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專(zhuān)訪(fǎng)我國焊接材料專(zhuān)家王寶教授

作者：鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-23 10:01:40 [收藏]


    　　專(zhuān)訪(fǎng)我國焊接材料專(zhuān)家王寶教授(一)

    　　人物簡(jiǎn)介：王寶教授，中北大學(xué)材料科學(xué)與工程系方向帶頭人，博士生導師，曾任太原理工大學(xué)焊接材料研究所所長(cháng)、系主任，2002年受聘于華北大學(xué)，任教授，是當今我國焊接材料研究領(lǐng)域最有影響的專(zhuān)家之一。承擔了國家、部、省及其他各類(lèi)研究項目，取得了20余項研究成果，5項國家發(fā)明專(zhuān)利，獲重大科技成果獎21次，其中多項成果達到國際先進(jìn)水平，主持的奧氏體不銹鋼焊條項目榮獲2000年度國家科技進(jìn)步二等獎，出版專(zhuān)著(zhù)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，希望通過(guò)這次的采訪(fǎng)，將您介紹給《電焊機》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(zhuān)家，有眾多發(fā)明專(zhuān)利和科研成果，請簡(jiǎn)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)、焊接電弧物理的應用研究和焊接材料產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研究。我接觸的焊接冶金和焊接材料，是從國家經(jīng)濟建設的需要出發(fā)，從重大工程開(kāi)始的，一步一步延伸和擴大，開(kāi)發(fā)了許多新的焊接材料，解決了很多工程技術(shù)難題，當然這一切工作不是我個(gè)人能做出來(lái)的，是一個(gè)團隊，還有我的學(xué)生。30多年我一直做到現在。業(yè)內人士了解我、認識我、對我印象最深的是，在以焊接電弧物理為基礎，如何解決焊接材料工藝性的研究方面，我花費的時(shí)間很長(cháng)，消耗的精力最多，工作進(jìn)行的也比較深入系統。

    　　★記者：當初您介入焊接材料、電弧物理的切入點(diǎn)在哪里呢？●王教授：說(shuō)起介入焊接材料的切入點(diǎn)，那是在上世紀70年代，文革剛剛結束，百業(yè)待興，工業(yè)剛剛恢復時(shí)，在焊接界存在一個(gè)突出的問(wèn)題，那就是我國生產(chǎn)的不銹鋼焊條的工藝性質(zhì)量很差。因為不銹鋼是一個(gè)電阻系數比較高的材料，比碳鋼大得多，焊接過(guò)程中大電流通過(guò)不銹鋼棒時(shí)，電阻熱很大，焊條燒到剩1/3～1/4的時(shí)候，藥皮變紅了，甚至于發(fā)生藥皮開(kāi)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)濟損失很?chē)乐亍?br />
    　　不銹鋼電阻系數大，這是不銹鋼材料與生俱來(lái)的內在因素造成的。材料浪費問(wèn)題能不能解決，是擺在我們面前的一個(gè)非常迫切的問(wèn)題。當時(shí)，改革開(kāi)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(zhù)承擔的外國工程引進(jìn)到國內來(lái)，早年搞焊條的人沒(méi)有不知道綠P5的，它給國人面貌一新的感覺(jué)。我們直徑4mm的焊條長(cháng)度只能做到350mm，再長(cháng)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(lái)，到最后端焊縫都保持很好的工藝性能，與前段沒(méi)有區別。這給國人面目一新的感覺(jué)，震動(dòng)非常大。很多人在探討這個(gè)問(wèn)題，電阻系數大是不銹鋼的通病，難道國外焊接材料的電阻系數不是這樣的嗎？當時(shí)一個(gè)樸素的做法就是測量焊條芯電阻，測試結果P5焊條芯的電阻系數與我國的差不多，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(wèn)題就出在藥皮上。那么輔料的問(wèn)題在哪里呢？一些高校，如，當時(shí)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(chǎng)工程技術(shù)人員進(jìn)行了研究。使用當時(shí)最簡(jiǎn)單的示波器，在焊接過(guò)程中詳細記載電參數的變化，發(fā)現國外的綠P5焊條在焊接過(guò)程中不短路，而我們的焊條與熔池是短路的。這個(gè)不同反映的是熔滴過(guò)渡形態(tài)的區別，這個(gè)區別給焊條工藝性帶來(lái)了質(zhì)的變化。顯然焊條的工藝現象是焊接電弧物理的宏觀(guān)表現。你要搞清這兩類(lèi)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(gè)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(shū)本上找到電弧物理的問(wèn)題，而是遇到實(shí)際工程問(wèn)題后，發(fā)現只能從這里切入，去尋找電弧物理解釋并從這里找到突破口，來(lái)解決問(wèn)題。

    　　★記者：請再詳細介紹一下綠P5？●王教授：這是瑞典一個(gè)叫阿維斯塔的公司生產(chǎn)的焊條，牌號是P5，藥皮是綠色的，可能是因為藥皮中加了Cr2O3，所以我們當時(shí)俗稱(chēng)叫綠P5。搞清楚綠P5焊條的工藝特性與電弧物理現象的聯(lián)系，在當時(shí)不是一件容易的事，因為需要進(jìn)一步的研究手段。

    　　1978年，當時(shí)太原工大機械系有一臺進(jìn)口的高速攝影機，但我們還不會(huì )用，我就去西工大向程功善老師請教，回來(lái)后自己設計了一個(gè)裝置，并且很快掌握了電弧過(guò)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P5與我國當時(shí)的不銹鋼焊條的過(guò)渡形態(tài)的差別，發(fā)現我國不銹鋼焊條是以大熔滴短路的形式過(guò)渡，而P5焊條的熔滴是沿著(zhù)焊條套筒壁滑下來(lái)過(guò)渡到熔池的，當時(shí)就叫它為“附壁過(guò)渡”，在全國性的學(xué)術(shù)交流中，“附壁過(guò)渡”的概念就宣傳開(kāi)了?！案奖谶^(guò)渡”這個(gè)概念與埋弧自動(dòng)焊時(shí)的“渣壁過(guò)渡”概念很相似，“渣壁過(guò)渡”是指埋弧自動(dòng)焊時(shí)熔滴沿著(zhù)熔渣形成的壁面過(guò)渡，后來(lái)我國在修改名詞術(shù)語(yǔ)的時(shí)候就把這個(gè)“渣壁過(guò)渡”概念擴大了，把焊條電弧焊時(shí)熔滴沿著(zhù)套筒壁面的過(guò)渡現象也包括進(jìn)去了。焊條熔滴形成渣壁過(guò)渡，給焊條工藝性帶來(lái)本質(zhì)的變化，它將焊條工藝性問(wèn)題上升到一個(gè)電弧物理理論的概念上來(lái)認識，這是認識上的一大飛躍，當時(shí)進(jìn)行這項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(chǎng)參與，研究規模是空前的。我國焊接工作者，在20世紀70年代末、80年代初發(fā)現不銹鋼焊條的渣壁過(guò)渡現象，并將這種電弧物理現象與工藝效果聯(lián)系在一起，研究成功了接近國際水平的不銹鋼焊條?，F在回過(guò)頭來(lái)看，應該說(shuō)那是焊接材料技術(shù)領(lǐng)域研究的一個(gè)重大突破，是在焊接界最早真正將電弧物理應用研究并解決工程實(shí)際問(wèn)題的典型案例之一。

    　　為什么渣壁過(guò)渡形態(tài)就解決了不銹鋼焊條藥皮變紅的問(wèn)題呢？怎么來(lái)解釋?zhuān)楷F在說(shuō)來(lái)很簡(jiǎn)單，但要認識清楚這一點(diǎn)也花了我們好多年時(shí)間。我們注意到渣壁過(guò)渡時(shí)焊條的工作電壓較高，這是由于渣壁過(guò)渡時(shí)熔滴十分細小，電弧的熱量比較多的時(shí)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(gè)很深的套筒，深套筒增大了弧長(cháng)，提高了焊條的工作電壓，另外，藥皮中較多的硅酸鹽也會(huì )引起電弧的陰極電壓降提高，這樣渣壁過(guò)渡時(shí)焊條的工作電壓提高了。由于電焊機是陡降的外特性，電弧電壓提高，焊接電流就相應的減小，電流降低了，焊芯所承受到的電阻熱Q=0.24I2Rt隨著(zhù)電流的平方值下降，焊芯產(chǎn)生的電阻熱大約降低到原來(lái)的70%左右，所以P5焊條不會(huì )變紅，這是主要原因。原來(lái)熔滴過(guò)渡形態(tài)改變了電弧物理特性，使焊機的輸出電壓、電流構成比發(fā)生了變化。比如我們選擇了同一臺焊機，參數調整好后保持各旋鈕不變，使用4mm焊條，用國內的不銹鋼焊條焊接時(shí)電壓為24V、電流為140～150A；換成P5焊條后，發(fā)現電壓增高了3、4V，達到29、30V，電流下降到125～130A，焊條把電焊機工作電壓和電流自動(dòng)調整了。電流雖然減小，但電弧的功率=電壓×電流，功率并沒(méi)有減小，有時(shí)還有所增大。所以焊工不僅沒(méi)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(shí)間t減小，也使焊芯電阻熱大大減小。

    　　我個(gè)人研究工作的特點(diǎn)就是在這個(gè)基礎上一直堅持下去，30多年沒(méi)有停頓，而是專(zhuān)一、專(zhuān)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)，逐漸擴展到整個(gè)焊接材料領(lǐng)域。因為不銹鋼焊條僅僅是個(gè)突破口，問(wèn)題的解決也是初步的，還有不同品種的不銹鋼焊條，很多的工藝現象都不一樣，每一種焊條都有自己特殊的規律，普通結構鋼焊條結422它的過(guò)渡形態(tài)是怎么樣的？它的工藝性與過(guò)渡形態(tài)的關(guān)系是怎樣的？結506、507堿性焊條的過(guò)渡形態(tài)又不一樣，還有纖維素焊條，其他各類(lèi)焊條，他們的過(guò)渡形態(tài)的規律與焊條配方都有關(guān)系，怎樣通過(guò)設計來(lái)提高每一類(lèi)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(guò)程中我們還創(chuàng )新了不少的研究手段，并運用熟練掌握的高速攝影技術(shù)，對幾百個(gè)品牌的焊條和系列的實(shí)驗焊條進(jìn)行過(guò)觀(guān)察、測試，分析，總結了熔滴過(guò)渡形態(tài)與工藝性的關(guān)系，分析了熔滴過(guò)渡形態(tài)的形成條件，提出各類(lèi)焊條工藝性設計原則，預測和設計焊條工藝性?？傊畱鯓釉O計出具有理想的過(guò)渡形態(tài)的焊條，我系統提出了焊條工藝性設計理論。1998年出版了我的《焊接電弧物理與焊條工藝性設計》一書(shū)，系統地闡述了焊條工藝性設計理論，用它來(lái)指導焊條配方設計。2002年我在這本的基礎上又搞了一本光盤(pán)版專(zhuān)著(zhù)，采用多媒體制作，將各種焊條在焊接過(guò)程中的熔滴和電弧行為飛濺等電弧物理現象的高速攝影影片生動(dòng)、直觀(guān)、表現出來(lái)，一些非常好的經(jīng)典影片被寫(xiě)入光盤(pán)，永久地保存下來(lái)了。

    　　★記者：王教授，說(shuō)到這里，我們想知道，這么大的工作量，有多少人和你一起來(lái)完成？●王教授：2001年我在哈工大焊接系做過(guò)一次學(xué)術(shù)講座，一位年青的教師問(wèn)，這么大的工作量，是多少屆博士生做出來(lái)的？其實(shí)八、九十年代我們還沒(méi)有招博士生，這項工作我累計用了20多年的時(shí)間，有研究生、本科生、和專(zhuān)科生一起來(lái)完成這些工作，當然還有和我一起工作的老師。但是無(wú)論是多少人先后參與過(guò)，幾乎所有有關(guān)電弧物理的實(shí)驗都是在我的指導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?！裢踅淌冢何以?0年代主持的不銹鋼焊條項目，2001年獲國家科技進(jìn)步獎，還有多個(gè)項目獲得省、部的獎項，并取得多項發(fā)明專(zhuān)利。這當然算是成績(jì)，是貢獻。但說(shuō)到對我國焊接材料行業(yè)的貢獻，還是得說(shuō)我的《焊接電弧物理與焊條工藝性設計》這本專(zhuān)著(zhù)，這本專(zhuān)著(zhù)成為焊條生產(chǎn)廠(chǎng)工程技術(shù)人員的重要技術(shù)書(shū)籍，被審定為新材料領(lǐng)域國家高技術(shù)重點(diǎn)圖書(shū)，我國主要焊條生產(chǎn)廠(chǎng)技術(shù)人員幾乎人手一冊。

    　　這本書(shū)是研究解決焊條的工藝性問(wèn)題的，而不解決理化性能問(wèn)題。為什么要在工藝性上下這么大的功夫？因為工藝性是焊條廠(chǎng)最難解決的問(wèn)題。焊條理化性能?chē)矣袠藴?，就結422焊條來(lái)說(shuō)，大小焊條廠(chǎng)在理化性上都能達到標準，而且沒(méi)有一個(gè)用戶(hù)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、高強度和特殊要求的產(chǎn)品，才需要做工藝評定。在市場(chǎng)經(jīng)濟條件下，涉及到焊條生產(chǎn)企業(yè)能否生存的是焊條工藝性問(wèn)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(xiàn)。焊接操作者在使用過(guò)程中知道什么焊條好燒，什么不好燒，但工人不會(huì )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(chǎng)競爭條件下能否生存、立足的產(chǎn)品性能的重要標志。如果，焊條有很好的工藝性能，就能占領(lǐng)市場(chǎng)。

    　　舉個(gè)例子，淄博焊條廠(chǎng)原來(lái)結422焊條的配方成本很高，當然產(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(chǎng)，如果廠(chǎng)里一改變配方，市場(chǎng)馬上就減少，即使配料稍微改變，或僅僅是顏色有變化，用戶(hù)就不認了，這說(shuō)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可的淄博焊條廠(chǎng)的焊條去新疆，其實(shí)新疆就有天山焊條廠(chǎng)，它的結422焊條也不錯，不會(huì )有多大的區別，況且淄博廠(chǎng)的焊條價(jià)格比天山廠(chǎng)的貴，這就是市場(chǎng)對焊條工藝性接受不接受的問(wèn)題了。自上世紀80年代以來(lái)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，推廣焊條工藝性設計的理念和先進(jìn)技術(shù)，推動(dòng)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步?，F在相當一部分焊材企業(yè)從事焊條研究、生產(chǎn)的企業(yè)領(lǐng)導和技術(shù)人員都在我們這里培訓過(guò)，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422焊條，幾百個(gè)焊條廠(chǎng)的產(chǎn)品工藝性有區別嗎？●王教授：肯定是有區別的，只是區別大小的問(wèn)題，這個(gè)區別焊工都能體會(huì )到。因為結422焊條是四種過(guò)渡形式共存的混合過(guò)渡形態(tài)，但過(guò)渡形態(tài)的構成比不一樣，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，但配方比例構成稍微有所區別，選料、配比的微弱變化，原材料來(lái)源、原材料自身特性的細微變化，就可引起熔滴過(guò)渡形態(tài)的構成比例的改變，產(chǎn)品工藝性就會(huì )有微妙變化。提高結422焊條工藝性有一條思路，渣壁過(guò)渡、噴射過(guò)渡越多，粗顆粒短路過(guò)渡和爆炸過(guò)渡越少，工藝性能越好。這就需要調整渣系酸堿度，大理石增加，熔滴越大，過(guò)渡形態(tài)將向短路過(guò)渡方向發(fā)展；加入硅鋁酸鹽后，熔滴就細小，將向渣壁過(guò)渡轉化。掌握了電弧物理的某些原理，就能自覺(jué)地摸索配方規律，解決很多焊條工藝質(zhì)量不高的實(shí)際問(wèn)題。

    　　專(zhuān)訪(fǎng)我國焊接材料專(zhuān)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(gè)方面有突破，一是，以電弧物理為基礎的焊條工藝性設計理論，二是，發(fā)現藥皮含水量對氣孔的影響規律。從二十世紀五十年代成立焊接專(zhuān)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，當氧化性強時(shí)，焊縫出現CO2氣孔，當還原性強時(shí)出現氫氣孔，這幾年大學(xué)里焊接冶金學(xué)使用的教材還講的是這個(gè)理論，這個(gè)理論十分流行，延續了幾十年。但是在實(shí)際運用中卻遇到了問(wèn)題，在二十世紀八十年代，當不銹鋼焊條在電弧物理理論上取得突破時(shí)，渣系由鈦鈣型改造為鈦酸型，焊條實(shí)現渣壁過(guò)渡形態(tài)，但是焊條氣孔的敏感性增大了，實(shí)際焊接時(shí)出現了氣孔，影響了焊條投產(chǎn)使用。用氧化還原理論行不通，通過(guò)反復實(shí)驗，發(fā)現這種焊條的氣孔與藥皮含水量有關(guān)，當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(shí)，焊縫不出現氣孔，而在0.4%左右時(shí)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?xún)?，而解決了焊條的氣孔問(wèn)題。

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

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

    　　為什么結422焊條中的大量水能克服氣孔呢？因為焊接過(guò)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(shí)，氣體又強烈地逸出，熔池像開(kāi)鍋一樣沸騰，熔池中的氣體得以充分逸出，結晶后焊縫則不出現氣孔。而生產(chǎn)結506、結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(shí)氫的來(lái)源減少，氣孔才不會(huì )出現。與結422焊條相反，結506、結507焊條是靠低水分防止氣孔。兩類(lèi)焊條，為克服氣孔，一個(gè)要求必須高水分，一個(gè)要求必須低水分。藥皮含水量對氣孔的影響規律補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(wèn)題。以前焊條行業(yè)，對結422焊條要求做抗大電流實(shí)驗，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(shí)為什么焊條尾部容易出現氣孔？當時(shí)都這樣解釋?zhuān)箅娏鲿r(shí)由于焊條尾部藥皮變紅，造氣劑揮發(fā)掉了，失去了保護，于是焊條末端產(chǎn)生氣孔。我對這個(gè)解釋產(chǎn)生了質(zhì)疑，如果這樣解釋?zhuān)敲匆鉀Q焊條的抗大電流問(wèn)題，只能是加造氣劑了。本來(lái)結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(méi)關(guān)系。其實(shí)氣孔是藥皮含水量的原因，焊接過(guò)程中由于焊條尾段藥皮過(guò)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(gè)重要的工藝性能指標，也是用戶(hù)很看重的。很多技術(shù)人員費很大心血進(jìn)行研究，設法加入更多的造氣成分，但沒(méi)有用，氣孔的產(chǎn)生是因為尾部的水分量不夠，而不是造氣劑少，所以提高焊條抗大電流能力，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(guò)程中蒸發(fā)得很快，焊到焊條尾部時(shí)藥皮水分早已蒸發(fā)掉了，但結晶水至少在800℃以上才能分解，所以在焊條中提高含結晶水的礦物量就能起到作用。如提高含結晶水的白鈮、云母等，減少含水量少的長(cháng)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(wèn)題出發(fā)，找規律、尋本質(zhì)，從理論上分析原因，再解決實(shí)際問(wèn)題，這是一個(gè)從理論到實(shí)踐的科學(xué)研究過(guò)程。

    　　●王教授：對結422焊條提高抗大電流性能，就是要加入結晶水，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)系的規律性，遇到具體問(wèn)題，根據不同情況具體運用，調整焊條配方、制定合理的烘干規范，控制好含水量，就可以做到不出現氣孔。我們的冶金學(xué)教材還在講氧化還原平衡理論。這個(gè)理論是從哪來(lái)的呢？在我的《焊接電弧物理與焊條工藝性設計》書(shū)中的第八章已經(jīng)寫(xiě)到了。二十世紀五十年代，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，因為赤鐵礦氧化性特別強，在配方中要加入大量的錳鐵來(lái)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(gè)渣系下得到了氣孔產(chǎn)生的規律，如果錳鐵含量過(guò)高，會(huì )出現氫氣孔，赤鐵礦含量高，則出現氧化性氣孔。氧化還原氣孔理論引進(jìn)來(lái)沒(méi)有錯，問(wèn)題在于經(jīng)過(guò)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(gè)時(shí)代還沒(méi)有今天的鈦型、鈦鈣型的渣系，氧化還原理論沒(méi)有很好地經(jīng)過(guò)消化，沒(méi)有什么發(fā)展，把它應用到現行的焊條渣系中，自然會(huì )碰壁。

    　　★記者：2005年在蘭州理工大學(xué)召開(kāi)了“焊接健康與安全學(xué)術(shù)與技術(shù)交流會(huì )”，中國機械工程學(xué)會(huì )焊接學(xué)會(huì )討論并通過(guò)恢復了“環(huán)境健康與安全專(zhuān)業(yè)委員會(huì )”。大家從焊工的勞動(dòng)保護、焊接與環(huán)境保護、包括低塵、低毒焊條，以人為本、可持續發(fā)展、和諧發(fā)展這個(gè)角度來(lái)探討問(wèn)題。這其中的問(wèn)題很多和焊接材料有關(guān)，比如，焊接粉塵、低毒、無(wú)鉛焊接等等。在此，請您從焊接材料角度談?wù)勀鷮Νh(huán)境保護問(wèn)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(lái)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(tīng)聽(tīng)您的意見(jiàn)。

    　　●王教授：對這方面的問(wèn)題我也深有感觸，國外更注重這個(gè)問(wèn)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(guò)指導性指標，但還沒(méi)有強制性的標準。二十世紀八、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備，結506、結507焊條的檢測項目中除理化性能外還要做擴散氫和粉塵測試。當時(shí)有一些焊條廠(chǎng)、高校和研究單位還立項搞低塵低毒焊條的研究，也曾取得過(guò)一些研究成果，但到后來(lái)沒(méi)有堅持下來(lái)，原因很多，但說(shuō)到底還是重視不夠。很多工程單位對堿性焊條進(jìn)行驗收時(shí)主要是理化性能和擴散氫測試，粉塵測試基本不做，這說(shuō)明對粉塵相當忽視。但生產(chǎn)一線(xiàn)的工人和技術(shù)人員對這一指標十分關(guān)注。二十世紀八十年代在討論鍋爐焊接規程時(shí)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(mén)與生產(chǎn)一線(xiàn)人員就有爭議，政府管理部門(mén)的意見(jiàn)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(xiàn)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(mén)主要從質(zhì)量上考慮，而對勞動(dòng)者的考慮較少，但焊接生產(chǎn)第一線(xiàn)的人感受就不同了，都知道焊工很苦，八小時(shí)工作下來(lái)，煙塵等對焊工造成的危害非常大。我國東北地區焊接車(chē)間，冬天差不多都是密封的。有個(gè)生產(chǎn)大厚板結構的焊接車(chē)間，他們使用的是超大規格焊條，國家標準最大焊芯直徑是5.6mm，而他們使用的焊條焊芯直徑是8mm的，外徑竟達到11mm，20幾臺焊機一開(kāi)，車(chē)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、管理都未跟上?，F在社會(huì )發(fā)展也越來(lái)越人性化，人們對環(huán)境的保護意識增強了，我是非常支持“環(huán)境健康與安全專(zhuān)業(yè)委員會(huì )”的工作，將環(huán)境健康提到一個(gè)重要的位置，將它作為焦點(diǎn)問(wèn)題來(lái)關(guān)注，這體現我們對環(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，并在一定的條件下進(jìn)行標準化，頒布一定的測試標準和規程，這是這個(gè)委員會(huì )的更高目標。作為焊接材料不僅要有好的理化性，同時(shí)也要有很好的衛生指標。

    　　談到電弧物理，它和衛生指標也是緊密相關(guān)的。電弧物理聯(lián)系著(zhù)焊接工藝性，這其中包括電弧穩定性、飛濺大小、煙塵量、熔化速度和熱效率等問(wèn)題。從電弧物理方面開(kāi)展塵量的研究工作，從中發(fā)現，煙塵與熔滴的行為是緊密相關(guān)的。大熔滴過(guò)渡時(shí)，焊接區域很透明，沒(méi)有煙塵，當爆炸過(guò)渡或者噴射過(guò)渡時(shí)，特別是飛濺產(chǎn)生的時(shí)候，大量的煙塵就也出現了。

    　　★記者：對藥芯焊絲您觀(guān)察過(guò)它的規律嗎？

    　　●王教授：我對許多品牌的藥芯焊絲的熔滴過(guò)渡形態(tài)作了分析研究，發(fā)現規律相似。但是由于焊接時(shí)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。當然對每一種藥芯焊絲的規律還有待進(jìn)行深入的研究，不排除以后跟企業(yè)一起合作開(kāi)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(huì )的“鋼結構焊接國際論壇”上，有更多的人來(lái)關(guān)注環(huán)境健康與安全，會(huì )上可能會(huì )從工藝的角度、從煙塵、噪聲、電磁污染等方面，探討工廠(chǎng)的煙塵治理，焊接材料如何在研制過(guò)程中降低煙塵的產(chǎn)量，對已經(jīng)造成焊工身體損傷時(shí)，如何保護和治療等問(wèn)題?！峨姾笝C》作為專(zhuān)業(yè)的技術(shù)雜志和行業(yè)媒體，當然會(huì )從多角個(gè)度呼吁大家來(lái)重視這個(gè)問(wèn)題。焊接生產(chǎn)與衛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(chǎng)必須增加設備，如吸塵、吸煙、過(guò)濾裝置等，工廠(chǎng)的生產(chǎn)成本會(huì )增加，但即使是增加成本，適當的投入也是應該的、必須的。

    　　●王教授：對這個(gè)問(wèn)題的認識會(huì )隨著(zhù)人們環(huán)保意識的加強得到逐漸改善。如同我們現在的工業(yè)發(fā)展一樣，發(fā)展與治理都需要付出代價(jià)，如果污染以后再治理的話(huà)代價(jià)就更大了，所以現在大力提倡可持續發(fā)展。倡導綠色焊接材料、綠色焊接工藝，形成一個(gè)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(méi)有強制性衛生標準，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(zhuān)業(yè)委員會(huì )”通過(guò)建設和發(fā)展，成立了標準委員會(huì )，制定了相應的標準，逐步走上強制性的軌道。對環(huán)境健康與安全這個(gè)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的CCC認證一樣，通過(guò)改進(jìn)技術(shù)、改進(jìn)設備、改進(jìn)管理，使焊接生產(chǎn)適應環(huán)境的需要、適應社會(huì )發(fā)展的需要。焊接衛生要從材料、工藝、環(huán)境多方入手，綜合治理，“環(huán)境健康與安全專(zhuān)業(yè)委員會(huì )”任重道遠。

    　　★記者：請問(wèn)您現在研究工作的重心是什么？

    　　●王教授：我現在中北大學(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(kāi)展“焊接材料工藝性的設計與評估”課題的研究工作，將漢諾威焊接質(zhì)量分析系統引入到焊接材料工藝性評價(jià)方面來(lái)。目前對焊接材料的焊接工藝性的評價(jià)主要靠人的觀(guān)察和感覺(jué)，有時(shí)三個(gè)焊工中有兩個(gè)焊工感覺(jué)好，那么就說(shuō)這種焊條或者焊絲工藝性好，這如同品酒一樣，沒(méi)有標準，全憑品酒人的感覺(jué)。焊材理化性能由數據來(lái)說(shuō)明，但是操作工藝性沒(méi)有數據，受人的經(jīng)歷和直觀(guān)感覺(jué)的影響，沒(méi)有數據憑證，就會(huì )影響評價(jià)的客觀(guān)性和科學(xué)性。對生產(chǎn)產(chǎn)品的工廠(chǎng)也有影響，如廠(chǎng)家要提高產(chǎn)品工藝水平時(shí)，用什么來(lái)說(shuō)明工藝水平的高低？漢諾威的檢測手段提供了焊接過(guò)程電參數大量豐富的信息、針對某一類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)提取與之相關(guān)的信息，經(jīng)過(guò)二次處理以后，變成簡(jiǎn)單易懂的數據，來(lái)說(shuō)明它的工藝性，我現在做的就是這個(gè)，這是一件很迫切的事。

    　　全國大大小小的焊條廠(chǎng)中就有300多家生產(chǎn)結422焊條，如何評價(jià)這些焊條，如果真的要給這些企業(yè)的焊條工藝性排個(gè)隊，拿什么指標來(lái)評定呢？現在基于漢諾威的手段，對焊接材料進(jìn)行工藝性科學(xué)評定就能夠實(shí)現，它的理論基礎就是電弧物理，用最佳的過(guò)渡形態(tài)實(shí)現的趨勢和程度來(lái)評價(jià)。比如說(shuō)不銹鋼最理想的是渣壁過(guò)渡，最不理想的是短路過(guò)渡，短路過(guò)渡和渣壁過(guò)渡之間是個(gè)混合過(guò)渡，混合過(guò)渡就存在水平問(wèn)題，渣壁過(guò)渡成分越多，工藝質(zhì)量肯定越好，這是已通過(guò)實(shí)際證明的，實(shí)現渣壁過(guò)渡的程度就可以作為一個(gè)評定指標，實(shí)現了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(lèi)別品種繁多，對于每一類(lèi)焊材設計某種分析評定判據，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合起來(lái)，一定要有像你這樣潛心研究電弧物理的專(zhuān)家才能做好，因為您能夠將電、材料、電弧物理、工藝等方面融會(huì )貫通，從現象、理論、實(shí)際等多方面加以分析說(shuō)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(lái)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(zhuān)訪(fǎng)，祝您身體健康！
    轉自：生意社
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