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    專訪我國焊接材料專家王寶教授
    
                    
    作者：鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    					
    
					時間：2009-12-23 10:01:40					[收藏]
    
               
    
                
    				
    				
     

               
    
               
      
				
      
　　專訪我國焊接材料專家王寶教授(一)
      

      
　　人物簡介：王寶教授，中北大學(xué)材料科學(xué)與工程系方向帶頭人，博士生導(dǎo)師，曾任太原理工大學(xué)焊接材料研究所所長、系主任，2002年受聘于華北大學(xué)，任教授，是當(dāng)今我國焊接材料研究領(lǐng)域最有影響的專家之一。承擔(dān)了國家、部、省及其他各類研究項(xiàng)目，取得了20余項(xiàng)研究成果，5項(xiàng)國家發(fā)明專利，獲重大科技成果獎21次，其中多項(xiàng)成果達(dá)到國際先進(jìn)水平，主持的奧氏體不銹鋼焊條項(xiàng)目榮獲2000年度國家科技進(jìn)步二等獎，出版專著兩部。
      

      
　　★記者：王寶教授，您好！今天非常高興能與您相識，您為我國焊接事業(yè)辛勤工作了幾十年，做出杰出的貢獻(xiàn)，希望通過這次的采訪，將您介紹給《電焊機(jī)》雜志的廣大讀者朋友。在與北京工業(yè)大學(xué)宋永倫教授的交談中，他多次提到您的名字，從他的介紹中我們知道您是我國焊接材料的知名專家，有眾多發(fā)明專利和科研成果，請簡要介紹一下您主要從事的研究工作和研究方向。
      

      
　　●王教授：我的科研和教學(xué)工作主要方向是焊接冶金和焊接材料，包括焊接冶金學(xué)、焊接電弧物理的應(yīng)用研究和焊接材料產(chǎn)品的開發(fā)研究。我接觸的焊接冶金和焊接材料，是從國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要出發(fā)，從重大工程開始的，一步一步延伸和擴(kuò)大，開發(fā)了許多新的焊接材料，解決了很多工程技術(shù)難題，當(dāng)然這一切工作不是我個人能做出來的，是一個團(tuán)隊(duì)，還有我的學(xué)生。30多年我一直做到現(xiàn)在。業(yè)內(nèi)人士了解我、認(rèn)識我、對我印象最深的是，在以焊接電弧物理為基礎(chǔ)，如何解決焊接材料工藝性的研究方面，我花費(fèi)的時間很長，消耗的精力最多，工作進(jìn)行的也比較深入系統(tǒng)。
      

      
　　★記者：當(dāng)初您介入焊接材料、電弧物理的切入點(diǎn)在哪里呢？●王教授：說起介入焊接材料的切入點(diǎn)，那是在上世紀(jì)70年代，文革剛剛結(jié)束，百業(yè)待興，工業(yè)剛剛恢復(fù)時，在焊接界存在一個突出的問題，那就是我國生產(chǎn)的不銹鋼焊條的工藝性質(zhì)量很差。因?yàn)椴讳P鋼是一個電阻系數(shù)比較高的材料，比碳鋼大得多，焊接過程中大電流通過不銹鋼棒時，電阻熱很大，焊條燒到剩1/3～1/4的時候，藥皮變紅了，甚至于發(fā)生藥皮開裂，就不能再使用了。不銹鋼材料比較昂貴，由于焊條的利用率只有70%~80%，25%扔掉了，造成的經(jīng)濟(jì)損失很嚴(yán)重。
      

      
　　不銹鋼電阻系數(shù)大，這是不銹鋼材料與生俱來的內(nèi)在因素造成的。材料浪費(fèi)問題能不能解決，是擺在我們面前的一個非常迫切的問題。當(dāng)時，改革開放還未在全國范圍打響，國外有一種瑞典生產(chǎn)的不銹鋼綠P5焊條，隨著承擔(dān)的外國工程引進(jìn)到國內(nèi)來，早年搞焊條的人沒有不知道綠P5的，它給國人面貌一新的感覺。我們直徑4mm的焊條長度只能做到350mm，再長電阻就更大了，而瑞典的P5焊條不僅能做400mm，而且從頭到尾焊下來，到最后端焊縫都保持很好的工藝性能，與前段沒有區(qū)別。這給國人面目一新的感覺，震動非常大。很多人在探討這個問題，電阻系數(shù)大是不銹鋼的通病，難道國外焊接材料的電阻系數(shù)不是這樣的嗎？當(dāng)時一個樸素的做法就是測量焊條芯電阻，測試結(jié)果P5焊條芯的電阻系數(shù)與我國的差不多，然后把國外焊條的藥皮剝掉，再按我們的配料壓成焊條，一試，焊條又發(fā)紅了，顯然問題就出在藥皮上。那么輔料的問題在哪里呢？一些高校，如，當(dāng)時我在的太原理工大學(xué)，還有甘肅工業(yè)大學(xué)和一些焊條廠工程技術(shù)人員進(jìn)行了研究。使用當(dāng)時最簡單的示波器，在焊接過程中詳細(xì)記載電參數(shù)的變化，發(fā)現(xiàn)國外的綠P5焊條在焊接過程中不短路，而我們的焊條與熔池是短路的。這個不同反映的是熔滴過渡形態(tài)的區(qū)別，這個區(qū)別給焊條工藝性帶來了質(zhì)的變化。顯然焊條的工藝現(xiàn)象是焊接電弧物理的宏觀表現(xiàn)。你要搞清這兩類焊條熔化情況到底有什么不同，就得從電弧物理概念上切入，將焊條工藝性能上升到一個電弧物理的概念上去研究。選擇的電弧物理作為研究方向并不是我從書本上找到電弧物理的問題，而是遇到實(shí)際工程問題后，發(fā)現(xiàn)只能從這里切入，去尋找電弧物理解釋并從這里找到突破口，來解決問題。
      

      
　　★記者：請?jiān)僭敿?xì)介紹一下綠P5？●王教授：這是瑞典一個叫阿維斯塔的公司生產(chǎn)的焊條，牌號是P5，藥皮是綠色的，可能是因?yàn)樗幤ぶ屑恿薈r2O3，所以我們當(dāng)時俗稱叫綠P5。搞清楚綠P5焊條的工藝特性與電弧物理現(xiàn)象的聯(lián)系，在當(dāng)時不是一件容易的事，因?yàn)樾枰M(jìn)一步的研究手段。
      

      
　　1978年，當(dāng)時太原工大機(jī)械系有一臺進(jìn)口的高速攝影機(jī)，但我們還不會用，我就去西工大向程功善老師請教，回來后自己設(shè)計(jì)了一個裝置，并且很快掌握了電弧過程中的高速攝影技術(shù)，采用高速攝影以后進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)P5與我國當(dāng)時的不銹鋼焊條的過渡形態(tài)的差別，發(fā)現(xiàn)我國不銹鋼焊條是以大熔滴短路的形式過渡，而P5焊條的熔滴是沿著焊條套筒壁滑下來過渡到熔池的，當(dāng)時就叫它為“附壁過渡”，在全國性的學(xué)術(shù)交流中，“附壁過渡”的概念就宣傳開了。“附壁過渡”這個概念與埋弧自動焊時的“渣壁過渡”概念很相似，“渣壁過渡”是指埋弧自動焊時熔滴沿著熔渣形成的壁面過渡，后來我國在修改名詞術(shù)語的時候就把這個“渣壁過渡”概念擴(kuò)大了，把焊條電弧焊時熔滴沿著套筒壁面的過渡現(xiàn)象也包括進(jìn)去了。焊條熔滴形成渣壁過渡，給焊條工藝性帶來本質(zhì)的變化，它將焊條工藝性問題上升到一個電弧物理理論的概念上來認(rèn)識，這是認(rèn)識上的一大飛躍，當(dāng)時進(jìn)行這項(xiàng)研究的除了我們太原理工大學(xué)、甘肅工業(yè)大學(xué)外還有許多焊條廠參與，研究規(guī)模是空前的。我國焊接工作者，在20世紀(jì)70年代末、80年代初發(fā)現(xiàn)不銹鋼焊條的渣壁過渡現(xiàn)象，并將這種電弧物理現(xiàn)象與工藝效果聯(lián)系在一起，研究成功了接近國際水平的不銹鋼焊條。現(xiàn)在回過頭來看，應(yīng)該說那是焊接材料技術(shù)領(lǐng)域研究的一個重大突破，是在焊接界最早真正將電弧物理應(yīng)用研究并解決工程實(shí)際問題的典型案例之一。
      

      
　　為什么渣壁過渡形態(tài)就解決了不銹鋼焊條藥皮變紅的問題呢？怎么來解釋？現(xiàn)在說來很簡單，但要認(rèn)識清楚這一點(diǎn)也花了我們好多年時間。我們注意到渣壁過渡時焊條的工作電壓較高，這是由于渣壁過渡時熔滴十分細(xì)小，電弧的熱量比較多的時間直接作用在焊條芯上，提高了焊條的熔化速度，焊芯熔化明顯地超前于藥皮，形成一個很深的套筒，深套筒增大了弧長，提高了焊條的工作電壓，另外，藥皮中較多的硅酸鹽也會引起電弧的陰極電壓降提高，這樣渣壁過渡時焊條的工作電壓提高了。由于電焊機(jī)是陡降的外特性，電弧電壓提高，焊接電流就相應(yīng)的減小，電流降低了，焊芯所承受到的電阻熱Q=0.24I2Rt隨著電流的平方值下降，焊芯產(chǎn)生的電阻熱大約降低到原來的70%左右，所以P5焊條不會變紅，這是主要原因。原來熔滴過渡形態(tài)改變了電弧物理特性，使焊機(jī)的輸出電壓、電流構(gòu)成比發(fā)生了變化。比如我們選擇了同一臺焊機(jī)，參數(shù)調(diào)整好后保持各旋鈕不變，使用4mm焊條，用國內(nèi)的不銹鋼焊條焊接時電壓為24V、電流為140～150A；換成P5焊條后，發(fā)現(xiàn)電壓增高了3、4V，達(dá)到29、30V，電流下降到125～130A，焊條把電焊機(jī)工作電壓和電流自動調(diào)整了。電流雖然減小，但電弧的功率=電壓×電流，功率并沒有減小，有時還有所增大。所以焊工不僅沒有感到電流減小，而且焊條熔化的很快，操作手感非常舒服。焊條熔化速度快，焊芯加熱的時間t減小，也使焊芯電阻熱大大減小。
      

      
　　我個人研究工作的特點(diǎn)就是在這個基礎(chǔ)上一直堅(jiān)持下去，30多年沒有停頓，而是專一、專心致志地進(jìn)行焊條電弧物理的研究工作。以不銹鋼焊條研究為切入點(diǎn)，逐漸擴(kuò)展到整個焊接材料領(lǐng)域。因?yàn)椴讳P鋼焊條僅僅是個突破口，問題的解決也是初步的，還有不同品種的不銹鋼焊條，很多的工藝現(xiàn)象都不一樣，每一種焊條都有自己特殊的規(guī)律，普通結(jié)構(gòu)鋼焊條結(jié)422它的過渡形態(tài)是怎么樣的？它的工藝性與過渡形態(tài)的關(guān)系是怎樣的？結(jié)506、507堿性焊條的過渡形態(tài)又不一樣，還有纖維素焊條，其他各類焊條，他們的過渡形態(tài)的規(guī)律與焊條配方都有關(guān)系，怎樣通過設(shè)計(jì)來提高每一類焊條的工藝性能，都是需要研究的，我給自己提出了研究課題，并進(jìn)行了非常多的研究工作，工作量很大。研究過程中我們還創(chuàng)新了不少的研究手段，并運(yùn)用熟練掌握的高速攝影技術(shù)，對幾百個品牌的焊條和系列的實(shí)驗(yàn)焊條進(jìn)行過觀察、測試，分析，總結(jié)了熔滴過渡形態(tài)與工藝性的關(guān)系，分析了熔滴過渡形態(tài)的形成條件，提出各類焊條工藝性設(shè)計(jì)原則，預(yù)測和設(shè)計(jì)焊條工藝性。總之應(yīng)怎樣設(shè)計(jì)出具有理想的過渡形態(tài)的焊條，我系統(tǒng)提出了焊條工藝性設(shè)計(jì)理論。1998年出版了我的《焊接電弧物理與焊條工藝性設(shè)計(jì)》一書，系統(tǒng)地闡述了焊條工藝性設(shè)計(jì)理論，用它來指導(dǎo)焊條配方設(shè)計(jì)。2002年我在這本的基礎(chǔ)上又搞了一本光盤版專著，采用多媒體制作，將各種焊條在焊接過程中的熔滴和電弧行為飛濺等電弧物理現(xiàn)象的高速攝影影片生動、直觀、表現(xiàn)出來，一些非常好的經(jīng)典影片被寫入光盤，永久地保存下來了。
      

      
　　★記者：王教授，說到這里，我們想知道，這么大的工作量，有多少人和你一起來完成？●王教授：2001年我在哈工大焊接系做過一次學(xué)術(shù)講座，一位年青的教師問，這么大的工作量，是多少屆博士生做出來的？其實(shí)八、九十年代我們還沒有招博士生，這項(xiàng)工作我累計(jì)用了20多年的時間，有研究生、本科生、和專科生一起來完成這些工作，當(dāng)然還有和我一起工作的老師。但是無論是多少人先后參與過，幾乎所有有關(guān)電弧物理的實(shí)驗(yàn)都是在我的指導(dǎo)和直接參與下完成的。
      

      
　　★記者：您的研究，從理論到實(shí)踐，并且普及推廣，為我國的焊條生產(chǎn)做出了很大的貢獻(xiàn)。●王教授：我在90年代主持的不銹鋼焊條項(xiàng)目，2001年獲國家科技進(jìn)步獎，還有多個項(xiàng)目獲得省、部的獎項(xiàng)，并取得多項(xiàng)發(fā)明專利。這當(dāng)然算是成績，是貢獻(xiàn)。但說到對我國焊接材料行業(yè)的貢獻(xiàn)，還是得說我的《焊接電弧物理與焊條工藝性設(shè)計(jì)》這本專著，這本專著成為焊條生產(chǎn)廠工程技術(shù)人員的重要技術(shù)書籍，被審定為新材料領(lǐng)域國家高技術(shù)重點(diǎn)圖書，我國主要焊條生產(chǎn)廠技術(shù)人員幾乎人手一冊。
      

      
　　這本書是研究解決焊條的工藝性問題的，而不解決理化性能問題。為什么要在工藝性上下這么大的功夫？因?yàn)楣に囆允呛笚l廠最難解決的問題。焊條理化性能國家有標(biāo)準(zhǔn)，就結(jié)422焊條來說，大小焊條廠在理化性上都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，而且沒有一個用戶單位對普通焊條提出理化性能質(zhì)疑，或者要進(jìn)行測試，除非重要產(chǎn)品、高強(qiáng)度和特殊要求的產(chǎn)品，才需要做工藝評定。在市場經(jīng)濟(jì)條件下，涉及到焊條生產(chǎn)企業(yè)能否生存的是焊條工藝性問題，這恰恰需要電弧物理的理論支持，工藝性能成了企業(yè)的生命線。焊接操作者在使用過程中知道什么焊條好燒，什么不好燒，但工人不會去討論為什么不好燒，他們只選擇工藝性好的焊條。所以，工藝性成了焊條企業(yè)在激烈的市場競爭條件下能否生存、立足的產(chǎn)品性能的重要標(biāo)志。如果，焊條有很好的工藝性能，就能占領(lǐng)市場。
      

      
　　舉個例子，淄博焊條廠原來結(jié)422焊條的配方成本很高，當(dāng)然產(chǎn)品也比較貴，但焊條工藝性能不錯，焊條具有自己的特色和優(yōu)點(diǎn)，在山東占有很大的市場，如果廠里一改變配方，市場馬上就減少，即使配料稍微改變，或僅僅是顏色有變化，用戶就不認(rèn)了，這說明工藝性的重要。山東的一家公司，到新疆去施工，也要千里迢迢帶他們認(rèn)可的淄博焊條廠的焊條去新疆，其實(shí)新疆就有天山焊條廠，它的結(jié)422焊條也不錯，不會有多大的區(qū)別，況且淄博廠的焊條價格比天山廠的貴，這就是市場對焊條工藝性接受不接受的問題了。自上世紀(jì)80年代以來我所在的太原理工大學(xué)焊接材料研究所作了大量的推廣工作，組織了對全國焊材企業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，推廣焊條工藝性設(shè)計(jì)的理念和先進(jìn)技術(shù)，推動企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。現(xiàn)在相當(dāng)一部分焊材企業(yè)從事焊條研究、生產(chǎn)的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員都在我們這里培訓(xùn)過，他們已經(jīng)成了焊條企業(yè)的技術(shù)骨干。
      

      
　　★記者：如果都是結(jié)422焊條，幾百個焊條廠的產(chǎn)品工藝性有區(qū)別嗎？●王教授：肯定是有區(qū)別的，只是區(qū)別大小的問題，這個區(qū)別焊工都能體會到。因?yàn)榻Y(jié)422焊條是四種過渡形式共存的混合過渡形態(tài)，但過渡形態(tài)的構(gòu)成比不一樣，焊接工藝性就不一樣。鈦鈣型渣系的框架是一樣的，主要的配料基本差不多，但配方比例構(gòu)成稍微有所區(qū)別，選料、配比的微弱變化，原材料來源、原材料自身特性的細(xì)微變化，就可引起熔滴過渡形態(tài)的構(gòu)成比例的改變，產(chǎn)品工藝性就會有微妙變化。提高結(jié)422焊條工藝性有一條思路，渣壁過渡、噴射過渡越多，粗顆粒短路過渡和爆炸過渡越少，工藝性能越好。這就需要調(diào)整渣系酸堿度，大理石增加，熔滴越大，過渡形態(tài)將向短路過渡方向發(fā)展；加入硅鋁酸鹽后，熔滴就細(xì)小，將向渣壁過渡轉(zhuǎn)化。掌握了電弧物理的某些原理，就能自覺地摸索配方規(guī)律，解決很多焊條工藝質(zhì)量不高的實(shí)際問題。
      

      
　　專訪我國焊接材料專家王寶教授(二)
      

      
　　●王教授：我從事焊接冶金及焊接材料的研究，主要在兩個方面有突破，一是，以電弧物理為基礎(chǔ)的焊條工藝性設(shè)計(jì)理論，二是，發(fā)現(xiàn)藥皮含水量對氣孔的影響規(guī)律。從二十世紀(jì)五十年代成立焊接專業(yè)起，焊接冶金學(xué)講焊縫的氣孔，重點(diǎn)講的是氧化-還原平衡的氣孔理論，當(dāng)氧化性強(qiáng)時，焊縫出現(xiàn)CO2氣孔，當(dāng)還原性強(qiáng)時出現(xiàn)氫氣孔，這幾年大學(xué)里焊接冶金學(xué)使用的教材還講的是這個理論，這個理論十分流行，延續(xù)了幾十年。但是在實(shí)際運(yùn)用中卻遇到了問題，在二十世紀(jì)八十年代，當(dāng)不銹鋼焊條在電弧物理理論上取得突破時，渣系由鈦鈣型改造為鈦酸型，焊條實(shí)現(xiàn)渣壁過渡形態(tài)，但是焊條氣孔的敏感性增大了，實(shí)際焊接時出現(xiàn)了氣孔，影響了焊條投產(chǎn)使用。用氧化還原理論行不通，通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這種焊條的氣孔與藥皮含水量有關(guān)，當(dāng)焊條藥皮含水量非常低(約低于0.35%)，或水分特別高(約高到1.5%以上)時，焊縫不出現(xiàn)氣孔，而在0.4%左右時氣孔最敏感。新型的鈦酸型不銹鋼焊條就是用控制藥皮含水量在0.35%以內(nèi)，而解決了焊條的氣孔問題。
      

      
　　★記者：為什么水分高到1.5%以上時氣孔反而沒有了，我們使用焊條的時候都要求烘干，隨用隨取的嗎？
      

      
　　●王教授：我講到這里都覺得好笑。生產(chǎn)結(jié)422焊條時，烘干溫度一般都在180～200℃。我曾在為焊接材料廠的工程師、技術(shù)員講課時，問他們假如用400℃以上的溫度來烘烤結(jié)422焊條，會不會出現(xiàn)氣孔？焊條廠的技術(shù)人員天天與焊條打交道，但沒有人去想這個問題，覺得這是一個怪問題，誰也答不上來。答案是焊條會出氣孔。原因是高溫烘烤使結(jié)422焊條藥皮中的水分減少了，也就是說結(jié)422焊條是靠藥皮中保持高水分來排除氣孔的。
      

      
　　為什么結(jié)422焊條中的大量水能克服氣孔呢？因?yàn)楹附舆^程中，在電弧高溫下水分解后，大量的氫溶入熔滴和熔池，熔池溫度降低時，氣體又強(qiáng)烈地逸出，熔池像開鍋一樣沸騰，熔池中的氣體得以充分逸出，結(jié)晶后焊縫則不出現(xiàn)氣孔。而生產(chǎn)結(jié)506、結(jié)507焊條就不同了，烘干溫度要350～400℃，盡量降低藥皮含水量，使焊接時氫的來源減少，氣孔才不會出現(xiàn)。與結(jié)422焊條相反，結(jié)506、結(jié)507焊條是靠低水分防止氣孔。兩類焊條，為克服氣孔，一個要求必須高水分，一個要求必須低水分。藥皮含水量對氣孔的影響規(guī)律補(bǔ)充了原有的氣孔理論，很有實(shí)際意義，解決了新型不銹鋼焊條的氣孔問題。以前焊條行業(yè)，對結(jié)422焊條要求做抗大電流實(shí)驗(yàn)，主要是考核它能否在超電流條件下保證焊條的后段不出氣孔。大電流焊接時為什么焊條尾部容易出現(xiàn)氣孔？當(dāng)時都這樣解釋，大電流時由于焊條尾部藥皮變紅，造氣劑揮發(fā)掉了，失去了保護(hù)，于是焊條末端產(chǎn)生氣孔。我對這個解釋產(chǎn)生了質(zhì)疑，如果這樣解釋，那么要解決焊條的抗大電流問題，只能是加造氣劑了。本來結(jié)422焊條有足夠的大理石，靠大理石分解CO2形成造氣劑，后段產(chǎn)生氣孔與造氣劑沒關(guān)系。其實(shí)氣孔是藥皮含水量的原因，焊接過程中由于焊條尾段藥皮過熱而失水，造成氣孔的產(chǎn)生。搞清楚這一點(diǎn)實(shí)際意義很大，焊條抗大電流能力是個重要的工藝性能指標(biāo)，也是用戶很看重的。很多技術(shù)人員費(fèi)很大心血進(jìn)行研究，設(shè)法加入更多的造氣成分，但沒有用，氣孔的產(chǎn)生是因?yàn)槲膊康乃至坎粔颍皇窃鞖鈩┥伲蕴岣吆笚l抗大電流能力，途徑是提高焊條藥皮的含水量，焊條藥皮的吸附水在實(shí)際焊接過程中蒸發(fā)得很快，焊到焊條尾部時藥皮水分早已蒸發(fā)掉了，但結(jié)晶水至少在800℃以上才能分解，所以在焊條中提高含結(jié)晶水的礦物量就能起到作用。如提高含結(jié)晶水的白鈮、云母等，減少含水量少的長石，保持硅鋁酸鹽總量不變，但藥皮含水量增加了，使氣孔得到了控制。
      

      
　　★記者：王老師，您是從實(shí)際問題出發(fā)，找規(guī)律、尋本質(zhì)，從理論上分析原因，再解決實(shí)際問題，這是一個從理論到實(shí)踐的科學(xué)研究過程。
      

      
　　●王教授：對結(jié)422焊條提高抗大電流性能，就是要加入結(jié)晶水，提高藥皮的含水量，而不銹鋼焊條為了克服氣孔則是要盡量控制和降低藥皮含水量。這對技術(shù)人員而言，只要掌握藥皮含水量和氣孔關(guān)系的規(guī)律性，遇到具體問題，根據(jù)不同情況具體運(yùn)用，調(diào)整焊條配方、制定合理的烘干規(guī)范，控制好含水量，就可以做到不出現(xiàn)氣孔。我們的冶金學(xué)教材還在講氧化還原平衡理論。這個理論是從哪來的呢？在我的《焊接電弧物理與焊條工藝性設(shè)計(jì)》書中的第八章已經(jīng)寫到了。二十世紀(jì)五十年代，前蘇聯(lián)有一種氧化鐵型焊條，牌號是KΜ-7，這是基于前蘇聯(lián)本國的礦物條件而形成的，采用赤鐵礦為主要造渣劑，因?yàn)槌噼F礦氧化性特別強(qiáng)，在配方中要加入大量的錳鐵來加以平衡，其渣系中赤鐵礦占30%～40%，中碳錳鐵大概占20%，在這個渣系下得到了氣孔產(chǎn)生的規(guī)律，如果錳鐵含量過高，會出現(xiàn)氫氣孔，赤鐵礦含量高，則出現(xiàn)氧化性氣孔。氧化還原氣孔理論引進(jìn)來沒有錯，問題在于經(jīng)過幾十年，焊條在不斷的進(jìn)步，氧化鐵型渣系已經(jīng)不用了，那個時代還沒有今天的鈦型、鈦鈣型的渣系，氧化還原理論沒有很好地經(jīng)過消化，沒有什么發(fā)展，把它應(yīng)用到現(xiàn)行的焊條渣系中，自然會碰壁。
      

      
　　★記者：2005年在蘭州理工大學(xué)召開了“焊接健康與安全學(xué)術(shù)與技術(shù)交流會”，中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會討論并通過恢復(fù)了“環(huán)境健康與安全專業(yè)委員會”。大家從焊工的勞動保護(hù)、焊接與環(huán)境保護(hù)、包括低塵、低毒焊條，以人為本、可持續(xù)發(fā)展、和諧發(fā)展這個角度來探討問題。這其中的問題很多和焊接材料有關(guān)，比如，焊接粉塵、低毒、無鉛焊接等等。在此，請您從焊接材料角度談?wù)勀鷮Νh(huán)境保護(hù)問題的看法。目前，從焊接工藝性能、焊接效率的角度推廣使用藥芯焊絲，但從環(huán)保角度來看，藥芯焊絲所產(chǎn)生的有害物質(zhì)對人體的影響從某種程度上講比藥皮焊條、實(shí)芯焊絲更高，這方面我們也很想聽聽您的意見。
      

      
　　●王教授：對這方面的問題我也深有感觸，國外更注重這個問題，而且抓得較早。在我國很早也提出研發(fā)低塵低毒焊條，并提出過指導(dǎo)性指標(biāo)，但還沒有強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn)。二十世紀(jì)八、九十年代幾乎所有生產(chǎn)堿性焊條的企業(yè)都已配備檢測焊條煙塵的設(shè)備，結(jié)506、結(jié)507焊條的檢測項(xiàng)目中除理化性能外還要做擴(kuò)散氫和粉塵測試。當(dāng)時有一些焊條廠、高校和研究單位還立項(xiàng)搞低塵低毒焊條的研究，也曾取得過一些研究成果，但到后來沒有堅(jiān)持下來，原因很多，但說到底還是重視不夠。很多工程單位對堿性焊條進(jìn)行驗(yàn)收時主要是理化性能和擴(kuò)散氫測試，粉塵測試基本不做，這說明對粉塵相當(dāng)忽視。但生產(chǎn)一線的工人和技術(shù)人員對這一指標(biāo)十分關(guān)注。二十世紀(jì)八十年代在討論鍋爐焊接規(guī)程時有這么一條，對次要部位的焊縫如何選擇焊條，政府的管理部門與生產(chǎn)一線人員就有爭議，政府管理部門的意見是：可以用酸性焊條也可以用堿性焊條進(jìn)行焊接的部位，要選用堿性焊條；但第一線的工程技術(shù)人員提出，可以用酸性焊條也可以用堿性焊條焊接的地方，盡量用酸性焊條。管理部門主要從質(zhì)量上考慮，而對勞動者的考慮較少，但焊接生產(chǎn)第一線的人感受就不同了，都知道焊工很苦，八小時工作下來，煙塵等對焊工造成的危害非常大。我國東北地區(qū)焊接車間，冬天差不多都是密封的。有個生產(chǎn)大厚板結(jié)構(gòu)的焊接車間，他們使用的是超大規(guī)格焊條，國家標(biāo)準(zhǔn)最大焊芯直徑是5.6mm，而他們使用的焊條焊芯直徑是8mm的，外徑竟達(dá)到11mm，20幾臺焊機(jī)一開，車間焊接煙塵非常大。酸性焊條焊接，粉塵中主要含錳，堿性焊條粉塵中主要含氟，這兩者對焊工都有大的傷害。工人反映很大，但我們的法規(guī)、管理都未跟上。現(xiàn)在社會發(fā)展也越來越人性化，人們對環(huán)境的保護(hù)意識增強(qiáng)了，我是非常支持“環(huán)境健康與安全專業(yè)委員會”的工作，將環(huán)境健康提到一個重要的位置，將它作為焦點(diǎn)問題來關(guān)注，這體現(xiàn)我們對環(huán)境、對人更理性化的關(guān)懷。在大家關(guān)注的前提下，從宣傳到立項(xiàng)，并在一定的條件下進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，頒布一定的測試標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，這是這個委員會的更高目標(biāo)。作為焊接材料不僅要有好的理化性，同時也要有很好的衛(wèi)生指標(biāo)。
      

      
　　談到電弧物理，它和衛(wèi)生指標(biāo)也是緊密相關(guān)的。電弧物理聯(lián)系著焊接工藝性，這其中包括電弧穩(wěn)定性、飛濺大小、煙塵量、熔化速度和熱效率等問題。從電弧物理方面開展塵量的研究工作，從中發(fā)現(xiàn)，煙塵與熔滴的行為是緊密相關(guān)的。大熔滴過渡時，焊接區(qū)域很透明，沒有煙塵，當(dāng)爆炸過渡或者噴射過渡時，特別是飛濺產(chǎn)生的時候，大量的煙塵就也出現(xiàn)了。
      

      
　　★記者：對藥芯焊絲您觀察過它的規(guī)律嗎？
      

      
　　●王教授：我對許多品牌的藥芯焊絲的熔滴過渡形態(tài)作了分析研究，發(fā)現(xiàn)規(guī)律相似。但是由于焊接時藥芯焊絲的電流密度比焊條電弧焊大得多，所以發(fā)塵量也更大一些。當(dāng)然對每一種藥芯焊絲的規(guī)律還有待進(jìn)行深入的研究，不排除以后跟企業(yè)一起合作開展這方面的研究工作。
      

      
　　★記者：我們希望2006年在北京?埃森焊接與切割展覽會的“鋼結(jié)構(gòu)焊接國際論壇”上，有更多的人來關(guān)注環(huán)境健康與安全，會上可能會從工藝的角度、從煙塵、噪聲、電磁污染等方面，探討工廠的煙塵治理，焊接材料如何在研制過程中降低煙塵的產(chǎn)量，對已經(jīng)造成焊工身體損傷時，如何保護(hù)和治療等問題。《電焊機(jī)》作為專業(yè)的技術(shù)雜志和行業(yè)媒體，當(dāng)然會從多角個度呼吁大家來重視這個問題。焊接生產(chǎn)與衛(wèi)生安全似乎存在矛盾，焊接污染環(huán)境，對焊接工作者身體有害，必須治理。工廠必須增加設(shè)備，如吸塵、吸煙、過濾裝置等，工廠的生產(chǎn)成本會增加，但即使是增加成本，適當(dāng)?shù)耐度胍彩菓?yīng)該的、必須的。
      

      
　　●王教授：對這個問題的認(rèn)識會隨著人們環(huán)保意識的加強(qiáng)得到逐漸改善。如同我們現(xiàn)在的工業(yè)發(fā)展一樣，發(fā)展與治理都需要付出代價，如果污染以后再治理的話代價就更大了，所以現(xiàn)在大力提倡可持續(xù)發(fā)展。倡導(dǎo)綠色焊接材料、綠色焊接工藝，形成一個趨勢，加以重視。目前，我國在焊材生產(chǎn)和焊接生產(chǎn)方面都沒有強(qiáng)制性衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，如何鑒定生產(chǎn)環(huán)境對工人的危害？所以“環(huán)境健康與安全專業(yè)委員會”通過建設(shè)和發(fā)展，成立了標(biāo)準(zhǔn)委員會，制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，逐步走上強(qiáng)制性的軌道。對環(huán)境健康與安全這個焊接生產(chǎn)的配角也給予重要的地位，引起人們的足夠重視。焊接環(huán)境健康與安全就像我們電焊機(jī)的CCC認(rèn)證一樣，通過改進(jìn)技術(shù)、改進(jìn)設(shè)備、改進(jìn)管理，使焊接生產(chǎn)適應(yīng)環(huán)境的需要、適應(yīng)社會發(fā)展的需要。焊接衛(wèi)生要從材料、工藝、環(huán)境多方入手，綜合治理，“環(huán)境健康與安全專業(yè)委員會”任重道遠(yuǎn)。
      

      
　　★記者：請問您現(xiàn)在研究工作的重心是什么？
      

      
　　●王教授：我現(xiàn)在中北大學(xué)主持與德國漢諾威大學(xué)“材料連接焊接工藝研究中心”的合作，開展“焊接材料工藝性的設(shè)計(jì)與評估”課題的研究工作，將漢諾威焊接質(zhì)量分析系統(tǒng)引入到焊接材料工藝性評價方面來。目前對焊接材料的焊接工藝性的評價主要靠人的觀察和感覺，有時三個焊工中有兩個焊工感覺好，那么就說這種焊條或者焊絲工藝性好，這如同品酒一樣，沒有標(biāo)準(zhǔn)，全憑品酒人的感覺。焊材理化性能由數(shù)據(jù)來說明，但是操作工藝性沒有數(shù)據(jù)，受人的經(jīng)歷和直觀感覺的影響，沒有數(shù)據(jù)憑證，就會影響評價的客觀性和科學(xué)性。對生產(chǎn)產(chǎn)品的工廠也有影響，如廠家要提高產(chǎn)品工藝水平時，用什么來說明工藝水平的高低？漢諾威的檢測手段提供了焊接過程電參數(shù)大量豐富的信息、針對某一類產(chǎn)品的特點(diǎn)提取與之相關(guān)的信息，經(jīng)過二次處理以后，變成簡單易懂的數(shù)據(jù)，來說明它的工藝性，我現(xiàn)在做的就是這個，這是一件很迫切的事。
      

      
　　全國大大小小的焊條廠中就有300多家生產(chǎn)結(jié)422焊條，如何評價這些焊條，如果真的要給這些企業(yè)的焊條工藝性排個隊(duì)，拿什么指標(biāo)來評定呢？現(xiàn)在基于漢諾威的手段，對焊接材料進(jìn)行工藝性科學(xué)評定就能夠?qū)崿F(xiàn)，它的理論基礎(chǔ)就是電弧物理，用最佳的過渡形態(tài)實(shí)現(xiàn)的趨勢和程度來評價。比如說不銹鋼最理想的是渣壁過渡，最不理想的是短路過渡，短路過渡和渣壁過渡之間是個混合過渡，混合過渡就存在水平問題，渣壁過渡成分越多，工藝質(zhì)量肯定越好，這是已通過實(shí)際證明的，實(shí)現(xiàn)渣壁過渡的程度就可以作為一個評定指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了80%、60%，肯定80%更好，這其中的80%、60%又怎么確定呢？用漢諾威分析儀就可以確定。焊材類別品種繁多，對于每一類焊材設(shè)計(jì)某種分析評定判據(jù)，工作量是很大的。
      

      
　　★記者：王教授，將漢諾威分析儀測試的電性能與材料的工藝性能結(jié)合起來，一定要有像你這樣潛心研究電弧物理的專家才能做好，因?yàn)槟軌驅(qū)㈦姟⒉牧稀㈦娀∥锢怼⒐に嚨确矫嫒跁炌ǎ瑥默F(xiàn)象、理論、實(shí)際等多方面加以分析說明。我們希望您在中北大學(xué)，焊接材料技術(shù)中心的工作越來越好，也希望你的研究工作得到推廣和普及，這對我們國家的焊接材料生產(chǎn)以及焊接生產(chǎn)都是非常有意義的。感謝您接受我們的專訪，祝您身體健康！
      
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