В таких областях, как машиностроение, инфраструктура, атомная энергетика и авиакосмическая промышленность, сварка является критически важным процессом для достижения конструкционных соединений. Сварочная проволока, являющаяся основным расходным материалом в процессе сварки, напрямую определяет прочность шва, его коррозионную стойкость и усталостную долговечность благодаря своему составу, точности формирования и стабильности характеристик. Традиционная сварочная проволока имеет значительные ограничения: обычная углеродистая стальная проволока (например, ER50-6) легко подвержена ржавлению во влажной и агрессивной среде; проволока из легированных сплавов (например, нержавеющая сталь) обладает плохой технологической адаптивностью (чувствительна к сварочному току и напряжению); а недостаточная однородность порошка в флюсовой проволоке приводит к пористости сварного шва, превышающей 3%. В последние годы прорывы в оптимизации состава материалов и технологии прецизионного производства способствуют модернизации сварочной проволоки, делая её более адаптивной, надёжной и обладающей индивидуальными функциональными возможностями.

I. Технологические прорывы: от «Базового подключения» до «Улучшения производительности»

1. Настройка состава: адаптация к различным исходным материалам и условиям работы

Целенаправленная оптимизация характеристик сварочной проволоки достигается путём манипуляций с микроэлементами в соответствии с разнообразными требованиями к сварке. Для повышения коррозионной стойкости мы разработали композитные сварочные проволоки «нержавеющая сталь + редкоземельный элемент» (например, H08CrNi2MoA). Добавление 0,1–0,3% Ce и La улучшает размер зерна сварного шва и снижает межкристаллитную коррозию. В растворе хлорида натрия с концентрацией 3,5% скорость коррозии сварного шва на 50% ниже, чем у обычной нержавеющей сварочной проволоки. Эта проволока уже используется для сварки стальных конструкций офшорных платформ. Для высокопрочных применений мы представили «низколегированные высокопрочные сварочные проволоки» (например, ER69-G). Добавление Mn и Ni повышает предел прочности сварного шва до ≥690 МПа и обеспечивает ударную вязкость при низких температурах (-40°C) не менее 47 Дж, что делает их подходящими для сварки несущих конструкций строительной техники (например, стрел экскаваторов).

2. Процесс формования: повышение точности и согласованности

Эта технология преодолевает ограничения традиционного процесса «волочение-отжиг», объединив «многопроходное точное волочение проволоки с онлайн-детекцией дефектов». Лазерный датчик диаметра в режиме реального времени контролирует диаметр проволоки (с точностью ±0,02 мм), что вместе с вихретоковым тестированием позволяет выявлять поверхностные дефекты. Благодаря этому отклонение диаметра проволоки удерживается в пределах ±1%, а шероховатость поверхности Ra не превышает 0,8 мкм, что снижает колебания тока при сварке. Для порошковой проволоки инновационный процесс «двойная спиральная загрузка порошка + вакуумная герметизация» повышает однородность наполнения порошком до более чем 98%, снизив пористость сварного шва с 3% до уровня ниже 0,5%. Данный процесс уже применяется для сварки сосудов под давлением во всех положениях.

3. Функциональная модификация: расширение пригодности для особых условий работы
Специализированные функции могут быть переданы проволоке за счет поверхностных покрытий или корректировки формулы флюсового сердечника. Для сварочных работ при низких температурах (например, на полярных трубопроводах) мы разработали «жаростойкую флюсовую проволоку с низкотемпературной вязкостью» (например, E71T-8-Ni1). В флюсовой сердцевину добавлены никелевый порошок и ферро-титановый сплав, что гарантирует сохранение отличной вязкости сварного шва при -60°C, предотвращая хрупкое растрескивание при низких температурах. Для высокоэффективных сварочных работ мы представили «самозащищенную флюсовую проволоку» (например, E71T-6). Эта проволока исключает необходимость дополнительной газовой защиты. Смесь CO₂ и Ar-газа, образующаяся при горении флюсового сердечника, изолирует воздух, повышая эффективность сварки на 40% по сравнению с проволокой, защищенной газом. Данная проволока подходит для сварки на месте строительства наружной инфраструктуры (например, мостовых опор).

II. Реализация: Охват приложений от «Гражданского производства» до «Высокоточного оборудования»

1. Строительная техника: балансирование износостойкости и высокой прочности

Компоненты с высоким износом, такие как ковши и гусеничные башмаки в строительной технике, требуют сварочной проволоки, сочетающей высокую прочность и износостойкость. Сварка с использованием флюс-сердечниковой проволоки из высокохромистого чугуна (например, YD507Mo) обеспечивает твёрдость сварного шва не менее HRC ≥ 60, при этом износостойкость в три раза превышает показатели обычных углеродистых стальных сварных соединений, что продлевает срок службы до более чем 2000 часов. После внедрения этой проволоки один производитель экскаваторов увеличил интервалы между обслуживанием ковшей с трёх месяцев до 12 месяцев, снизив ежегодные расходы на техническое обслуживание на 600 тысяч юаней.
2. Оборудование для атомной энергетики: коррозионная стойкость и безопасность на первом месте
Трубопроводы и сосуды под давлением для ядерной энергетики предъявляют строгие требования к коррозионной стойкости сварных швов и их безопасности, что требует использования сварочной проволоки из сплава на основе никеля (например, ERNiCrMo-3). Сварные швы, выполненные этой проволокой, демонстрируют превосходную устойчивость к напряжённой коррозионной трещинообразованию в условиях высокотемпературной воды под высоким давлением (320°C, 15 МПа). При использовании процесса погружённой дуговой сварки с узким зазором глубина провара получается равномерной, а коэффициент прохождения контроля на наличие дефектов составляет 100%. Эта проволока уже применялась для сварки парогенераторов на третьей генерации китайской атомной электростанции (Hualong One). 3. Аэрокосмическая отрасль: Лёгкость и совместимость с высокими температурами
Аэрокосмические компоненты (такие как шасси самолетов и корпуса двигателей) в основном изготавливаются из алюминиевых и титановых сплавов, что требует специализированных сварочных проволок. Для сварки алюминиевых сплавов мы разработали «сварочную проволоку на основе алюминия, магния и скандия» (например, ER5356-AlSc). Добавление Sc препятствует росту зерен сварного шва, повышая его прочность на растяжение до ≥300 МПа и снижая деформацию шва на 30% по сравнению с обычной алюминиевой сварочной проволокой. Для сварки титановых сплавов мы используем «чистую титановую сварочную проволоку» (например, ERTi-2) с защитой аргоном, предотвращающей окисление при высоких температурах. Механические свойства сварного шва достигают 95%-ного соответствия основному материалу, что делает его пригодным для сварки легких конструкций в космических аппаратах. III. Тенденции будущего: к «интеллектуальному проектированию + экологичности и эффективности»
В настоящее время отечественная индустрия сварочной проволоки перешла от «массового производства среднего и низкого уровня» к «прорывам на высоком уровне». К 2024 году внутренний рынок сварочной проволоки превысит 20 миллиардов юаней, при этом доля отечественных компонентов в высококлассной сварочной проволоке (такой как сплавы на основе никеля и порошковая проволока) достигнет 55%, а характеристики некоторых продуктов уже соперничают с международными брендами. В будущем, благодаря развитию методов проектирования формул с помощью искусственного интеллекта (быстрому отбору оптимальных компонентов с помощью высокопроизводительных вычислений, что сокращает циклы НИОКР на 60%), внедрению экологически чистых производственных процессов (использованию малодымных и малотоксичных порошковых составов, снижающих выбросы сварочных паров на 40%) и предоставлению индивидуальных услуг (специализированному проектированию сварочной проволоки с учётом базового материала и условий эксплуатации заказчика), сварочная проволока станет ещё более ключевым средством обеспечения качества сварки, поддерживая модернизацию обрабатывающей промышленности в направлении высокой точности, высокой надежности и низкой углеродизации, а также предоставляя основные расходные материалы для независимого контроля за высокотехнологичным оборудованием.