述船舶焊接新技术

摘 要：造船模式中一大关键内容就是船舶焊接技术,采用先进船舶焊接技术,可以有效控制船舶制造成本,提升船舶建造效率及质量.文章首先对我国造船高效焊接技术类别及工艺方法进行简单介绍,接着阐述了船舶热切割技术、船舶焊接材料、焊接设备,最后对船舶焊接技术未来发展进行展望.

关 键 词：船舶焊接；热切割技术；造船模式；焊接材料

中图分类号：U671文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）13-0018-02

1概述

在现代造船模式中的一项重要内容就是船舶焊接技术,尽可能压缩造船周期是在船舶工业领域中所面临的永恒主题.我国已经是世界焊接大国,借助现代化先进船舶焊接技术,可以有效控制造船成本,提升造船效率,确保船舶质量,对于促进企业经济效益的进一步提升具有重要现实意义.现代化先进船舶高效焊接技术涉及船舶制造工艺设计、计算机数控下料、大中小合拢、平面分段、曲面分段以及管线法兰焊接等内容,除此之外,还会牵动诸如钢铁、金属热切割以及保护气体等焊接产业链,总而言之,船舶焊接技术在船舶制造过程中的地位不容小觑,是一项具有极强专业性及技术性的系统性工程.

2船舶焊接技术及发展

我国船舶工业“十一五”计划目标于2010年顺利实现,并积极着手“十二五”规划.我国当前已经制订了一系列有关船舶制造焊接的政策及指导规范,为确保我国造船焊接技术的健康迅猛发展提供可靠性保障.我国造船工业高效焊接技术在主管部门及相关技术人员的共同努力之下已经取得阶段性进展,并以统筹规划、分类指导以及整体推进为指导方针,积极推广高效、节能及环保焊接新技术及新设备,并已经取得阶段性进展.

2.1焊接材料及设备

我国积极推进船舶焊接材料及设备的研发工作,当前已经在船舶专用高强钢厚板焊接抗裂药芯焊丝方面取得一定成绩,已经有一批拥有自主知识产权的高新焊接技术项目,并在实践中得以应用,国产高强钢厚板专用焊接材料靠进口的时代已经过去；单丝及双丝船舶专用气电垂直焊机等设备已经在实践中逐步得到推广,是当前我国船舶制造领域中不可或缺的重要设备之一；在船舶焊接领域中引入拥有自主知识产权的平面分段装焊流水线,开创我国大规模自动化焊接技术新时代；船舶制造领域中引进数字化逆变焊机,促进我国船舶焊接技术数字化进程的顺利推进.

船舶制造中,焊接时瞬间内应力、焊后残余应力的产生是不可避免的.但在实际制造中,焊接变形控制往往是企业关注的焦点,通常采用一些支撑、卡具来强化刚性,进而达到变形控制的目的,但是这些支撑和卡具却往往会进一步增大焊后应力.对于一些截面惯性矩较大、板厚较大的刚性构件,虽然焊接变形较小,但却会有较大的焊接内应力,甚至造成裂纹的产生.因此,对于那些焊接节点复杂、截面大、钢材强度高、使用条件恶劣及约束度大的重要结构,保证焊接应力控制的质量就成为重点.焊接应力控制的目的主要是促进局部应力峰值的降低,来使其分布均匀.常用的焊接应力控制技术包括应力热处理法、振动时效技术、爆炸法、液压超载法、锤击法.其中,振动时效技术的应用最为普遍.我国自20世纪70年始振动时效技术的研发,至今已有许多成功案例.其相比于应力热处理法,设备投资少,降低能耗90%,且工期已从原先的10多小时缩减至1小时之内.同时,振动时效技术尺寸精度稳定、无氧化,可取得较好的应力消除效果.通过国内相关研究表明,振动时效技术可消除焊接应力达50%～70%.

为促进焊接技术的进一步提高,江门市南洋船舶工程有限公司积极开展新产品及新技术的研发,积极致力于焊接作业机械化及自动化水平的不断提升,在大型或超大型船舶制造方面,主要使用厚度为16～36mm的钢板,同时考虑到船舶制造业中焊接人员工作调动较为频繁,员工整体专业技术水平有限的实际情况,积极组织专业技能培训,提高员工薪金待遇,吸引更多优秀人才,为船舶焊接质量不断提升提供切实保障,促进焊接机械化及自动化水平不断提升.

不仅如此,还积极寻求跨行业合作机会,在船舶焊接工艺及设备研发方面创造性地提出产学研合作形式,尤其是在节能减排方面,主动将那些能耗高、效率低的焊接设备予以淘汰,引入逆变手工焊,用更加绿色环保的等离子气刨机取代之前的碳弧气刨设备,这样可以实现对碳粉及有害气体的有效控制,不但可以有效地控制船舶制造焊接成本,而且还可以显著降低对环境的污染.此外还积极致力于双丝二氧化碳横向自动焊接工艺及设备、双丝摆动垂直气电自动焊等技术的研发工作.

2.2新型焊接材料

随着现代化技术水平的不断提升,我国造船业焊接自动化及半自动化水平也显著提高,并在埋弧焊工艺方面成功推出三丝及四丝等单面焊双面成型技术,除此之外,在埋弧焊用焊剂方面,为确保新船型低合金钢建造现实需求得到切实满足,成功研发出碱性烧结型焊剂.作为一种高效、低价的新型焊接材料,药芯焊丝的熔敷率已经超出80%,相比较于之前的实心焊丝,其生产效率也提升了近两倍,随着相关研究的日益深入,又新研发出一系列拥有自主知识产权且功能更加齐全的药芯焊丝及气电垂直焊专用药芯焊丝,与国际水平之前的差距越来越小,在国际上影响力日益提升.

2.3船舶焊接机器人

目前我国已经成功研发出船舶焊接机器人,并在船舶型材装焊流水线及管子装焊流水线中得到广泛应用；为确保焊接质量,提升焊接作业效率,改进作业条件,在此基础之上已经着手研发船舶特种工况中应用的智能型焊接机器人.

除此之外,我国早已成立船舶工业高效焊接技术指导小组,主要负责船舶焊接领域的技术指导、组织、规划及协调,组织相关工作人员进行专业技能培训,增进对焊接技术的掌握的熟练程度,充分认识到船舶焊接技术对于造船业的重要性,进一步扩大造船高效焊接技术的应用范围.为满足建造诸如豪华型铝合金船、化学品船以及海上钢结构船等技术含量更高、造型更加新颖的现代化科技型船舶的实际需求,必须对船舶焊接技术予以高度重视,可以说,高质量、高水平的焊接技术是成功制造这些产品的关键所在.当前我国部分具有一定实力的船厂已经开始着手铝合金、低合金高强钢、高镍合金、超低碳不锈钢以及不锈复合钢等新材料的焊接工艺的相关研究工作.

3结语

综上所述,历经几十年的发展,我国已经步入世界焊接大国行列,在造船领域中位居世界前三,但依然称不上是焊接强国.造船焊接工艺方法多样化一直是摆在造船焊接技术人员面前的重大课题.当前我国的造船焊接工艺及方法已经超过40种,已经获取船级社的认可.高效焊接技术不但可以在散货船、集装箱船以及油船等主力船型中进行应用,而且还广泛应用于液化天然气船、大型散装箱船、液化石油气船以及大型油船等.