1  中国钢材及焊材的发展态势

    钢产量是衡量一个国家综合经济实力的重要指标之一，也是中国工业化进程中的支柱产业。由于中国经济持续高速增长，拉动了钢铁工业的快速发展。钢材产量的快速升高又拉动了中国焊接材料产业的强劲发展。这不仅使中国成为世界上头号钢铁和焊接材料生产大国，也成为头号钢铁和焊接材料消费大国，见下表。钢材的产量、品质及其发展态势直接决定了焊接行业的可持续发展及焊接技术的发展方向。自1996年以来，中国钢产量已突破1亿吨，焊接材料总产量77万吨；尤其是自2001年以来，中国的钢产量出现了跳跃发展，每年钢产量均增加4000～6000万吨，焊材产量每年增加30～40万吨。到2006年，中国钢材表观消费量达到4.2亿吨，焊接材料总产量达到320万吨。与1996年相比，同步增长了4倍多。其增长速度之快堪称世界奇迹，如图1、图2所示。

   中国钢材消费量与焊接材料产量表

年份  钢材表观  焊接材料                           其中（万吨）             
      消费量     总产量       焊条      焊条所占   气体保护   埋弧焊  焊剂  药芯
      /亿吨     ①/万吨                 比例（%）  焊焊丝     焊丝         焊丝
1996     1            约77     60         78           7       5       5    0.1
2000    1.4           约114    90         80          12      5.5      6    0.5
2003    2.7             200   150         75          30       10     12     4
2004    3.1        230～240   160         67          40       11     14     5
2005    3.5        270～280 170～180      63        60～65     16     19    7～8
2006    4.2           约320   180         56          90       18     20     12
①焊材产量由于缺乏精确统计，表列焊材产量的误差在±5%左右。

    2006年，按国际钢铁协会统计，全世界钢的产量12.39亿吨，按有关资料综合测算，全世界焊接材料产量约为600多万吨。因此2006年中国钢产量点全世界钢产量的34%〔1〕，中国焊接材料产量点全世界焊接材料总产量的50%左右〔2〕。

    预计今年中国钢材消费量将达到4.5～4.8亿吨。据有关专家预测，10年后中国钢材消费量可能达到6～7亿吨。因此，相应的焊接材料需求量可能达到400～450万吨〔2〕。

    过去10年中国钢材和焊接材料实现了快速增长，今后10年将持续平稳增长，钢产量的大幅度增加牵动着焊接行业的快速发展。不仅焊接材料用量增大，而且焊接设备的需求增多，增加了焊接产业就业机会，壮大了焊接产业队伍，同时也促进了焊接技术向着优质、高效、低成本、自动化方向发展。

    2  中国正在从钢材大国向钢材强国发展

    2.1  中国钢材及焊接材料的分类消费态势

    中国作为钢材及焊接材料消费大国，与国外发达国家的最大差异为：近年来中国建设用钢占55％左右，工业制造业用钢不到45％，而目前美国、欧洲和日本的建设用钢仅占22％～30％，工业制造业用钢占60％～66％。这种差异，说明中国生产的钢材及焊接材料一半以上用于各种基础设施和城镇化建设上面，这种快速发展受工业化进程中基础建设的拉动较大。

    在2006年生产的钢材中，据统计，目前中国焊接结构用钢占钢材消费总量的比例为40％～45％。此外用于钢筋混凝土结构的各种钢筋和线材，其中三分之二左右是需进行焊接的，总数约为6000万吨，而经焊接的钢材总量共计2.0～2.4亿吨，因此，现阶段焊接用钢总量已占钢材表观消费量的50％以上，总量为世界第一。

    现按有关重点行业对钢材及焊接材料的消费状况分述如下。

    2.1.1   钢筋混凝土结构

    中国大量的钢筋混凝土结构，每年将消费钢筋和线材1亿多吨，除少量粗直径钢筋采用冷挤压套筒连接外，其余主要采用钢筋电渣压力焊和焊条电弧焊。每年需用于钢筋电渣压力焊的HJ431等熔炼焊剂10～13万吨，J422等焊条50万吨以上。

    2.1.2  建筑用钢

    据有关部门统计，2006年建筑钢结构制造量约为1600万吨，包括工业厂房钢结构、高层建筑钢结构、大跨度场馆钢结构、市政建设钢结构和住宅钢结构等，相当消费焊接材料25～35万吨。

    预测2010年各类建筑钢结构制作量为2600万吨，将相应需要各类焊接材料40～50万吨。预测2015年各类建筑钢结构将消费钢材4000万吨以上。

    因此，建筑钢材是今后的一个增长热点。武钢已生产了抗拉强度为400MPa、510MPa、590MPa的高性能建筑钢材系列产品，其中耐火耐候钢经鉴定达到“集高耐火性、高耐候性、高Z向性能和能承受大热输入焊接于一体”的新钢种，达到了国际领先水平。已用于国家大剧院等重点工程。武钢生产的Q345和 Q460厚板已用于几十个建筑焊接钢结构工程中。宝钢生产的建筑钢材经日本专家多次考核后，已用于101层492m高的上海环球金融中心大厦工程中。

    2.1.3  造船

    2006年中国造船完工量1452万载重吨，约用钢材560万吨，相应消费焊接材料14～16万吨，其中药芯焊丝约8～9万吨。2007年一季度中国造船业承接新船订单2010万载重吨，成为该季度国际船市的第一。预测2010年中国造船业用钢将达1035万吨，相应需求各类焊接材料23～28万吨。

    2.1.4  汽车制造

    中国2005年各类汽车产量570.8万辆，消费钢材1098万吨。预测2010年中国各类汽车产量将达900～1100万辆，将消费钢材1500～1840万吨。

    2.1.5  集装箱制造

    中国已成为全世界第一的集装箱制造和出口国。随着市场需求的变化每年制造250～300万个标准集装箱，消费钢材400～500万吨，制造一个标准集装箱用CO2气体保护焊丝20kg，每年约用CO2焊丝5～6万吨。

    2.1.6  油气长输管道

    石油天然气长输管道建设近年来正处于高峰期，根据规划，未来几年内，中国将建成14条油气输送管道，形成“两纵、两横、四枢纽、五气库的管道运输网”，这预示着中国管道用钢量将大幅提升。据预测，未来几年内，中国每年管线钢需求量300～400万吨〔3〕。据不完全统计，2006年仅中石化、中石油系统焊接制管用钢量达到165万吨以上，其中出口60万吨。焊丝、焊剂用量4万吨以上。加上私营企业，全国17家制造管厂年制管能力达560万吨，因此2006 年总制管用钢量及焊接材料用量翻番不止。

    2007年8月31日，国家“十一五”重大项目──“川气东送”工程开工。这是继西气东输项目之后中国修建的又一条能源大动脉。从四川的长寿市到上海市横跨东、中、西部8省市，穿越鄂西渝东山区，横贯江南水网地带，5次跨越长江，地质条件复杂，干线全长1702km，总投资627亿。

    2008年5月将开始建设西气东输二线，全长4800km，包括支线近8000km，直径1219mm，全部采用X80钢，2011年建成。预计从 2007年每年将用管线钢350～400万吨，相应每年需各种焊接材料10万吨（包括制管的埋弧焊材）。管接头将主要采用气体保护实心焊丝和自保护药芯焊丝，其次是纤维素焊条和低氢铁粉型下向焊条。而且长输管道正在向提高钢材强度（X70、X80、X100、X120），增大管道直径和壁厚，提高输送压力的方向发展。相应的国产焊接材料应该紧跟配套。

    2.1.7  “十一五”期间电力行业发展迅速

   （1）火电建设  计划新增火力发电1.6亿千瓦。到2010年火电用钢平均年需求量预计为65万吨。超临界和超超临界火电机组在“十一五”规划开工的60万千瓦及以上燃煤机组中将达78％。将采用新型耐热钢，包括：

    新型细晶强韧化铁素体耐热钢系列：SA213～T23、T91、T122，SA335～P91、P92、P122及E1911；

    新型细晶奥氏体耐热钢HR3C、NF709、SAV25。

    与这些新型耐热钢匹配的焊接材料，除P91、P92、T91国内已研发部分焊接材料外，其余焊条、气体保护焊焊丝、药芯焊丝和埋弧焊材仍需全部进口。希望在今后几年内基本实现国产化。

   （2）水电建设  “十一五”期间水电设备的需求是将达到1.8亿千瓦。预计2010年水电用CF62级别高强钢的需求量为8～10万吨。大部分钢材和焊接材料已国产化。

   （3）核电站建设  中国将兴建百万千瓦核电站30座。从今年开始，每年都将新开工100万千瓦的核电机组3个以上。预计核电钢材的年需求量为2～4万吨，所需焊接材料的品种较多。

   （4）风能发电  中国将努力发展风能发电。主要在西北和华北寒冷地区，风能发电的塔架和底座，对钢材和焊缝都有防止低温脆断的要求。“十一五”期间约需中厚板35万吨，平均年需7万吨。需匹配相应的优质焊接材料。

   （5）塔架钢结构  全国每年输电铁塔和广播、电视、通讯塔用钢量约150万吨。特别是已启动1000千伏直流电的输电工程，输电铁塔将采用Q460高强钢，急需相应的焊接材料配套。

   （6）桥梁钢结构  这是中国2020年前的建设热点，将兴建各类公路、铁路和城市交通桥。其中规划在长江上再建60多座桥，在黄河上再建20～30座桥。已确定在2015年前要建成渤海湾、长江、杭州湾、珠江、琼州海峡的五座跨海大桥，总长度达228km，用钢量625万吨，主要为高强高韧性桥梁钢，需匹配相应的焊接材料。

   （7）铁路车辆  铁路车辆将主要采用不同强度级别的耐候钢，并已开始采用经济型铁素体不锈钢。到2015年，客车将全部实现空调化，需建造新的空调客车2.6万辆，货车将逐步改为70吨新型货车。因此预计今后几年铁路车辆用钢，年均为100万吨左右，年需焊接材料1万吨以上。

   （8）压力容器  2006年中国生产各类压力容器专用钢材129.3万吨，并进口了几十万吨压力容器用钢板，2006年约消费各类焊接材料4～5万吨。预计今后将每年增长 10%以上。目前这方面的一个发展趋势，是利用控轧控冷（TMCP）技术生产微合铧高纯净度的非调质高强钢，取代过去的调质高强钢，需配套相应的焊接材料。

   （9）石油储备基地建设  预计2006～2010年，国家石油储备基地建设工程将建设10万立方米储油罐150台左右，共需钢材29万吨左右，其中相当CF62级别的高强板12万吨。此外，一些地区和一些企业也在兴建大型储油罐，数量也在100台以上。因此今后几年约需与大型储油罐建设相匹配的各类焊接材料1.5～2万吨。

   （10）重型机械行业  包括一重、二重、太重、沈重等几十家骨干企业，2005年为各行业制造了约500万吨的重大装备和成套技术装备，约消费钢材542万吨。预计2010年将生产重大装备650万吨以上，需钢材约700万吨，将相应需焊接材料3～4万吨，除通用的高效焊接材料外，需高性能多品种的各类优质焊接材料。

   （11）工程机械行业  中国工程机械行业规模已居世界第三位，仅次于美国和日本。年销售额亿元以上的企业有一百多家。近年来每年用钢量在450万吨左右，制造各种塔式起重机、汽车起重机、装载机、压路机、推土机、挖掘机等工程机械，年需各种高强度、高韧性、耐疲劳、耐磨耐蚀等多品种焊接材料1万吨以上。

    2.2  钢铁工业发展中存在的主要问题

    中国虽已成为世界上头号钢铁大国，但并非属于钢铁强国，中国生产的钢种多属于低层次通钢，高效优质钢材生产量较少或不能生产，中国钢铁工业主体上属于高消耗、高能耗、高污染、低质量的状态。

    中国正处在现代化工业的建设过程中，基本建设用钢材需求量较大，矛盾尚不尖锐。但过去10年的高速增长速度，给国家资源、能源和环境污染造成了过重的负担。中国要从钢铁大国走向钢铁强国，上述钢铁发展形势必须及时扭转，实现由量变到质变的飞跃。落实科学发展观，即重在增加高附加值产品、提高质量，不能单纯依靠铺新摊子、上新项目，片面追求数量的扩张；重在降低消耗，提高企业和产品竞争力。使中国钢铁工业走上良性发展轨道，增强竞争力，实现可持续发展。使中国实现由钢铁大国到钢铁强国的根本转变。

    目前，中国钢铁行业产品结构调整取得显著成绩；节能降耗和改善环保取得新进展，钢铁企业生产规模扩大，科技进步有重大突破，钢铁工业投资主体多元化取得重大进展，为中国从钢铁大国走向钢铁强国奠定了基础〔1〕。

    2.3  中国钢铁工业的装备水平和工艺技术的发展与进步

    钢铁工业属于程工业。从20世纪90年代以来，中国钢铁工业的装备水平和工艺技术有了长足进步，从整体上推进了流程优化进程，为提高钢材品质和发展钢材品种，打下了坚实基础〔4〕。例如：

    （1）建立了现代化的炼钢生产流程  大、中型钢铁生产企业已实现了包括铁水脱硫预处理、转炉复合吹炼、炉外精炼、连铸连轧等现代化的炼钢生产流程。成分、组织的均匀性控制更好。

    （2）大幅度提高了钢的纯净度  现代化的炼钢生产流程，使中国钢水的纯净度，即钢中杂质元素质量分数的总量Σ（S+P+O+N+H）从传统流程550～600·10-6直接跨越到 200～250·10-6，宝钢、武钢等先进企业已经达到小于100·10-6的国际先进水平，W(S)≤0.003%。

    （3）控轧控冷工艺将成为大、中型钢铁企业轧制技术的主流  控轧指在更低的温度下停轧，抑制高温奥氏体晶粒长大；控冷即轧后立即加快冷却速度，既避免晶粒长大，又提高形核率。通过细化晶粒显著改善钢的强韧性。传统的细晶粒钢其晶粒钢的晶粒可达0.1～10μm。

    TMCP工艺在日本轧钢中应用率达70%以上。中国过去由于轧制装备工艺水平落后，没有真正达到控轧控冷水平的钢材。近3年来，将陆续投产19套中厚板轧机，其性能将超过日本和美国现有的轧机，成为全球新一代现代化中厚板轧机，为实现控轧控冷（TMCP）工艺、生产大批量高性能的中厚板奠定了装备基础〔5〕。

    在微合金控轧控冷钢的基础上，正在发展新型高纯净度、高强度钉状铁素体钢、超低碳高强贝氏体钢等，另一方面启动了以“超细晶粒、超洁净度、超均匀性”为特征，以强度、寿命双翻番为目标的“21世纪超级钢”的开发研究及应用。

    2.4  “2006～2020年钢铁科技发展指南”提出了今后15年钢材的发展目标

    2006年中国金属学会和中国钢铁工业协会联合发布了《2006～2020年中国钢铁工业科技与技术发展指南》，提出了今后15年的钢材发展目标〔7〕。

    2.4.1  2006～2010年的钢材发展目标

   （1）20%普碳钢材在韧性基本不变的情况下，强度提高1倍。

   （2）稳定生产高强度、高韧性、低屈强比的各类钢板，如屈服强度400～800MPa，抗拉强度600～400MPa级高强韧性板材，X80管线钢等。

   （3）稳定生产优质耐火、耐候、抗震钢板以及抗拉强度大于100～1400MPa级超洁净、超高强度新钢种。

   （4）细晶和超细晶、高洁净度、高均匀性钢材覆盖面不小于10%。

   （5）全面建成具有中国特色、国际化的冶金新材料体系，包括火电、水电、核电设备用新钢材、造船用焊接不预热和大热输入焊接用钢、－160℃低温钢、汽车用600～800MPa级高强度钢板、高速火车用各种钢材、石油和海洋工程用新钢材、制造业用各类冶金新材料等。

   （6）铁素体不锈钢和用锰、氮代镍、铬不锈钢实现批量生产。

    2.4.2  2011～2020年钢材发展目标

   （1）各类先进钢铁材料，包括强度提高1～4倍，使用寿命提高1～4倍，节约资源和环境友好型先进钢铁结构材料；不含合金元素，Fe＝99.995%，超高均匀度、超高纯度、超细组织钢铁耐蚀材料；超超临界火电机组用超级耐热钢，耐蚀性提高3～5倍的纳米晶不锈钢，可在大于1100℃大火中烧3h而强度基本不变的超级耐火钢，表面合金化的不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、抗氧化钢、超轻型钢铁结构材料（中空轻型钢材）等。

   （2）低镍、低铬、低成本环保型不锈钢成为不锈钢产品主流，氮合金化的双相不锈钢和超级奥氏体不锈钢形成系列、稳定生产并广泛应用于石化、船舶、汽车和建筑等行业。