工程建設焊接行業五年發展規劃

(2023—2027年)

 

焊接是金屬加工的基礎性工藝,廣泛應用于工程施工和產品制造各個行業。工程建設焊接是焊接專業應用的重要領域,從新中國建立初期到“十三五”末,隨著我國冶金行業的發展進步,我國金屬材料產量和產能已穩居世界第一,其中粗鋼產量2021年已超過10億噸。伴隨著我國冶金行業的發展和金屬產品的大范圍應用,焊接技術也得到了飛速發展。“十三五”期間我國各行業工程建設總體規模大幅提升,焊接裝備材料水平不斷提高,焊接從業人員隊伍規模日趨擴大,焊接技術創新和工程質量管理成果顯著,為保障工程安全和使用功能提供了堅實的保障。“十四五”是我國全面建成小康社會、實現第一個百年奮斗目標之后,承勢而上開啟建設社會主義現代化國家新征程、向第二個百年目標進軍的第一個五年,也是我國由工程焊接大國向強國邁進的關鍵時期。為貫徹《國務院關于推進建筑業持續健康發展的指導意見》,持續推進和引領工程建設焊接行業創新、高質量發展,特編制本規劃,規劃期為2023—2027年。

 

 

一、工程建設焊接行業發展基礎

(一)工程建設項目成果顯著

“十三五”期間,我國電力建設步伐不斷加快,圍繞“積極發展水電、安全發展核電,加快煤電轉型升級”的思路,開工或建成了一批卓有影響力的工程,2017年7月全面開工建設的白鶴灘水電站、2018年、2019年分別建成投運的AP1000山東省海陽核電一期工程等。火力發電方面,一批1000MW超超臨界火電陸續建成投運。

“十三五”期間石化行業嚴控總量,化解過剩產能,重點建設七大石化產業基地,同時優化增量。在現代煤化工領域、煉油工業領域、長輸管線領域中,建成了400萬噸/年煤間接液化示范項目、惠州煉油二期2200萬噸/年煉油改擴建及100萬噸/年乙烯工程項目400萬噸/年渣油加氫裝置、陜京四線干線輸油工程等具有代表性的工程。

建筑鋼結構領域發展迅速,2021年我國年鋼結構產量已經超過9700萬噸。其中位于北京CBD核心區的“中國尊”是目前世界上8度抗震設防烈度區最高的建筑。橋梁鋼結構快速發展,一批具有重大影響力的橋梁項目陸續建成,全長達55公里的港珠澳大橋2018年開通運營,2018年在中國工程建設焊接協會組織開展的全面焊接質量管理活動成果評價中獲得特等獎。

冶金工程建設圍繞產能置換、搬遷、改造及升級進行發展。寶鋼湛江、山鋼日照、柳鋼防城港、河鋼新唐鋼、豐南縱橫等一批精品基地先后建成投產,一批涉及產能轉移至沿海的項目正在抓緊建設,促進了產業布局更加合理。

(二)焊接技術發展迅速

鋼結構焊接技術圍繞綠色、高效、智能取得較快發展。多絲埋弧焊,集成冷絲復合埋弧焊、免清根埋弧焊等高效工藝得到廣泛應用;超厚板鑄鍛件焊接工藝在超高層、大跨度建筑關鍵受力部位成功應用;焊接模擬分析技術在鋼結構焊接殘余應力及應變定量分析取得大的進展;工廠集成化制造和智能化焊接取得了階段性創新成果;攻克了345/370MPa級耐候橋梁鋼和500MPa、690MPa級超高強橋梁鋼成套焊接技術。解決了鐵路鋼橋不銹鋼-橋梁鋼復合鋼板焊接工藝及超聲波檢測技術;形成了可靠的正交異性鋼橋面大U肋全熔透成套焊接技術。

管道焊接技術向自動化、智能化應用發展。在中俄東線、西氣東輸三線中段和西氣東輸四線等大口徑、高鋼級管道上,管道自動化焊接得到了全面應用。在大坡度山區地段、站場地區,管道自動焊技術也逐漸實現突破。山地柔性內焊機的裝備實現了“從山底到山頂、過熱煨彎管、再從山頂到山底、高質量高效率、不留斷點”的山區全自動焊技術的突破。

核電工程領域的焊接技術成果及其應用取得較大進步。在華龍一號、CAP1400等工程項目上,開發了移動式數控坡口加工設備、自動焊設備、管道內部打磨機器人等關鍵設備,形成了以核級管道自動焊技術、自動相控陣、機器人射線檢測技術為代表的一批先進技術成功應用了數字化BIM正向設計技術、三維模型輕量化、虛擬4D仿真技術。

火力發電領域進一步優化完善了超臨界機組和超超臨界機組主蒸汽管線用鋼SA-213T91、SA335-P91、SA-213T92、SA335-P92的焊接及熱處理工藝,并開始進行更高等級的新一代耐熱鋼焊接技術研究。水利水電工程領域800MPa級水電壓力鋼管用鋼開始規模應用,焊接技術逐步成熟,1000MPa級水利水電高強鋼也開始進入試用階段。

焊接檢測技術及裝備不斷投入應用。為適應智能制造,開展了自動焊在線監測與預測技術研究,奠定了自動焊參數實時反饋與修正,層間檢測的實施基礎。不斷完善焊接接頭強度匹配及殘余應力控制技術。在長輸管線焊接等領域,開展了強度匹配和熱影響區軟化對焊接接頭應變能力的影響規律研究、超聲噴丸技術調整焊接殘余應力的研究,形成了焊接殘余應力模擬分析技術和磁測法連頭應力測試技術。

(三)焊接信息化管理水平不斷提升

焊接信息化技術和管理應用面逐步拓寬。鋼結構視覺焊接機器人系統的研究與應用取得階段性成果,通過焊接電弧傳感和工藝參數試驗研究,構建了多層道焊接參數專家數據庫,多類型鋼構件免示教智能焊接技術逐步成熟;采用5G傳輸技術,開發焊接群控系統,焊接設備互通互聯,初步構建了基于5G群控系統的數字化焊接智能化工廠。

依托自動焊裝備數字化技術的應用和完善,管道焊接建立了針對于自動焊裝備的自動焊遠程焊接監測系統,實現自動焊設備運行狀態的實時監測、焊接參數的遠程實時顯示及記錄、設備的故障判斷和焊接數據在線分析、歷史焊接數據追溯、焊接工藝遠程推送等功能,將現場與基地通過4G/5G網絡建立關聯,進一步實現數據的無障礙聯通。并逐漸形成管道焊接的大數據庫,為智能化的發展提供基礎平臺和數據支持。

核電工程建設中,利用物聯網技術,實現了“人、機、料、法、環”各個環節的信息化數據采集、處理和分析,實現了焊接過程質量、安全、效率、成本的網絡化管理。

(四)焊接人才隊伍建設取得突出成效

“十三五”期間我國共有5名焊接技能人才獲得中華技能大獎稱號,42人獲得全國焊接技術能手,以高鳳林、李萬俊、艾愛國、盧仁峰、周樹春為代表的大國工匠在各行各業成為支撐中國制造快速發展的重要力量,以裴先峰、曾正超、寧顯海、趙脯菠等為代表的世賽選手和未曉朋、程克輝等新一代技能人才正在成長為支撐我國高質量發展的中堅力量。在焊接設備、材料及工程焊接等技術領域也涌現處一批焊接專業理論扎實、工程焊接經驗豐富、扎根焊接一線的焊接工程技術人員,如全國勞動模范、中石化四建公司現代焊接研究所所長李雪梅、四川大西洋焊接材料股份有限公司總工蔣勇等等。焊接科學研究方面,在國內著名高校如清華大學、哈爾濱工業大學、天津大學等,也出現了理論造詣高、科研成果影響大的一批學者。

(五)工程建設焊接標準化改革發展取得階段性成果

2015年3月,國務院下發了《關于印發深化標準化工作改革方案的通知》國發〔2015〕13號,拉開我國標準化改革的序幕。2018年我國新版《中華人民國和國標準化法》、《團體標準管理規定(試行)》開始實施,確立了團體標準的法律地位,加快了先進焊接技術應用成果的標準化進程,搭建了焊接領域的國內標準與國際標準及歐美日等發達國家標準對接交流的平臺,推動了標準互認。

在工程建設焊接標準方面,住建部對全國工程建設標準化工作進行管理,形成“統一管理、分工負責”的工程建設標準管理體制。由國家標準化委員會負責的焊接國家標準,其所屬的專業技術委員會制定了一批與國際標準化組織等效的焊接基礎標準、通用標準,奠定了國家標準與國際標準的對接基礎,對推動焊接相關產品的外貿發展帶來了便利。此外,隨著團體標準的法律地位確立,團體標準發展迅速,為適應市場的需求,包括中國工程建設焊接協會、中國焊接協會以及中國工程建設標準化協會等社會組織陸續制定并頒布了一系列焊接相關團體標準。

盡管工程建設焊接專業在“十三五”及“十四五”的起步階段取得了突出成績,但依然存在一些制約行業高質量發展的突出問題。一是工程焊接質量全過程管理水平還存在差距,部分行業企業管理手段相對落后;二是從業人員隊伍建設不均衡,焊接專業技術人員、檢驗人員隊伍尚未建立起完備的職業培養機制,焊接操作人員隊伍存在技能和職業素質兩極分化現象;三是焊接技術創新的突破性進展較少;四是工程建設焊接的自動化、智能化程度較低。

二、2023-2027發展規劃指導思想、目標

(一)指導思想

深入貫徹黨的二十大精神,以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導,落實《國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標》的要求,加快實施“制造強國、質量強國”戰略,以市場為基礎,以推動工程建設領域焊接技術進步為導向,提高焊接工程質量,推進清潔高效焊接加工工藝的應用,實現綠色生產;強化標準化建設,加快焊接標準國際化進程;加強焊接從業人員隊伍建設,為工程行業的發展提供堅強的技術技能人才保障,為把我國建設成為擁有先進焊接技術的制造業強國做出貢獻。

(二)發展目標

圍繞國家高質量發展戰略,在工程建設焊接領域持續尋求技術突破,自主創新能力進一步提升,推動我國工程建設焊接全面質量管理水平達到國際先進水平。

1.圍繞“十四五”期間國內重點工程建設焊接應用需求,推動提升工程焊接重大裝備、高端焊接材料國產化水平,突破一批制約我國工程建設焊接發展的關鍵焊接技術瓶頸。

2.密切跟蹤智能技術、數字化技術、圖像處理、傳感器技術、大數據計算等技術的發展,促進以工程焊接技術、管理手段從經驗向數字化、信息化、智能化轉變。

3.推動建立多渠道工程焊接從業人員教育、培訓、評價、就業的模式,保障十四五期間工程焊接從業人員有效供給平衡,整體職業能力水平進一步提高。

4.推動焊接健康、安全與環境最新成果的工程應用,提高整個行業的焊接相關的健康、安全與環境意識水平,引導行業構建焊接健康、安全與環境法律、法規、標準體系,降低焊接對從業人員身體健康以及環境的損害。

三、重點任務

(一)開展高性能材料及配套焊接技術應用研究

積極穩妥推動高性能材料應用,開發完善成套焊接技術。在鋼結構領域重點開展:

一、Q690及以上高強鋼焊接工藝、國產化焊材、焊接性能評價研究,形成鋼結構行業高強鋼焊接標準體系;

二、“高原復雜環境高性能橋梁鋼板制造關鍵技術及應用”研究,掌握420~500MPa級耐候橋梁鋼-不銹鋼復合鋼板和500~550MPa級耐候橋梁鋼的綜合應用性能,形成高原復雜惡劣環境條件下,420~500MPa級高性能耐候橋梁鋼與奧氏體不銹鋼復合鋼板和500~550MPa級耐候橋梁鋼焊接關鍵技術,形成接頭綜合性能評價標準。在電力領域,重點開展超(超)臨界火電機組SA-213T92、SA335-P92、G115耐熱鋼的國產化的持續改進研究與應用;在石油化工領域,重點開展耐腐蝕低合金鋼、抗回火脆性鋼、抗氫鋼、低溫及超低溫鋼、雙相不銹鋼等系列焊接成套技術的持續改進研究與應用。

(二)聚焦綠色、高效節能,發展高效節能焊接技術

聚焦綠色、高效節能發展方向,進一步尋求探索高效節能焊接技術,主要方向包括:一是要持續開展激光復合焊工藝、激光焊工藝、自動氬弧根焊技術、焊接機器人焊接工藝的研究與應用。二是要開發焊接領域的視覺識別,軌跡規劃等核心軟硬件,以及焊接電源、激光光源、激光加工頭等焊接設備、部件,擺脫國外技術和國外產品的制約,提高焊接領域產品的競爭力與利潤率。三是在鋼結構領域中,推廣窄間隙高效焊接工藝。針對大型鋼結構的大厚鋼板的焊接需求,積極推動在厚板箱型構件、圓管構件上推廣應用窄間隙MAG、窄間隙埋弧焊工藝,從而實現焊接效率提升2倍以上,耗材和耗能減少70%以上的目標。四是繼續提高無鍍銅焊絲、高強高韌性藥芯焊絲、氣電立焊藥芯焊絲等產品的國產化持續改進研究及推廣應用。

(三)跟蹤“三化”技術發展,推動智能化焊接

1.依托數字化、信息化、智能化手段推動建筑鋼構件工廠集成化制造、智能化焊接制造技術的優化提升。力爭在十四五末,攻克基于視覺的智能自動編程算法及全熔透坡口焊縫機器人焊接工藝,鋼結構智能焊接成套系統研發應用取得突破性進展,在工廠制造階段大面積采用焊接機器人作業。積極推動協同焊接機器人在施工階段的研究和應用。

2.加快推動人工神經網絡、模糊控制等人工智能技術、數字化技術、圖像處理及傳感器技術、高性能CPU芯片等融入焊接技術領域的進程,實現焊縫自動跟蹤、焊接參數自我調整、焊接質量實時監控功能,切實帶動我國焊接的智能化發展和應用。

3.加快焊接數值模擬與虛擬制造的有機結合,改變傳統基于試驗的“理論-試驗-生產”焊接研究應用模式,力爭在“十四五”期間,通過引入快速發展的數值模擬和虛擬制造技術,將焊接研究應用模式轉變為“理論-虛擬-生產”的新模式,推動焊接技術實現由經驗到科學、由定性到定量的飛躍。

4.積極推進無損檢測技術與人工智能、機器學習、建模仿真的不斷融合,向“智能化、數字化和小型化”發展,在繼續提高自動相控陣超聲波為代表的現代檢測技術同時,推動基于人工智能的結構健康監測技術的研究、發展和應用。

(四)實施質量強國戰略,提高工程焊接質量水平

1.繼續積極開展工程建設全面焊接質量管理活動,通過典型工程示范推動行業焊接質量意識的全面提升。通過網絡通信技術、區塊鏈技術構建數據監測與采集控制系統、全過程管理的生產執行系統(MES),將工程管理與焊接過程自動控制一體化,進一步提高焊接“人、機、料、法、環”各個環節的信息化數據采集、處理和分析水平,從而實現了焊接過程質量、安全、效率、成本的信息網絡化管理,實現焊接全過程要素可追溯,提升焊接質量水平。

2.推動工程關鍵共性焊接技術問題的研究,降低工程焊接質量通病發生率。

3.推動完善工程焊接質量監管體系和國家級檢測與評定中心、檢驗檢測認證公共服務平臺建設,提高工程焊接質量全過程控制和全生命周期追溯能力。

(五)實施新時代人才強國戰略,提高焊接從業人員素質

圍繞國家高質量發展需求,積極貫徹落實國家人才強國戰略,逐步建立滿足工程建設需求的高素質焊接從業人員隊伍。

1.繼續加快推動高技能人才隊伍建設。一是通過各級各類技能競賽,為廣大技能人才提供鍛煉成長的平臺;二是積極推動焊接虛擬培訓技術的發展應用,降低技能人才的培訓成本;三是加大對智能焊接人才隊伍培養力度,為智能焊接技術應用提供可靠的人才保證。

2.積極推進焊接專業技術人才隊伍培養機制建設,逐步建立基于我國職業標準框架下、能顧與國際接軌的焊接技術人員執業資格體系。

3.圍繞國家焊接職業人才相關政策導向,積極推動焊工的崗前技能考核評價、職業等級評價以及焊接與切割特種作業人員考核的互認融合。

4.推動全國統一的焊接從業人員信息平臺建設,強化焊接操作人員的執業信息動態管理,逐步解決高素質焊工短缺問題,為工程建設行業高質量發展提供可靠的人才保障。

(六)構建高質量工程焊接標準體系

貫徹落實《國家標準化發展綱要》,堅持需求導向,密切對接經濟和社會需求,構建結構優化、先進合理、工程焊接標準體系,支撐國內統一大市場建設。積極響應國家工程建設焊接標準化的政策要求,參與國家、行業等各類焊接規范、標準的制修訂工作;圍繞數字化、信息化、智能化技術的焊接融合應用,重點建設焊接“三化”標準研制及標準實驗驗證與應用實施、以標準化引領和支撐“三化”焊接技術應用。加快推動工程焊接設計、環保、節能、制造、施工、使用、評估等全生命周期的焊接標準制定。主動參與國際標準化組織的活動,積極主動主導或參與焊接國際標準的制修訂,擴大話語權。

(七)圍繞“雙碳”目標,推動工程焊接節能減排

推動“2030碳達峰、2060碳中和”目標的實現。積極推廣應用高性能鋼,增加高效型材使用,優化節點設計,減少建設施工過程中焊接工程量。促進產學研用協同創新,提高高效率、高性能焊接設備、工藝的應用水平。積極推廣包括無鍍銅焊絲等在內的綠色焊接材料應用。深入宣傳貫徹全面焊接質量管理要求,提升工程建設焊接質量,提高建設工程的服役壽命。

四、規劃實施

(一)加強組織領導

在國家政策指引下,在國家相關部委的指導下,中國工程建設焊接協會作為本規劃的責任部門,建立健全以協會秘書處協調、相關協會各部門積極配合、各分支機構和會員單位細化落實的本規劃實施工作機制,加強對工程建設焊接行業重大戰略問題的研究和審議,推動規劃實施。協會各分支機構是各分支行業的責任部門,各分支機構要切實履行職責,組織協調推動實施。

(二)分解任務落實

協會各分支機構要將本規劃確定主要任務列入本分支機構發展規劃或專項規劃,分解落實目標任務,明確進度安排協調和精心組織實施。各重點會員單位要充分發揮市場主體作用,積極有序推進規劃項目前期論證,保障規劃順利實施。

(三)做好評估調整

規劃實施年度中,每年對規劃執行情況進行回顧、梳理、評估,結合實施情況對規劃任務進行微調。堅持規劃中期評估,對規劃滾動實施提出建議,及時總結經驗、分析問題、制訂對策。規劃確需調整的,由中國工程建設焊接協會修訂后公布。

(四)建立協調機制

建立規劃統籌協調機制,銜接國家規劃與其他行業規劃,協商重大項目布局、規模和時序,建立規劃年度對接制度,開展工程焊接的規劃咨詢評估。加強信息公開,增強信息透明度。建立預警考核機制,開展行業監測預警。整合各分支機構信息數據,加強行業預測分析和預警,規范信息報告和發布制度,為政府決策提供信息支持。建立健全行業信用支撐體系。