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技术篇3

第1章 钎焊与特种连接3

1.1 钎焊及特种连接技术发展概况3

1.1.1 技术发展3

1.1.2 钎焊及特种连接专业委员会学术活动4

1.2 国家级研发平台6

1.2.1 先进焊接与连接国家重点实验室6

1.2.2 新型钎焊材料与技术国家重点实验室6

1.3 应用基础研究成果7

1.3.1 部分代表性的研究成果7

1.3.2 专著9

1.4 重大技术成果10

1.4.1 专利10

1.4.2 成果获奖10

1.5 钎焊及特种连接专业委员会国际交流13

参考文献16

第2章 焊接性及焊接材料18

2.1 中国钢铁工业的发展18

2.2 材料的焊接性20

2.2.1 合金结构钢的焊接性20

2.2.2 微合金钢的焊接性21

2.2.3 耐热钢的焊接性22

2.2.4 镍基合金23

2.3 焊接材料24

2.3.1 国内焊接材料发展现状24

2.3.2 焊接冶金理论的完善和发展25

参考文献27

第3章 压力焊方法及设备28

3.1 概述28

3.2 电阻焊机理及工艺研究进展28

3.2.1 电阻焊新工艺28

3.2.2 新型工业材料电阻焊机理及工艺29

3.2.3 电阻焊过程数值模拟30

3.3 电阻焊设备及控制技术进展30

3.3.1 电阻焊电源与设备30

3.3.2 电阻焊质量实时控制31

3.4 摩擦焊机理及工艺研究进展33

3.4.1 常规摩擦焊机理及工艺33

3.4.2 搅拌摩擦焊机理及工艺34

3.4.3 复合搅拌摩擦焊技术的创新发展35

3.5 摩擦焊设备发展进程37

3.5.1 连续驱动摩擦焊设备的发展及应用37

3.5.2 惯性摩擦焊设备的发展及应用38

3.5.3 径向摩擦焊设备的发展及应用40

3.5.4 线性摩擦焊设备的发展及应用41

3.5.5 搅拌摩擦焊设备的发展及应用41

参考文献43

第4章 高能束及特种焊接44

4.1 高能束流焊接44

4.1.1 概述44

4.1.2 高能束流焊接基础研究45

4.1.3 材料焊接性研究50

4.1.4 高能束流焊接工艺技术进展53

4.1.5 高能束流焊接装备技术59

4.2 特种焊63

4.2.1 爆炸焊63

4.2.2 超声波焊接70

参考文献77

第5章 焊接检验与质量保证79

5.1 焊接检验技术研究与应用79

5.1.1 技术研究与开发79

5.1.2 焊接检验技术在典型焊接产品检验中的应用79

5.2 焊接生产的质量保证82

5.2.1 质量保证体系的建立与发展82

5.2.2 质量体系标准的应用83

5.2.3 质量认证助推焊接企业走向世界85

参考文献86

第6章 焊接结构87

6.1 概述87

6.2 焊接残余应力与变形87

6.2.1 焊接应力与变形的基本理论87

6.2.2 厚壁结构焊接残余应力测试88

6.2.3 焊接应力变形高效有限元计算88

6.2.4 随焊冲击碾压法89

6.2.5 随焊旋转挤压法89

6.2.6 随焊电磁冲击法90

6.2.7 搅拌摩擦焊应力与变形分析91

6.3 焊接接头的等承载设计91

6.3.1 焊接接头“等承载”思想的提出91

6.3.2 承受静拉伸载荷时对接接头的等承载设计92

6.3.3 承受静弯曲载荷时的对接接头等承载设计93

6.3.4 基于断裂参量K因子的焊接接头等承载设计94

6.3.5 关于动载荷条件下的等承载焊接接头设计问题94

6.4 焊接结构的失效与评估95

6.4.1 焊接结构断裂评定95

6.4.2 焊接接头疲劳评估与延寿97

6.4.3 焊接结构蠕变失效与断裂评估99

参考文献108

第7章 熔化焊110

7.1 大功率固体激光-熔化极双电弧复合焊接技术及装备110

7.2 超声复合电弧方法及物理特性研究111

7.3 超音频方波大功率脉冲焊接电源技术及装备112

7.4 变极性等离子弧穿孔焊接工艺及装备113

7.5 摆动电弧窄间隙横焊技术114

7.6 磁控电弧窄间隙焊接方法及装备115

7.7 特厚结构双丝窄间隙自动埋弧焊技术116

7.8 百万千瓦级先进电站汽轮机转子的焊接制造117

7.9 航天运载器大型关键构件数字化弧焊系统装备119

7.10 海底管道干式高气压环境焊接技术及装备120

7.11 核电导流环复杂曲面异种材料自动堆焊技术及设备122

7.12 油气输送钢管数字化焊接成套技术装备123

7.13 水下湿法焊接熔滴过渡X射线高速成像系统及特征信息获取方法124

参考文献125

第8章 计算机辅助焊接工程129

8.1 概述129

8.2 焊接物理与工艺过程的数值模拟129

8.2.1 电弧物理129

8.2.2 等离子弧-熔池-小孔的一体化模型130

8.2.3 等离子弧焊接熔池的穿孔过程131

8.2.4 激光焊接过程132

8.2.5 激光-GMAW复合热源焊接132

8.2.6 搅拌摩擦焊的产热、传热与材料流动134

8.3 焊接接头的组织模拟与预测137

8.3.1 焊接熔池凝固过程模拟137

8.3.2 焊接热影响区晶粒生长计算138

8.4 焊接残余应力与变形的数值分析139

8.4.1 核电设备典型焊接接头中的残余应力139

8.4.2 异种钢焊接接头的残余应力数值模拟140

8.4.3 建筑钢结构中箱型梁结构的焊接残余应力理论预测140

8.4.4 核电转子焊接残余应力的数值模拟141

8.4.5 固有应变法预测焊接变形141

8.4.6 薄板结构中因焊接引起的屈曲变形（波浪变形）142

8.4.7 固有应变法预测非对称曲面结构的焊接变形142

8.4.8 汽车车门的焊接变形数值模拟143

8.5 计算机辅助焊接应用软件143

8.5.1 焊接基础数据共享143

8.5.2 焊接性分析与预测143

8.5.3 焊接专家系统与知识工程144

8.5.4 智能化焊接办公系统144

8.6 焊接过程计算机检测144

8.6.1 基于单一传感器的背面小孔与熔池同步检测145

8.6.2 激光焊接过程的视觉检测146

8.6.3 GMAW熔池流动速度的实时检测147

8.6.4 GTAW熔池表面三维恢复及熔透状态预测148

8.7 数字化焊接制造149

8.7.1 面向“互联网＋”的智慧焊接系统149

8.7.2 数字化焊接车间149

参考文献151

第9章 智能化焊接机器人技术153

9.1 概述153

9.2 焊接智能化及机器人焊接研究现状154

9.2.1 智能化焊接技术154

9.2.2 智能化机器人焊接技术及系统155

9.3 焊接多智能体及焊接智能车间159

9.4 焊接机器人系统工程160

9.5 机器人与自动化专业委员会发展概况164

参考文献165

第10章 电子工业中的焊接技术166

10.1 芯片超声引线键合技术166

10.2 晶圆键合技术169

10.3 电子组装软钎焊技术171

10.4 熔化微连接技术175

10.5 纳米连接技术176

10.6 微互连焊点可靠性及失效181

参考文献183

第11章 焊接环境、健康与安全185

11.1 焊接EHS的发展185

11.1.1 现状185

11.1.2 趋势185

11.2 焊接EHS法律、法规与标准186

11.2.1 现状186

11.2.2 差距187

11.3 焊接整体防护新产品与新成果188

11.3.1 厂房整体防护新产品188

11.3.2 焊接整体防护新成果189

11.4 焊接局部防护新产品与新成果190

11.4.1 焊接面罩191

11.4.2 焊接防护口罩192

11.4.3 焊接防护服193

11.4.4 焊接防护手套193

11.4.5 其他防护用品194

11.5 焊接EHS学术研究进展194

11.5.1 电弧焊烟尘研究194

11.5.2 电弧焊有害气体研究195

11.5.3 电弧焊弧光研究195

11.5.4 重金属污染研究196

11.5.5 碳弧气刨污染研究196

11.5.6 电磁污染研究197

11.5.7 焊接材料与环境协调性研究197

11.6 焊接EHS总结与展望197

11.6.1 现状和存在的问题197

11.6.2 对未来发展的建议198

11.6.3 展望198

参考文献198

应用篇203

第12章 发电设备制造安装中的焊接结构与技术203

12.1 我国发电行业的发展203

12.2 发电设备制造技术发展204

12.2.1 火电设备技术发展204

12.2.2 水电设备技术发展204

12.2.3 核电设备技术发展204

12.3 发电设备材料发展205

12.3.1 火电设备材料发展205

12.3.2 水轮机、水轮发电机、汽轮发电机材料发展205

12.3.3 核电设备材料发展205

12.4 焊接结构与技术206

12.4.1 火电设备焊接结构与技术206

12.4.2 水电设备焊接结构与技术209

12.4.3 核电设备焊接结构与技术214

参考文献222

第13章 重型机械装备制造中的焊接结构与技术224

13.1 重型机械装备发展概述224

13.2 重型机械装备的发展224

13.2.1 起重机的发展224

13.2.2 大型矿用挖掘机的发展236

13.2.3 架桥机的发展236

13.2.4 盾构机的发展239

13.3 重型机械装备制造中材料的发展241

13.3.1 钢结构新材料的研发241

13.3.2 焊接材料的研发241

13.4 重型机械装备制造中焊接新设备的应用244

13.4.1 焊接备料装备的应用244

13.4.2 焊接新设备的推广应用245

参考文献248

第14章 油田与管道建设中的焊接技术249

14.1 长输管道焊接技术249

14.1.1 焊条电弧焊技术249

14.1.2 手工半自动焊技术249

14.1.3 管道全位置自动焊技术与装备250

14.2 石油化工工艺管道焊接技术256

14.2.1 焊条电弧焊技术256

14.2.2 半自动焊技术256

14.2.3 自动焊技术257

14.3 海洋管道工程焊接技术258

14.3.1 海洋管道工程焊接技术特点258

14.3.2 海洋管道施工工艺流程258

14.3.3 焊接工艺方法258

14.3.4 工程应用259

参考文献259

第15章 汽车制造中的焊接技术261

15.1 车身焊装261

15.1.1 车身结构与材料261

15.1.2 车身焊装生产线261

15.1.3 车身制造中的焊接技术263

15.2 汽车零部件焊接267

15.2.1 汽车车身件焊接267

15.2.2 汽车内饰件焊接271

15.2.3 汽车底盘件焊接273

15.3 激光焊技术在汽车制造中的应用274

15.3.1 激光拼焊板技术274

15.3.2 汽车车身激光焊275

15.3.3 新能源汽车动力电池的激光焊275

第16章 机车车辆制造及铁道建设中的焊接技术279

16.1 概述279

16.1.1 机车车辆制造中焊接技术的发展概况279

16.1.2 铁道建设中钢轨焊接技术的发展概况279

16.2 机车制造中的焊接技术279

16.2.1 内燃机车制造中的焊接技术279

16.2.2 电力机车制造中的焊接技术280

16.3 客运车辆制造中的焊接技术281

16.3.1 高速动车组制造中的焊接技术281

16.3.2 城市轨道客车制造中的焊接技术284

16.3.3 先进焊接与检测技术在客车车辆制造中的应用285

16.4 货运车辆制造中的焊接技术291

16.4.1 重载提速货车制造中的焊接技术291

16.4.2 先进焊接技术在货车车辆制造中的应用292

16.5 铁道建设中的钢轨焊接技术293

16.5.1 无缝线路钢轨焊接技术293

16.5.2 铁路道岔中钢轨与辙叉焊接技术294

参考文献295

第17章 造船与海洋工程建设中的焊接技术297

17.1 概述297

17.1.1 主要运输船舶概述297

17.1.2 海洋工程装备发展概述301

17.2 造船与海洋工程建造中焊接技术的发展303

17.2.1 焊接材料及其应用303

17.2.2 焊接新工艺和新装备的应用305

参考文献311

第18章 建筑工程建设中的焊接结构与技术312

18.1 概述312

18.2 建筑钢结构的发展历程312

18.2.1 特殊结构312

18.2.2 超高层建筑314

18.2.3 大跨度结构317

18.2.4 高耸结构320

18.3 建筑钢结构焊接技术321

18.3.1 焊接方法321

18.3.2 焊接设备322

18.3.3 高强度钢焊接技术322

18.3.4 铸钢和铸钢节点的焊接技术322

18.3.5 标准规范的编制与修订323

参考文献324

第19章 航天器制造中的焊接技术及应用325

19.1 运载火箭贮箱焊接技术及应用325

19.1.1 运载火箭贮箱简介325

19.1.2 运载火箭贮箱焊接技术研究及应用325

19.2 发动机焊接技术及应用328

19.2.1 发动机简介328

19.2.2 发动机焊接技术研究及应用329

19.3 增压输送系统焊接技术及应用332

19.3.1 增压输送系统简介332

19.3.2 增压系统焊接技术研究及应用333

19.4 载人航天系统焊接技术及应用337

19.4.1 载人航天系统产品介绍337

19.4.2 载人航天系统焊接技术研究及应用337

19.5 卫星系统焊接技术及应用341

19.5.1 卫星系统简介341

19.5.2 卫星焊接技术研究及应用341

参考文献344

第20章 航空制造工程中的焊接技术346

20.1 概述346

20.2 飞机典型构件的焊接347

20.2.1 起落架的焊接347

20.2.2 油箱焊接348

20.2.3 大厚度承力隔框的焊接349

20.2.4 后机身带筋壁板穿透焊及双弧焊354

20.2.5 金属蜂窝夹层结构355

20.2.6 钛合金后机身带筋壁板激光焊接358

20.3 发动机典型构件的焊接361

20.3.1 燃烧室的焊接361

20.3.2 机匣类组合件的焊接363

20.3.3 加力燃烧室的焊接364

20.3.4 火焰稳定器的焊接365

20.3.5 盘轴类零件的焊接366

20.3.6 导管的焊接367

20.4 航空结构中的新型焊接技术368

20.4.1 真空电子束钎焊技术368

20.4.2 真空电弧钎焊技术368

20.4.3 过渡液相扩散焊技术370

20.4.4 放电等离子弧扩散焊技术372

20.4.5 线性摩擦焊技术373

20.4.6 搅拌摩擦焊技术378

第21章 压力容器制造中的焊接技术381

21.1 概述381

21.2 压力容器行业中焊接技术的发展概况384

21.2.1 压力容器制造中的窄间隙自动焊技术384

21.2.2 压力容器制造中的堆焊技术385

21.2.3 接管马鞍形焊缝的自动焊接技术387

21.2.4 管子-管板全位置焊接技术387

21.2.5 大型容器现场焊接技术388

21.2.6 其他焊接技术389

21.3 典型的压力容器产品390

21.3.1 尿素合成塔390

21.3.2 四合一连续重整反应器390

21.3.3 加氢反应器391

21.3.4 大型球形储罐391

21.3.5 螺纹锁紧式高压换热器392

21.3.6 费托合成反应器392

21.3.7 气化炉392

21.3.8 其他产品392

21.4 发展趋势396

参考文献396

第22章 桥梁建造中的焊接技术398

22.1 钢桥发展概述398

22.1.1 铁路钢桥的发展398

22.1.2 公路钢桥的发展400

22.1.3 我国承建的国外钢桥405

22.2 钢桥建造中焊接技术的发展407

22.2.1 新材料的研发407

22.2.2 焊接新工艺和新装备的应用409

参考文献412

第23章 堆焊及再制造413

23.1 堆焊技术发展历程及现状413

23.1.1 堆焊材料的发展413

23.1.2 堆焊工艺的发展416

23.2 堆焊技术在制造和再制造中的应用417

23.2.1 钢铁行业417

23.2.2 水泥行业425

参考文献430

综合篇433

第24章 焊接专业教育433

24.1 概述433

24.1.1 焊接专业的创建433

24.1.2 焊接专业发展初期434

24.1.3 焊接专业的蓬勃发展期434

24.1.4 焊接专业的转型发展期435

24.2 焊接专业本科生的培养435

24.2.1 培养目标及模式435

24.2.2 课程体系437

24.2.3 教材438

24.2.4 毕业生438

24.2.5 就业去向440

24.3 焊接专业研究生的培养440

24.3.1 硕士研究生的培养440

24.3.2 博士研究生的培养441

参考文献443

第25章 IIW焊接培训与资格认证体系在中国的建立与发展444

25.1 中德合作与CANB的建立444

25.1.1 中德合作项目简要回顾444

25.1.2 中德合作项目主要成果444

25.1.3 中国成为欧洲以外首批获IIW授权的国家445

25.2 CANB的发展与国际化焊接人才培养447

25.2.1 地方焊接学会积极参与IIW体系推广447

25.2.2 高校合作创新国际化工程化人才培养途径447

25.2.3 国际焊接工程师培训与认证位列全球第一447

25.2.4 WTI的发展成果介绍448

25.3 CANBCC服务企业国际化发展449

参考文献450

第26章 中国焊接职业培训与认证451

26.1 我国焊接职业培训与认证发展历程和现状简介451

26.2 我国焊接职业培训与认证管理机构451

26.3 我国主要大型焊接职业培训基地建设与发展回顾452

26.3.1 中国石油国际焊接技术培训中心452

26.3.2 中国焊接协会机器人焊接培训基地建设453

26.4 焊接人才培养成就缩影——大国工匠绽放国际风采454

26.5 中国焊接职业培训与认证展望455

参考文献456

第27章 焊接设备与装备457

27.1 概述457

27.2 我国成为焊接装备产能大国和出口大国457

27.2.1 焊接装备产量457

27.2.2 品质的提升促进产品出口458

27.3 产业结构及地区分布458

27.3.1 企业背景458

27.3.2 企业地区分布情况458

27.3.3 产品分布概况459

27.4 技术进步推动产品结构转型升级459

27.4.1 产品结构变化情况459

27.4.2 技术发展带动产品结构的变化情况460

27.5 市场需求加速我国焊接装备更新换代462

27.5.1 逆变技术的普及与数字化焊接电源的发展462

27.5.2 电阻焊设备462

27.5.3 高技术焊接方法的研究及应用463

27.5.4 焊接机器人本体技术的发展464

27.6 辅机具助推焊接自动化水平飞跃发展467

27.6.1 机器人关键零部件RV减速器发展情况467

27.6.2 AGV小车研发468

27.6.3 结构件全自动焊接机器人468

27.6.4 单电源双细丝埋弧焊小车469

27.6.5 超厚壁双丝（单丝）窄间隙自动埋弧焊设备469

27.7 自动化装备设计水平显著提升，带动工业制造业换代升级469

27.7.1 焊接机器人与自动化焊接469

27.7.2 自动化焊接装备471

27.8 数字化设备到数字化车间472

27.8.1 焊接群控系统472

27.8.2 自动化管理系统应用案例472

27.8.3 工程机械结构件智能焊接车间473

参考文献473

第28章 焊接材料474

28.1 中国焊接材料产量、出口量和进口量474

28.1.1 1994—2016年中国焊接材料产量474

28.1.2 中国焊接材料出口量475

28.1.3 中国焊接材料进口量475

28.2 中国焊接材料发展趋势分析476

28.2.1 中国焊接材料总产量变化态势476

28.2.2 中国焊接材料产业布局调整的趋势476

28.2.3 中国焊接材料产品结构的变化476

28.2.4 中国焊接材料高端化发展趋势476

28.3 中国焊接材料制备技术的进步476

28.3.1 检验与开发能力不断提升477

28.3.2 原材料品质提升与控制保证了焊接材料产品质量的稳定477

28.3.3 焊接材料制备技术不断升级完善477

28.4 中国焊接材料在重点工程上的应用479

28.4.1 电力工程479

28.4.2 工程机械482

28.4.3 管道工程482

28.4.4 轨道交通483

28.4.5 海洋工程及船舶制造484

28.4.6 建筑及桥梁工程485

28.4.7 大型石化工程488

28.4.8 输变电工程490

28.4.9 焊接材料的其他研究应用490

28.5 中国焊接材料的发展展望491

28.5.1 积极发展低碳环保的焊接材料生产方式和焊接材料产品491

28.5.2 高端高效焊接材料将成为今后发展的重点491

28.5.3 由生产型制造向服务型制造转变492

28.5.4 加强品牌建设，实现差异化发展492

参考文献492

第29章 焊接标准化493

29.1 概述493

29.2 焊接标准体系建设494

29.3 焊接领域内ISO标准的转化496

29.3.1 基础标准的转化497

29.3.2 管理标准的转化498

29.3.3 产品标准的转化500

29.3.4 方法标准的转化502

29.4 结语504

第30章 中国机械工程学会焊接学会及其开展的学术与国际交流活动505

30.1 中国机械工程学会焊接学会组织机构505

30.2 异彩纷呈的学术活动506

30.3 国际交流与合作509

30.4 持续发展511

第31章 贸易促进与展览展示513

第32章 焊接专利与科技成果515

32.1 焊接专利515

32.1.1 焊接设备与技术专利515

32.1.2 焊接材料专利519

32.1.3 切割设备与技术专利521

32.2 中国专利奖522

32.3 国家科技奖励525

32.4 优秀焊接工程526

32.5 中国焊接终身成就奖527

32.6 焊接国际奖项527

32.7 结语528

参考文献528