让每一个焊点成为永恒 记天津大桥焊材集团有限公司技术中心主任张熹

撰文/李柏彦 美术编辑/丁国明 赵霞

大到飞机制造、桥梁建设，小到螺丝螺母、电子芯片，都离不开焊接，而焊接材料的选择和应用是其中的关键。天津大桥焊材集团有限公司技术中心主任张熹开拓创新，不断钻研，解决了一个又一个焊接难题，先后被评为北京市优秀青年工程师标兵、百千万人才工程国家级人选、国家有突出贡献的中青年专家、享受国务院政府特殊津贴专家。

机遇

焊接之于工业，如同关节之于人类，没有关节的人类将不能站立，而没有焊接的工业也必将走向衰败。焊接的重要性由此可见一斑。42 岁的张熹是业内有名的焊接专家，近年来，他主持、参与国家重大专项2 项，主持省级重大专项各1 项，主持企业项目7 项，授权专利14 项，发表论文30 篇，参与制定团体标准3 项。但是，熟悉他的人都知道，他从本科到博士所学的专业与焊接无关，他学的是材料学。

“研究生毕业后，我进入首钢集团有限公司技术研究院工作，当时接触的就是焊接。或许恰好因为我所学的专业是材料学，才使我在焊接领域有了更大的突破。”张熹说，在他参加工作时，焊接老师傅们寻找焊材的方法很简单，就是拿着不同的焊材去试，只要性能匹配了，就算成功了。“我是学材料学的，更习惯于从机理、原理的角度去看待问题。”在张熹看来，同样强度的钢板适用的环境、领域不同，它所需要的焊接方法、方式以及承压能力就不尽相同，对钢板的可焊性要求肯定不一样，对焊材的要求也肯定有差异。

带着这样的置疑，张熹开始了对焊材的研究。他发挥自己材料学的专业优势，尝试着从钢板的成分入手，根据钢板的成分去调控，让焊材能够满足不同的焊接需求，张熹在焊接材料方面的研究也从此一发而不可收。

2014年，张熹主持的“高性能容器用钢焊接技术及配套焊接材料研究”，研究了Ti、Nb 对热影响区韧性的影响，解决了100kJ/cm 大线能量下610MPa 原油储罐用钢热影响区韧性劣化的问题，应用在10 万立方原油储罐项目；将09MnNiDR 钢焊接窗口由15kJ/cm 提高到25kJ/cm，并开发了配套焊材，满足-70℃低温服役要求，获首钢科技三等奖。

2015年，张熹主持“能源用钢中厚板产品关键焊接技术研究”，开发出了38—150mm 易焊接60kg 级水电压力管道用钢及高效焊接技术，实现50mm 以下钢板不预热焊接，焊接效率提高70%，应用于末渃水电站、塔贝拉水电站、蒲石河抽水蓄能电站等重大工程，获得首钢科技二等奖。

挑战

水电占我国清洁能源的60%以上，也是世界各国优先发展的清洁能源形式。为满足日益增长的清洁能源需要，高水头、超大型化成为水电站设计建设的趋势，而水电站“主动脉”——压力管道用800MPa 级钢板及配套焊材却长期依赖进口。“800 兆帕级强度的钢材早在十几年前就已经出现，但由于受到焊接材料的制约，一直影响着水电工程建设，这也成为限制水电站设计升级的‘卡脖子’难题。”张熹说。

为攻克这一技术难题，张熹带领他的团队成员开始了攻关。连接2 个钢材之间的焊缝，是压力管道最薄弱的环节，怎么才能让水电站所用的钢材坚不可破，张熹和他的团队一次次实验，调整了近500 种配方，却毫无进展。三伏天，焊房的温度能达到六七十摄氏度，为了观察焊道，张熹一坐就是一天。实验室里，他对焊缝金属一次次分析，近20 种化学元素无数次相互匹配，甚至占比百万分之一的元素变化，都要一一记录。3 天一个周期，出一个新焊条，屡败屡战，但张熹从没想过放弃。

在高强钢设计体系中，焊条配方的主要元素不能超过一定用量，传统认为超过会造成强度高、韧性下降，应用过程中容易出现断裂。但就是在一次超常规的实验中，张熹发现，当主要元素突破一个极限值后，焊缝金属的韧性不降反升，难题解决了。

终于，用了6年的时间，张熹和他的团队研发出适用于800 兆帕级强度的焊接材料，解决了水电站超大型建设的技术难题，而他们开发的500—800 兆帕级水电站关键用材及高效焊接技术已应用于国内外31 个重大水电工程。2018年，该成果获得了国家科学技术进步奖二等奖。

发展

近年来，由于我国对环境和健康越来越重视，针对绿色环保焊接的呼声也越来越高。传统的镀铜焊丝在焊接过程中会产生大量铜烟，长期吸入会对焊工的身体健康造成危害，正在逐渐被淘汰。但是，绿色环保的无镀铜焊丝在国内还是“稀缺产品”，国内不少企业不得不依靠进口无镀铜焊丝。

“为了保证焊丝的导电性能，焊丝表面会镀一层铜。但是铜作为重金属，在焊接过程中燃烧成细微的氧化铜黑色粉尘，容易让电焊工患上尘肺病，而无镀铜焊丝会把电焊工人从尘肺病中解放出来。”张熹说，为了解决这个问题，他带领团队利用2年多的时间，专门研发出一种适用于焊丝的新涂层，这种涂层既能保证焊丝的导电性、润滑性，还能达到生产与使用环节过程中环保的要求。

“无镀铜焊丝表面只进行特殊工艺处理，在操作时不会产生有害气体，对环境和人的健康都很友好。”张熹说，无镀铜焊丝由于没有金属铜涂层，铜屑不会残留堵塞，送丝也更为顺畅，会减少易损部件的损耗。2021年初，无镀铜焊丝开始小批量生产，并进行试验使用。2021年年中，大桥集团特意设置两条生产线，专门生产无镀铜焊丝。目前，大桥集团生产的无镀铜焊丝已经被合力叉车、哈尔滨锅炉厂等企业大量使用。

从针对钢材的焊接材料匹配，到如今新焊材的研发、焊接工艺的创新，张熹在焊接领域越走越远。继适用于800 兆帕级强度的焊接材料研发成功之后，张熹和他的团队还先后研发出处于国际顶尖水平的1000 兆帕级焊接材料，以及针对垃圾焚烧炉堆焊用镍基焊材，并在不断尝试优化。

“我们正在进行长输管线X80 全自动环焊用实心焊丝的研发，目前已经到了最关键的阶段。”张熹说，科技创新道路没有坦途，作为一名共产党员，他希望自己能够通过科技力量，服务于国家、服务于社会，为焊接领域的发展尽一份绵薄之力。