焊接材料产业产品结构调整的关键
（一）冶金行业对焊接材料的多品种化有着至关重要的作用
目前我国焊接材料产品结构不合理的重要原因是产业与上游的钢铁等冶金业联系不密切，导致焊接材料品种特别是实心焊丝（包括气保护实心焊丝与埋弧焊丝）品种的发展不快，即我国强大的钢铁冶金业作为焊接材料产业发展的强大依托作用没有发挥出来，而邻近的日本，神户熔接材料依托神户制钢、新日铁熔接材料依托新日铁制钢均发展成为世界著名的焊接材料企业。目前我国大型焊接材料企业如天津金桥、天津大桥及四川大西洋等，其焊接材料产量很高，如天津金桥的焊接材料产量早已雄踞世界第一，但产品品种远不及神户制钢、新日铁熔接材料公司，且以低档次为主。因此解决我国钢铁冶金企业与焊接材料产业的紧密联合，是实现我国焊接材料产业产品结构调整的关键。
可喜的是，宝钢集团的韶关钢铁决定在广东发展焊接材料产业。这表明我国钢铁冶金业已经注意到我国焊接材料产业的现状，开始涉足焊接材料产业。
（二）用产学研合作模式推动我国焊接材料产业产品结构调整
瞄准上述焊接材料各领域的挑战与机遇，以产学研结合的模式，加快新产品的研发，推动我国焊接材料产业结构调整。
焊接材料新产品的研发要建立在材料的成分设计（如实心焊丝）或配方设计（如药芯焊丝、手工焊条、埋弧焊剂及焊接衬垫等）创新的基础之上。在这个过程中企业往往采取瞎子爬山的方式而忽视基础研究，这样容易导致所研发的产品虽然“成功”了，但往往不知何以成功，尤其是若产品发生质量问题时，往往很难对症下药及时解决。因此需要采取产学研结合的方式进行研发，可以让高校偏重于基础研究，企业偏重于工程研制。这样就能做到知其然还知其所以然，在产品出现质量波动时，往往能对症下药及时解决问题，产品质量得到稳定控制。
纵观国外成功的焊接材料企业，无不具有强大的技术服务能力。我国焊接材料企业这方面做得很不够，制约了自身的发展。焊接材料产品不同于其它产品，弄得不好出大问题，甚至带来颠覆性的灾难。因此，如何服务用户，特别是国家一些百年大计工程，需要焊接材料企业认真做好技术服务。那种只管卖而不管后果如何的销售方式只会使企业的路越走越窄。
按照产学研合作模式建立焊接材料产业链技术创新平台是合适的选择，在这个过程，我国政府主管部门及时、有力的协调是十分重要的。
（桂赤斌，工学博士，长期从事材料工程与焊接工程的教学与研究。现任华中科技大学材料科学与工程学院教授、博士生导师，兼任大连造船厂焊接专家组成员、黄埔造船厂焊接专家顾问等职）
焊接材料是金属材料（主要是钢铁材料）的“针线”，装备制造业、尤其是造船工业离不开焊接材料。
当前我国处于工业化发展中期，伴随着经济建设的进程，我国城市化建设的步伐逐渐加快。焊接结构的广泛应用，焊接用钢的高强化、轻量化、高纯洁净化、细晶微合金化的发展，推动了焊接材料向高强、高韧、低硫磷、节能环保、高效自动化方向发展。
我国粗钢及焊接材料产量连续多年居世界首位。近几年我国粗钢年产量占世界总产量1/3以上；焊接材料年产量约400万吨左右，占世界总产量1/2以上。中国已是世界最大的焊接材料生产、销售和使用基地，焊接材料产业在中国具有广阔的发展前景。
随着各类装备制造业、基础设施和重点工程品质要求的提升，钢材的品质也在提升及品种更加完善，这对焊接材料的配套提出更高的技术要求，研制开发高效优质、节能减排的新型焊接材料势在必行。
二、我国焊接材料产业产品结构现状与调整
（一）我国焊接材料产业产品结构现状
焊接材料包括电焊条、焊丝（包括实心焊丝与药芯焊丝等）、埋弧自动焊用焊丝+焊剂等。其中电焊条主要是人工焊接，其它则可进行自动与半自动焊接。因此电焊条在全部焊接材料产量中所占的比重可以衡量一个国家焊接自动化的程度。手工焊条产品不仅焊接效率低下，而且能耗高、污染较大，容易引起较大的焊接变形等。虽然近年我国焊接自动化发展速度较快，但电焊条产量仍然占焊材总产量的比例仍近50%，而美国、欧洲和日本等发达国家和地区的电焊条产量已不足20%。我国各类电焊条中，低档次的酸性碳钢焊条仍占绝对优势，比例高达90%，而我国企业普遍使用的高端高附加值的焊条产品目前还多是国外品牌。这种产业结构状况必须尽快改变。
（二）我国焊接材料产业产品结构分析
1、手工焊条
我国手工焊条产量目前已占全球近70%，成为手工焊条生产大国。随着国内自动化焊接技术的发展，虽普通碳钢电焊条产品的需求已呈下降趋势，但高性能和特种电焊条的品种、数量仍在增长。目前在低氢立向下焊条、抗回火脆性耐热钢焊条、尿素级不锈钢焊条、大线能量高韧性低氢焊条、超级奥氏体不锈钢焊条、高温耐热不锈钢焊条等特种焊条领域，国外名牌生产企业仍具优势。这恰恰是我国焊条产业产品结构的调整方向。
2、气保焊用实心焊丝
我国气保焊用实心焊丝近10年的产量持续增长，年平均增长率在30%以上，占全部焊材的比例由10%提高到30%，表明我国焊接机械化、自动化率在不断提高。
与国外相比，我国存在实心焊丝品种少等问题，特别是耐热钢及多用途MIG焊丝等，故在许多生产领域我国只得进口此类焊丝。
国产实心焊丝品种不足，阻碍了一些重大工程采用气保护焊实心焊丝的国产化进程。突出的问题在于我国实心焊丝生产企业多数为金属制品的加工企业，由于自身不能生产焊丝盘元，所以焊丝品种受到上游钢厂制约。因此，要想从根本上解决焊丝品种的多样化及高纯度优质焊丝的供应，焊丝生产企业需要进一步与钢厂形成战略合作关系，这是焊丝行业发展急需解决的问题。
3、埋弧自动焊焊接材料
埋弧焊从20世纪50年代发展以来，作为最早获得应用的机械化焊接方法，近年来取得了长足的技术进步。除焊机向自动化、数字化、智能化方向发展外，埋弧焊丝和焊剂也经历了几次更新换代的历程。近年来，我国埋弧焊材产量在焊接材料总量中所占比例基本稳定在10%左右，这个比例与国外基本一致。
我国的埋弧焊丝生产，特别是高等级、高附加值埋弧焊丝的生产与上述气保护实心焊丝一样受到上游钢厂制约，钢厂较难做到与焊材同步发展。因此，埋弧焊丝的发展方向也是与钢厂联合，开发研制各种强度级别的低碳高韧高强钢焊丝，或者是发展金属粉芯埋弧焊丝。其配套焊剂的研发要从提高低温冲击韧性入手，细化晶粒，获得针状铁素体组织，解决埋弧焊时大线能量造成的组织粗大问题。
特种不锈钢配套焊剂、特种耐热钢配套焊剂（特种耐热钢广泛应用于锅炉压力容器的焊接，目前国内缺乏高效优质的特种耐热钢配套埋弧焊剂）等需要尽快推向市场。
4、药芯焊丝
比较而言，药芯焊丝是焊接材料中的新秀。近10年来，中国的药芯焊丝产业已取得突飞猛进的发展。2007年开始，中国的药芯焊丝总产量居世界第一。
作为药芯焊丝的核心技术——药芯配方，我国目前的药芯焊丝配方主要是通过两个途径获得的：即一是在引进国外药芯焊丝生产设备的同时引进其配方；二是对照国外公开专利进行研仿。这些或引进或研仿的药芯焊丝配方都属于上世纪80年代由日本人所发明的酸性钛型渣系体系。这个渣系体系的药芯焊丝的突出优点是全位置焊接性能优良而深受焊工欢迎。但存在抗裂性及抗气孔性差等问题，故使得这个渣系药芯焊丝的档次较低，其应用面十分窄小，基本仅适合焊接船用B级钢等。因此，药芯焊丝在我国整个焊接材料中的所占的份额较少，如2008年药芯焊丝在我国整个焊接材料中所占的份额仅为约9.1%，而同年日本药芯焊丝产量占焊材总产量的36%—37%，韩国则占52%。因此，我国若要将药芯焊丝的档次提高，必须尽快扩大应用面并研发开拓新型渣系。
5、有色金属焊接材料
进入21世纪，我国有色金属产业迅速发展，生产和消费规模不断扩大，已成为全球最大的有色金属生产和消费国。我国铝基焊材消费量居世界首位，铜及铜合金焊丝的产量已近万吨，也居世界首位。
我国生产的铝及铝合金焊丝产量虽大，但质量上仍与国外产品有不少差距。表现为焊缝的力学性能及焊丝表面光洁度不及国外名牌产品。因此，对技术要求较高的焊接结构和有色金属焊接材料仍依赖进口。而镍及镍合金焊材虽用量不大，但在防腐蚀、耐高温方面发挥着重要作用，主要应用于核电、海上石油及天然气开采和提炼装置、锅炉、化工、电厂、航空、汽车等行业。除应用于铸铁焊接的纯镍、镍铁等电焊条外，国内镍及镍合金焊材市场基本上由国外厂商控制。我国高技术镍基焊材产品缺乏，多依赖进口。 有色金属焊接材料的挑战与机遇在于，在铝及铝合金焊丝方面，应注重焊丝外在质量和内在品质的提升，优化产品，减少进口，扩大出口。在镍及镍合金焊丝方面，应加快关键技术的掌握，尽快由国产替代进口。
6、堆焊焊接材料
堆焊焊接材料是用在金属表面堆焊，以达到耐磨损、耐冲击等的技术要求。
堆焊是表面工程中的一个重要分支，它可以在普通材质的基础上制备出需要的耐磨或耐热、耐腐蚀等特种性能的堆焊层，在节能、节材、保护环境方面展示了巨大的效益，在国家建设资源节约型、环境友好型社会以及发展循环经济的进程中，堆焊技术有广阔的发展前景。
进入21世纪，堆焊药芯焊丝年产量已占国内堆焊材料总量的5%以上，年产达数万吨，目前产销量仍在快速增长，已形成规模产业。其应用主要集中在钢厂轧辊、火电厂磨煤辊及磨盘、水泥厂水泥立磨及磨盘堆焊，以及大面积复层耐磨钢板的堆焊制造等。
堆焊焊接材料的挑战与机遇在于近年来高效、优质堆焊技术已成为堆焊领域重要的研究方向，以激光堆焊、电子束堆焊、聚焦光束表面堆焊等高能束堆焊技术为代表的新技术，成为国内学者的研究热点，新的堆焊技术手段和过程控制智能化的发展，推动了堆焊技术向成形精确化发展。
综上所述，以低端产品为主，产品品种偏少是我国焊接材料产品目前的结构特征。
三、焊接材料产业产品结构调整对下游制造业的重要意义
从以上对焊接材料产业不同领域的现状分析可见，开发高端产品、丰富焊接材料品种已成为我国焊接材料产业产品结构的调整方向。这也是下游制造业对焊接材料产业的期待。以造船工程为例，船体不同部位往往选择不同的强度级别等钢种，有的部位甚至选择不锈钢或有色金属，需要多品种焊接材料与之配套。由于我国焊接材料产业的品种不多，且以低端为主，故我国船厂目前还是大量进口国外高端焊接材料。目前我国正在兴起现代造船模式，高效率焊接是其重要特征之一。尤其是优质、高效自动CO2气保护焊工艺已广泛用于各种大型船舶的建造。在T排形式的扶强材、纵骨与底板（髈板或甲板）角焊缝的焊接施工中，通常采用自动CO2角焊工艺；而在平对接位置的焊接施工中，采用双电极平对接CO2自动焊工艺；在中合拢、大合拢阶段则采用垂直气电自动焊工艺等。这些先进的焊接工艺的重要特征是要求焊接材料适应自动化与适应大热输入量焊接等。显然，我国传统的以手工焊条焊接适应不了现代高质量的造船模式。
因此，焊接材料产业亟需产品结构调整，以适应下游制造业的发展。
四、实现我国焊接材料产业产品结构调整的关键
（一）冶金行业对焊接材料的多品种化有着至关重要的作用
目前我国焊接材料产品结构不合理的重要原因是产业与上游的钢铁等冶金业联系不密切，导致焊接材料品种特别是实心焊丝（包括气保护实心焊丝与埋弧焊丝）品种的发展不快，即我国强大的钢铁冶金业作为焊接材料产业发展的强大依托作用没有发挥出来，而邻近的日本，神户熔接材料依托神户制钢、新日铁熔接材料依托新日铁制钢均发展成为世界著名的焊接材料企业。目前我国大型焊接材料企业如天津金桥、天津大桥及四川大西洋等，其焊接材料产量很高，如天津金桥的焊接材料产量早已雄踞世界第一，但产品品种远不及神户制钢、新日铁熔接材料公司，且以低档次为主。因此解决我国钢铁冶金企业与焊接材料产业的紧密联合，是实现我国焊接材料产业产品结构调整的关键。
可喜的是，宝钢集团的韶关钢铁决定在广东发展焊接材料产业。这表明我国钢铁冶金业已经注意到我国焊接材料产业的现状，开始涉足焊接材料产业。
（二）用产学研合作模式推动我国焊接材料产业产品结构调整
瞄准上述焊接材料各领域的挑战与机遇，以产学研结合的模式，加快新产品的研发，推动我国焊接材料产业结构调整。
焊接材料新产品的研发要建立在材料的成分设计（如实心焊丝）或配方设计（如药芯焊丝、手工焊条、埋弧焊剂及焊接衬垫等）创新的基础之上。在这个过程中企业往往采取瞎子爬山的方式而忽视基础研究，这样容易导致所研发的产品虽然“成功”了，但往往不知何以成功，尤其是若产品发生质量问题时，往往很难对症下药及时解决。因此需要采取产学研结合的方式进行研发，可以让高校偏重于基础研究，企业偏重于工程研制。这样就能做到知其然还知其所以然，在产品出现质量波动时，往往能对症下药及时解决问题，产品质量得到稳定控制。
纵观国外成功的焊接材料企业，无不具有强大的技术服务能力。我国焊接材料企业这方面做得很不够，制约了自身的发展。焊接材料产品不同于其它产品，弄得不好出大问题，甚至带来颠覆性的灾难。因此，如何服务用户，特别是国家一些百年大计工程，需要焊接材料企业认真做好技术服务。那种只管卖而不管后果如何的销售方式只会使企业的路越走越窄。
按照产学研合作模式建立焊接材料产业链技术创新平台是合适的选择，在这个过程，我国政府主管部门及时、有力的协调是十分重要的。
（桂赤斌，工学博士，长期从事材料工程与焊接工程的教学与研究。现任华中科技大学材料科学与工程学院教授、博士生导师，兼任大连造船厂焊接专家组成员、黄埔造船厂焊接专家顾问等职）