钢结构行业面临挑战，技术创新成发展关键动力

中国冶金报社

记者 刘加军 樊三彩 报道

记者 朱亚明 摄影

2022年起至2024年，钢结构产量连续3年实现突破，达到1亿吨。但处于此种情形下，钢结构行业面临这么些挑战：产能过剩让市场供需失衡，引发价格激烈竞争；自动化以及智能化水平相对不高，和发达国家相比存在较大距离；焊接技术、精密加工技术、新型材料应用等方面，国内技术还没完全抵达国际领先水准。而技术创新恰是推动钢结构行业发展的关键动力。

图为武汉予成激光办公楼和厂房

日前，武汉予成激光智造有限公司董事长邹郁京，在接受记者采访时表示，2.026年首周时日，我们凭借自主研发成果，所打造的H型钢、箱型柱的激光—电弧复合焊接生产线，揽接了10来套订单，几乎陷入应接不暇之态势。他还进行介绍，此生产线在契合钢结构行业现行规范的情形下，效率提升幅度达3倍至4倍。以智慧照亮天空，激光—电弧复合焊接生产线的应用走向规模化，为钢结构企业赋予能量，引领产业实现升级。

图为武汉予成激光公司工作人员正在调试设备

让钢构加工更智能、更绿色

在后续的几年来，伴随工业4.0以及智能制造的不断推进，钢结构这个行业，应当给予更大力度的研发投入，以此推动朝着数字化、智能化这种走向进行转型。

伴随着“双碳”目标的逐步推进，以及制造业的转型升级趋势，传统焊接工艺，像是埋弧焊这种，在H型钢、不锈钢复合管等关键结构制造过程当中，暴露出了一系列问题。这些问题包括：效率比较低，热变形十分大，前道工序繁杂，能耗相对较高，并且依赖大量熟练的工人。在以建筑钢结构、桥梁钢结构、船舶钢结构、海洋平台、核电安全壳作为代表的制造行业里，对于构件焊接的质量以及效率，提出了急切的升级要求。

在这个同时，于国内市场里面，绿色建筑以及装配式建筑这类新兴领域的发展走向，要求钢结构企业积极转变产品结构，从而去满足市场的需求，而这已然催生出了对于高效率、绿色化、智能化装备的一项需求。

邹郁京说，比如，绿色建筑对于环保性能的要求在日益严格起来，钢结构企业要去研发更为环保的材料以及生产工艺，以此来符合绿色建筑标准，装配式建筑呢，则要求企业具备高效且智能化的生产能力。

图中所呈现的，是武汉予成激光智造有限公司的董事长邹郁京，正在接受《中国冶金报》记者的采访。

这诸多要求，急切地呼唤着，新一代的装备迅速应时而出，这些装备具备智能化，呈现绿色化，展现高效化的特质。

2023年，予成激光立项开展激光—电弧复合焊接设备研发工作，缘由是精准聚焦行业绿色化、智能化装备的缺口，一方面，此响应了《中国制造2025》里对高端装备自主可控给出的号召，另一方面，其满足了钢结构、船舶、核电等领域对于“更轻、更强、更耐腐蚀”复合材料的焊接需求，进而推动我国朝着由“制造大国”转变为“制造强国”的方向迈进。

过去的时候，在钢构行业内，一直在依靠焊工运用传统的焊接设备来开展焊接工作，其存在着效率较为低下的问题，质量处于不稳定的状态之中，并且与此同时，用于焊材以及人工方面的成本也是比较高的。激光—电弧复合焊接设备拥有高效特点的同时，具备绿色的特性，而且成本方面也是比较低的，正是因为如此，填补了钢构行业所存在的短板之处。然而，在对其进行研发的整个过程当中，并不是呈现出顺顺利利的态势的，反而是困难重重的状态。

“在研发过程中，我们先后攻克了三大技术难点。”邹郁京介绍。

一，解决了稳定性方面的棘手难题。予成激光，在全球范围内率先首创那种全水冷反射式的激光头，这里面的镜片，其寿命超过了5000小时，而传统的相关设备，其镜片寿命是不足1500小时的，并且，该激光头的焦点漂移幅度，能够被精准控制在±0.05毫米的范围之内。

“这个幅度，大概是头发丝的一半，完全契合焊接要求。”邹郁京如此比喻着说。

一是予成激光通过视觉传感与AI（人工智能）算法，能实时调控参数，二是有效应对0.1毫米到1.5毫米的间隙波动，三是焊缝合格率从采用非予成激光技术工艺时的80%，提升到采用予成激光技术工艺后的98%以上，四是攻克了自适应控制难题。

其三是达成了工艺方面的创新，将行业痛点予以解决，予成激光达成了低热输入，其范围在5千焦/厘米至8千焦/厘米之间，能够一次成型，构件热变形量极为低，不需要后期进行矫正。

成就的取得，与予成激光长期在创新方面加大投入力度不可分割。

考量研发投入情况，予成激光在最近的3年里实现了增长幅度达200%的成绩，单单只是在2024年那专项性质的研发投入相较于上一年度便增长了一倍；聚焦人才建设层面，予成激光的核心团队源自华中科技大学，并且施行的是采取了那种拥有“首席专家+技术总监”的双轨制模式这种方式，还与高校一同构建企业技术中心，以此来攻克艰难问题；着眼于激励机制领域，予成激光针对突破关键技术的团队给予项目利润奖励。当下，予成激光已经申报了专利54项（其中包含发明专利22项）。

当然，这也是予成激光长期技术和经验积累的结果。

邹郁京称，我们立项研发时满脸自信、心气高昂，于技术积累层面，我们跟华中科技大学高明教授团队早在全球率先提出“扫描复合焊”的理念，学术成果为技术原创性提供支撑，在工程经验方面，我们自行研制的H型钢三维五轴激光切割机已交付450台套，在全国市场占有率居首，对钢结构工艺需求有着深切领会。

图为武汉予成激光新品发布会现场

图画呈现的是，在2022年3月4日这个时间点，成功中标鸿路钢构的，价值12000W的地轨式激光切割机。

有着这样一幅图，它呈现的是，湖北鸿路钢结构有限公司的相关工作人员，正在接受《中国冶金报》记者的采访。

H型钢、箱型柱，采用激光—电弧复合焊接的生产线，究竟具备了什么样的优势，以至于引发了钢构行业的巨大变革呢？

邹郁京介绍，当下的H型钢、箱型柱激光—电弧复合焊接生产线，运用了最新的2万瓦激光与电弧复合焊接技术，此技术能够提升焊接生产效率，增大焊接熔深，强化气泡逸出能力，除去焊接接头的气孔缺陷，并增强焊接适应性。

与传统的埋弧焊工艺相比，激光—电弧复合焊针对16毫米以下厚度不需开坡口，与传统的气保焊工艺相比，激光—电弧复合焊针对16毫米以上厚度仅需开Y型小坡口，且激光—电弧复合焊使其焊丝消耗成本降低73%，还让焊接速度提升2倍~3倍。以箱型柱焊接为例，其尺寸是400毫米×400毫米×12000毫米，厚度为14毫米，重量为845千克，焊缝长度为48米。箱型柱焊接方面，如果采用埋弧焊、气保焊工艺，那么每百吨产量的焊接成本约为5.32万元。然而，要是采用激光电弧复合焊接工艺，每百吨产量的焊接成本仅约为1.56万元，该成本仅为基于埋弧焊、气保焊工艺的成本的29.3%。

给予成激光的复合焊接设备而言，这类东西彻底突破了传统埋弧焊所具有的适用局限之所在，传统埋弧焊仅仅可肩负起中厚板平直焊缝的焊接任务，它专注于标准化桥梁构件、厂房钢结构这些方面。其能够稳定焊接的碳钢厚度，是要小于或等于 16 毫米的，对于 16 毫米以及厚度在此之下的规格，是能够达成单面焊接双面成型的效果的，而且根本不需要进行背面清根的操作。凭借这些优势，使得其成功切入了高端桥梁、风电塔架等以往难以触及的市场范畴，产品适配范围直接扩大到了 30%以上。一家源自内蒙古的钢构企业对此有着颇为深刻的感受！

邹郁京表示，当前，我们的这类产品，已在二十二冶、中建钢构等处于领先地位的钢构企业成功得以应用，深受市场的认可。

在2022年4月30日这一天，成功实现了交付，交付的物品是国内首台套那较为大型的球弧版地轨式激光切割机，有这样一幅图展示着此情况。

画面呈现的是，武汉予成激光设备，被应用于钢结构生产，而该钢结构生产所在之处，乃是湖北省黄冈市团风县，此地有一家华中地区规模最大的钢结构制造企业，即湖北鸿路钢结构有限公司。

有一幅图，呈现的是，在2024年的时候，武汉的予成激光设备，被应用于越南平定省安老县拿来进行钢结构加工。

以“予人完美”理念成就未来

处于邹郁京的认知里，予成激光所肩负的使命，并非单纯销售设备，而是借由技术创新，达成推动行业向前发展的目的。

邹郁京说到我们在钢结构制造里首先引入激光—电弧复合焊，以此助力建筑领域实行低碳化，我们在核电管道国产化进程里成功攻克关键核心难题，为国家能源安全奉献力量，此后继续秉持“予人完美、成就未来”的理念，使中国激光焊接技术迈向全球产业链顶端。

图呈现的是，在2025年11月8日，举行的“钢结构焊接构件激光 - 电弧复合焊接技术规程”启动会。

“给予他人完美呈现出来的样子”首先是在设备这方面得以体现的。予成激光借由技术方面不断的沉淀以及与产学研进行深度的融合，从而形成了自身所具备的核心优势，以及能够进行进一步深度研发的基础条件，进而形成了多项优势，这些优势是传统工艺很难与之相比较的。

其一，H型钢、箱型柱激光—电弧复合焊接生产线的效率，相较于传统焊接工艺，提升幅度在5倍以上。它能够单道焊一次成型，以此替代传统的多层多道焊，进而减少开坡口准备以及填充材料程序。

这是接头强度提升百分之二十五，变形降低百分之六十，焊缝耐腐蚀性（PRE值）与基材偏差小于百分之五，质量在国际上处于领先地位的第二个方面。

一个情况是，焊接成本有了大幅度的降低。基于是什么呢，是综合考量客户现场在人工方面、焊材消耗量方面以及效率提升等各个方面的因素。结果是，采用 H 型钢、箱型柱激光—电弧复合焊接生产线，相较于传统焊接工艺，成本降低幅度达到了 70%。

图为武汉予成激光切割的样品展台

“予人完美”还体现在品质管控方面。

先说，“在质量管控方面”，然后提到，“予成激光坚持以核电标准全流程把控质量”，最后表明这番表述是邹郁京说的。

图为武汉予成激光设备调试场景

于设计阶段之时，予成激光借由FMEA（故障模式分析）去模拟极端工况，以此来优化结构冗余度，在生产阶段之中，予成激光针对关键光学部件设置多层质检，其装配环境为恒温恒湿（±1摄氏度），在出厂测试之际，予成激光针对每台设备要通过48小时不间断焊接应力测试，其焊缝需符合ISO 15614标准。

比如，秦山核电站冷却水管项目有着焊缝20年零泄漏的要求。我们借助光谱分析发觉熔池硫元素波动会致使微裂纹产生接下来我们升级AI也就是人工智能算法进而增添熔池震荡频率监测功能最终达成了X射线探伤合格率为100%的成果邹郁京如此说道。

体现“予人完美”之处，更在于予成激光的服务增值，以及价值链延伸方面，它从一个设备供应商，转变成为一个合作伙伴。

其一，是跟用户一块儿进行研发，举例来说，和华科大、中广核等去成立联合实验室，针对核级材料来定制焊接工艺数据库。

二是开展那种能赋予增添价值的服务，予成激光推出了“设备加上耗材再加上远程运维”这样的套餐，凭借云平台去预估预测零件的使用寿命期限，以此来削减降低客户所面临的停机造成的损失。

其三是迅速做出反应，给用户予以上门服务，予成激光构建起京津冀、长三角、以及粤港澳这三大方面有着不同特点地区的服务中心，达成能够在24小时之内抵达现场这样的一种情况。

示例答案：“当中建钢构在两年前接收我们所交付的H型钢三维五轴激光切割机时，被我们发现其焊接工序要经由6台设备来来接续流转。凭借进行切割、坡口以及焊接功能的整合举动，我们设计出了‘一字型’产线布局，给客户实现了物料搬运距离减少70%的成效，整体产能提升幅度达到40%。”邹郁京进行举例陈述。

来谈论到市场前景这一话题的时候，邹郁京持有这样的一种看法，就是在2026年的时候，国内钢结构高端焊接设备的市场规模能够超过300亿元额度，并且在未来的发展过程当中，其复合增长率是25%；而与此同时，在过后的未来5 年时间里面，对于当下存量13万台传统焊接设备进行替代的那样的一种潜在能力达到了80%。

创新无止境。技术将继续往哪个方向迭代？

于2026年，开展钛钢、铝钢复合材料焊接工艺的开发工作，进而切入航空航天领域；在2027年，达成焊接参数的“数字孪生”，凭借AR（增强现实）眼镜实时对工人操作予以指导；到2030年，求索超导激光器技术，使能耗再度降低30%。邹郁京清晰地展现了予成激光的未来技术路线。

新型材料焊接，比如钛钢复合、铝钢复合的焊接，在航空航天领域具备应用潜力，数字化孪生以及AR指导的下一代智能工厂……一幅以光当作笔、用电作为墨描绘的宏大创新画卷，予成激光正为钢构行业从业者不停地渐渐展开了。

邹郁京强调，新材料赛道有着万亿元级规模，在未来3年内，我们要将其建设成数字化车间，令年产能实现提升300%，以此来尽力满足新材料赛道对于智能化焊接生产线的需求。

东方城建设集团企业领导这样说过，接下来，我们打算新增不少激光切割以及复合焊设备，同时和予成激光的合作有着特别广阔美好的前景标点符号。

予成激光，正用“光弧辉映”之火，铸就中国钢构智造之基。

冠军档案

中国H型钢、箱型柱激光—电弧复合焊接生产线之冠

H型钢、箱型柱激光—电弧复合焊接生产线

厂家：武汉予成激光智造有限公司。

下述为该20千瓦激光—电弧复合焊接生产线，针对材料厚度16毫米及以下时，焊接无需开坡口，能实现单面焊接双面成型；针对材料厚度16毫米以上时，需开Y型坡口进行打底焊接，且焊缝质量要达到一级焊缝要求。而适配的可焊接材料涵盖了碳钢、不锈钢、钛合金、铝合金、复合板等。

应用方面，是主要针对钢结构所涉及的行业，比如H型钢、箱型柱、T型钢以及精致钢等产品的焊接，焊接效率能够提高到原本的5倍至6倍，焊丝的消耗可以减少60%到80%，焊接的成本能够下降30%至50%。