工程建设焊接行业五年发展规划

(2023—2027年)

 

焊接是金属加工的基础性工艺,广泛应用于工程施工和产品制造各个行业。工程建设焊接是焊接专业应用的重要领域,从新中国建立初期到“十三五”末,随着我国冶金行业的发展进步,我国金属材料产量和产能已稳居世界第一,其中粗钢产量2021年已超过10亿吨。伴随着我国冶金行业的发展和金属产品的大范围应用,焊接技术也得到了飞速发展。“十三五”期间我国各行业工程建设总体规模大幅提升,焊接装备材料水平不断提高,焊接从业人员队伍规模日趋扩大,焊接技术创新和工程质量管理成果显著,为保障工程安全和使用功能提供了坚实的保障。“十四五”是我国全面建成小康社会、实现第一个百年奋斗目标之后,承势而上开启建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年目标进军的第一个五年,也是我国由工程焊接大国向强国迈进的关键时期。为贯彻《国务院关于推进建筑业持续健康发展的指导意见》,持续推进和引领工程建设焊接行业创新、高质量发展,特编制本规划,规划期为2023—2027年。

 

 

一、工程建设焊接行业发展基础

(一)工程建设项目成果显著

“十三五”期间,我国电力建设步伐不断加快,围绕“积极发展水电、安全发展核电,加快煤电转型升级”的思路,开工或建成了一批卓有影响力的工程,2017年7月全面开工建设的白鹤滩水电站、2018年、2019年分别建成投运的AP1000山东省海阳核电一期工程等。火力发电方面,一批1000MW超超临界火电陆续建成投运。

“十三五”期间石化行业严控总量,化解过剩产能,重点建设七大石化产业基地,同时优化增量。在现代煤化工领域、炼油工业领域、长输管线领域中,建成了400万吨/年煤间接液化示范项目、惠州炼油二期2200万吨/年炼油改扩建及100万吨/年乙烯工程项目400万吨/年渣油加氢装置、陕京四线干线输油工程等具有代表性的工程。

建筑钢结构领域发展迅速,2021年我国年钢结构产量已经超过9700万吨。其中位于北京CBD核心区的“中国尊”是目前世界上8度抗震设防烈度区最高的建筑。桥梁钢结构快速发展,一批具有重大影响力的桥梁项目陆续建成,全长达55公里的港珠澳大桥2018年开通运营,2018年在中国工程建设焊接协会组织开展的全面焊接质量管理活动成果评价中获得特等奖。

冶金工程建设围绕产能置换、搬迁、改造及升级进行发展。宝钢湛江、山钢日照、柳钢防城港、河钢新唐钢、丰南纵横等一批精品基地先后建成投产,一批涉及产能转移至沿海的项目正在抓紧建设,促进了产业布局更加合理。

(二)焊接技术发展迅速

钢结构焊接技术围绕绿色、高效、智能取得较快发展。多丝埋弧焊,集成冷丝复合埋弧焊、免清根埋弧焊等高效工艺得到广泛应用;超厚板铸锻件焊接工艺在超高层、大跨度建筑关键受力部位成功应用;焊接模拟分析技术在钢结构焊接残余应力及应变定量分析取得大的进展;工厂集成化制造和智能化焊接取得了阶段性创新成果;攻克了345/370MPa级耐候桥梁钢和500MPa、690MPa级超高强桥梁钢成套焊接技术。解决了铁路钢桥不锈钢-桥梁钢复合钢板焊接工艺及超声波检测技术;形成了可靠的正交异性钢桥面大U肋全熔透成套焊接技术。

管道焊接技术向自动化、智能化应用发展。在中俄东线、西气东输三线中段和西气东输四线等大口径、高钢级管道上,管道自动化焊接得到了全面应用。在大坡度山区地段、站场地区,管道自动焊技术也逐渐实现突破。山地柔性内焊机的装备实现了“从山底到山顶、过热煨弯管、再从山顶到山底、高质量高效率、不留断点”的山区全自动焊技术的突破。

核电工程领域的焊接技术成果及其应用取得较大进步。在华龙一号、CAP1400等工程项目上,开发了移动式数控坡口加工设备、自动焊设备、管道内部打磨机器人等关键设备,形成了以核级管道自动焊技术、自动相控阵、机器人射线检测技术为代表的一批先进技术成功应用了数字化BIM正向设计技术、三维模型轻量化、虚拟4D仿真技术。

火力发电领域进一步优化完善了超临界机组和超超临界机组主蒸汽管线用钢SA-213T91、SA335-P91、SA-213T92、SA335-P92的焊接及热处理工艺,并开始进行更高等级的新一代耐热钢焊接技术研究。水利水电工程领域800MPa级水电压力钢管用钢开始规模应用,焊接技术逐步成熟,1000MPa级水利水电高强钢也开始进入试用阶段。

焊接检测技术及装备不断投入应用。为适应智能制造,开展了自动焊在线监测与预测技术研究,奠定了自动焊参数实时反馈与修正,层间检测的实施基础。不断完善焊接接头强度匹配及残余应力控制技术。在长输管线焊接等领域,开展了强度匹配和热影响区软化对焊接接头应变能力的影响规律研究、超声喷丸技术调整焊接残余应力的研究,形成了焊接残余应力模拟分析技术和磁测法连头应力测试技术。

(三)焊接信息化管理水平不断提升

焊接信息化技术和管理应用面逐步拓宽。钢结构视觉焊接机器人系统的研究与应用取得阶段性成果,通过焊接电弧传感和工艺参数试验研究,构建了多层道焊接参数专家数据库,多类型钢构件免示教智能焊接技术逐步成熟;采用5G传输技术,开发焊接群控系统,焊接设备互通互联,初步构建了基于5G群控系统的数字化焊接智能化工厂。

依托自动焊装备数字化技术的应用和完善,管道焊接建立了针对于自动焊装备的自动焊远程焊接监测系统,实现自动焊设备运行状态的实时监测、焊接参数的远程实时显示及记录、设备的故障判断和焊接数据在线分析、历史焊接数据追溯、焊接工艺远程推送等功能,将现场与基地通过4G/5G网络建立关联,进一步实现数据的无障碍联通。并逐渐形成管道焊接的大数据库,为智能化的发展提供基础平台和数据支持。

核电工程建设中,利用物联网技术,实现了“人、机、料、法、环”各个环节的信息化数据采集、处理和分析,实现了焊接过程质量、安全、效率、成本的网络化管理。

(四)焊接人才队伍建设取得突出成效

“十三五”期间我国共有5名焊接技能人才获得中华技能大奖称号,42人获得全国焊接技术能手,以高凤林、李万俊、艾爱国、卢仁峰、周树春为代表的大国工匠在各行各业成为支撑中国制造快速发展的重要力量,以裴先峰、曾正超、宁显海、赵脯菠等为代表的世赛选手和未晓朋、程克辉等新一代技能人才正在成长为支撑我国高质量发展的中坚力量。在焊接设备、材料及工程焊接等技术领域也涌现处一批焊接专业理论扎实、工程焊接经验丰富、扎根焊接一线的焊接工程技术人员,如全国劳动模范、中石化四建公司现代焊接研究所所长李雪梅、四川大西洋焊接材料股份有限公司总工蒋勇等等。焊接科学研究方面,在国内著名高校如清华大学、哈尔滨工业大学、天津大学等,也出现了理论造诣高、科研成果影响大的一批学者。

(五)工程建设焊接标准化改革发展取得阶段性成果

2015年3月,国务院下发了《关于印发深化标准化工作改革方案的通知》国发〔2015〕13号,拉开我国标准化改革的序幕。2018年我国新版《中华人民国和国标准化法》、《团体标准管理规定(试行)》开始实施,确立了团体标准的法律地位,加快了先进焊接技术应用成果的标准化进程,搭建了焊接领域的国内标准与国际标准及欧美日等发达国家标准对接交流的平台,推动了标准互认。

在工程建设焊接标准方面,住建部对全国工程建设标准化工作进行管理,形成“统一管理、分工负责”的工程建设标准管理体制。由国家标准化委员会负责的焊接国家标准,其所属的专业技术委员会制定了一批与国际标准化组织等效的焊接基础标准、通用标准,奠定了国家标准与国际标准的对接基础,对推动焊接相关产品的外贸发展带来了便利。此外,随着团体标准的法律地位确立,团体标准发展迅速,为适应市场的需求,包括中国工程建设焊接协会、中国焊接协会以及中国工程建设标准化协会等社会组织陆续制定并颁布了一系列焊接相关团体标准。

尽管工程建设焊接专业在“十三五”及“十四五”的起步阶段取得了突出成绩,但依然存在一些制约行业高质量发展的突出问题。一是工程焊接质量全过程管理水平还存在差距,部分行业企业管理手段相对落后;二是从业人员队伍建设不均衡,焊接专业技术人员、检验人员队伍尚未建立起完备的职业培养机制,焊接操作人员队伍存在技能和职业素质两极分化现象;三是焊接技术创新的突破性进展较少;四是工程建设焊接的自动化、智能化程度较低。

二、2023-2027发展规划指导思想、目标

(一)指导思想

深入贯彻党的二十大精神,以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,落实《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标》的要求,加快实施“制造强国、质量强国”战略,以市场为基础,以推动工程建设领域焊接技术进步为导向,提高焊接工程质量,推进清洁高效焊接加工工艺的应用,实现绿色生产;强化标准化建设,加快焊接标准国际化进程;加强焊接从业人员队伍建设,为工程行业的发展提供坚强的技术技能人才保障,为把我国建设成为拥有先进焊接技术的制造业强国做出贡献。

(二)发展目标

围绕国家高质量发展战略,在工程建设焊接领域持续寻求技术突破,自主创新能力进一步提升,推动我国工程建设焊接全面质量管理水平达到国际先进水平。

1.围绕“十四五”期间国内重点工程建设焊接应用需求,推动提升工程焊接重大装备、高端焊接材料国产化水平,突破一批制约我国工程建设焊接发展的关键焊接技术瓶颈。

2.密切跟踪智能技术、数字化技术、图像处理、传感器技术、大数据计算等技术的发展,促进以工程焊接技术、管理手段从经验向数字化、信息化、智能化转变。

3.推动建立多渠道工程焊接从业人员教育、培训、评价、就业的模式,保障十四五期间工程焊接从业人员有效供给平衡,整体职业能力水平进一步提高。

4.推动焊接健康、安全与环境最新成果的工程应用,提高整个行业的焊接相关的健康、安全与环境意识水平,引导行业构建焊接健康、安全与环境法律、法规、标准体系,降低焊接对从业人员身体健康以及环境的损害。

三、重点任务

(一)开展高性能材料及配套焊接技术应用研究

积极稳妥推动高性能材料应用,开发完善成套焊接技术。在钢结构领域重点开展:

一、Q690及以上高强钢焊接工艺、国产化焊材、焊接性能评价研究,形成钢结构行业高强钢焊接标准体系;

二、“高原复杂环境高性能桥梁钢板制造关键技术及应用”研究,掌握420~500MPa级耐候桥梁钢-不锈钢复合钢板和500~550MPa级耐候桥梁钢的综合应用性能,形成高原复杂恶劣环境条件下,420~500MPa级高性能耐候桥梁钢与奥氏体不锈钢复合钢板和500~550MPa级耐候桥梁钢焊接关键技术,形成接头综合性能评价标准。在电力领域,重点开展超(超)临界火电机组SA-213T92、SA335-P92、G115耐热钢的国产化的持续改进研究与应用;在石油化工领域,重点开展耐腐蚀低合金钢、抗回火脆性钢、抗氢钢、低温及超低温钢、双相不锈钢等系列焊接成套技术的持续改进研究与应用。

(二)聚焦绿色、高效节能,发展高效节能焊接技术

聚焦绿色、高效节能发展方向,进一步寻求探索高效节能焊接技术,主要方向包括:一是要持续开展激光复合焊工艺、激光焊工艺、自动氩弧根焊技术、焊接机器人焊接工艺的研究与应用。二是要开发焊接领域的视觉识别,轨迹规划等核心软硬件,以及焊接电源、激光光源、激光加工头等焊接设备、部件,摆脱国外技术和国外产品的制约,提高焊接领域产品的竞争力与利润率。三是在钢结构领域中,推广窄间隙高效焊接工艺。针对大型钢结构的大厚钢板的焊接需求,积极推动在厚板箱型构件、圆管构件上推广应用窄间隙MAG、窄间隙埋弧焊工艺,从而实现焊接效率提升2倍以上,耗材和耗能减少70%以上的目标。四是继续提高无镀铜焊丝、高强高韧性药芯焊丝、气电立焊药芯焊丝等产品的国产化持续改进研究及推广应用。

(三)跟踪“三化”技术发展,推动智能化焊接

1.依托数字化、信息化、智能化手段推动建筑钢构件工厂集成化制造、智能化焊接制造技术的优化提升。力争在十四五末,攻克基于视觉的智能自动编程算法及全熔透坡口焊缝机器人焊接工艺,钢结构智能焊接成套系统研发应用取得突破性进展,在工厂制造阶段大面积采用焊接机器人作业。积极推动协同焊接机器人在施工阶段的研究和应用。

2.加快推动人工神经网络、模糊控制等人工智能技术、数字化技术、图像处理及传感器技术、高性能CPU芯片等融入焊接技术领域的进程,实现焊缝自动跟踪、焊接参数自我调整、焊接质量实时监控功能,切实带动我国焊接的智能化发展和应用。

3.加快焊接数值模拟与虚拟制造的有机结合,改变传统基于试验的“理论-试验-生产”焊接研究应用模式,力争在“十四五”期间,通过引入快速发展的数值模拟和虚拟制造技术,将焊接研究应用模式转变为“理论-虚拟-生产”的新模式,推动焊接技术实现由经验到科学、由定性到定量的飞跃。

4.积极推进无损检测技术与人工智能、机器学习、建模仿真的不断融合,向“智能化、数字化和小型化”发展,在继续提高自动相控阵超声波为代表的现代检测技术同时,推动基于人工智能的结构健康监测技术的研究、发展和应用。

(四)实施质量强国战略,提高工程焊接质量水平

1.继续积极开展工程建设全面焊接质量管理活动,通过典型工程示范推动行业焊接质量意识的全面提升。通过网络通信技术、区块链技术构建数据监测与采集控制系统、全过程管理的生产执行系统(MES),将工程管理与焊接过程自动控制一体化,进一步提高焊接“人、机、料、法、环”各个环节的信息化数据采集、处理和分析水平,从而实现了焊接过程质量、安全、效率、成本的信息网络化管理,实现焊接全过程要素可追溯,提升焊接质量水平。

2.推动工程关键共性焊接技术问题的研究,降低工程焊接质量通病发生率。

3.推动完善工程焊接质量监管体系和国家级检测与评定中心、检验检测认证公共服务平台建设,提高工程焊接质量全过程控制和全生命周期追溯能力。

(五)实施新时代人才强国战略,提高焊接从业人员素质

围绕国家高质量发展需求,积极贯彻落实国家人才强国战略,逐步建立满足工程建设需求的高素质焊接从业人员队伍。

1.继续加快推动高技能人才队伍建设。一是通过各级各类技能竞赛,为广大技能人才提供锻炼成长的平台;二是积极推动焊接虚拟培训技术的发展应用,降低技能人才的培训成本;三是加大对智能焊接人才队伍培养力度,为智能焊接技术应用提供可靠的人才保证。

2.积极推进焊接专业技术人才队伍培养机制建设,逐步建立基于我国职业标准框架下、能顾与国际接轨的焊接技术人员执业资格体系。

3.围绕国家焊接职业人才相关政策导向,积极推动焊工的岗前技能考核评价、职业等级评价以及焊接与切割特种作业人员考核的互认融合。

4.推动全国统一的焊接从业人员信息平台建设,强化焊接操作人员的执业信息动态管理,逐步解决高素质焊工短缺问题,为工程建设行业高质量发展提供可靠的人才保障。

(六)构建高质量工程焊接标准体系

贯彻落实《国家标准化发展纲要》,坚持需求导向,密切对接经济和社会需求,构建结构优化、先进合理、工程焊接标准体系,支撑国内统一大市场建设。积极响应国家工程建设焊接标准化的政策要求,参与国家、行业等各类焊接规范、标准的制修订工作;围绕数字化、信息化、智能化技术的焊接融合应用,重点建设焊接“三化”标准研制及标准实验验证与应用实施、以标准化引领和支撑“三化”焊接技术应用。加快推动工程焊接设计、环保、节能、制造、施工、使用、评估等全生命周期的焊接标准制定。主动参与国际标准化组织的活动,积极主动主导或参与焊接国际标准的制修订,扩大话语权。

(七)围绕“双碳”目标,推动工程焊接节能减排

推动“2030碳达峰、2060碳中和”目标的实现。积极推广应用高性能钢,增加高效型材使用,优化节点设计,减少建设施工过程中焊接工程量。促进产学研用协同创新,提高高效率、高性能焊接设备、工艺的应用水平。积极推广包括无镀铜焊丝等在内的绿色焊接材料应用。深入宣传贯彻全面焊接质量管理要求,提升工程建设焊接质量,提高建设工程的服役寿命。

四、规划实施

(一)加强组织领导

在国家政策指引下,在国家相关部委的指导下,中国工程建设焊接协会作为本规划的责任部门,建立健全以协会秘书处协调、相关协会各部门积极配合、各分支机构和会员单位细化落实的本规划实施工作机制,加强对工程建设焊接行业重大战略问题的研究和审议,推动规划实施。协会各分支机构是各分支行业的责任部门,各分支机构要切实履行职责,组织协调推动实施。

(二)分解任务落实

协会各分支机构要将本规划确定主要任务列入本分支机构发展规划或专项规划,分解落实目标任务,明确进度安排协调和精心组织实施。各重点会员单位要充分发挥市场主体作用,积极有序推进规划项目前期论证,保障规划顺利实施。

(三)做好评估调整

规划实施年度中,每年对规划执行情况进行回顾、梳理、评估,结合实施情况对规划任务进行微调。坚持规划中期评估,对规划滚动实施提出建议,及时总结经验、分析问题、制订对策。规划确需调整的,由中国工程建设焊接协会修订后公布。

(四)建立协调机制

建立规划统筹协调机制,衔接国家规划与其他行业规划,协商重大项目布局、规模和时序,建立规划年度对接制度,开展工程焊接的规划咨询评估。加强信息公开,增强信息透明度。建立预警考核机制,开展行业监测预警。整合各分支机构信息数据,加强行业预测分析和预警,规范信息报告和发布制度,为政府决策提供信息支持。建立健全行业信用支撑体系。