論述船舶焊接新技術(shù)發(fā)展

康建國

摘要：造船模式中一大關(guān)鍵內(nèi)容就是船舶焊接技術(shù)，采用先進(jìn)船舶焊接技術(shù)，可以有效控制船舶制造成本，提升船舶建造效率及質(zhì)量。文章首先對我國造船高效焊接技術(shù)類別及工藝方法進(jìn)行簡單介紹，接著闡述了船舶熱切割技術(shù)、船舶焊接材料、焊接設(shè)備，最后對船舶焊接技術(shù)未來發(fā)展進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：船舶焊接；熱切割技術(shù)；造船模式；焊接材料

中圖分類號：U671 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）13-0018-02

1 概述

在現(xiàn)代造船模式中的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是船舶焊接技術(shù)，盡可能壓縮造船周期是在船舶工業(yè)領(lǐng)域中所面臨的永恒主題。我國已經(jīng)是世界焊接大國，借助現(xiàn)代化先進(jìn)船舶焊接技術(shù)，可以有效控制造船成本，提升造船效率，確保船舶質(zhì)量，對于促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的進(jìn)一步提升具有重要現(xiàn)實(shí)意義。現(xiàn)代化先進(jìn)船舶高效焊接技術(shù)涉及船舶制造工藝設(shè)計、計算機(jī)數(shù)控下料、大中小合攏、平面分段、曲面分段以及管線法蘭焊接等內(nèi)容，除此之外，還會牽動諸如鋼鐵、金屬熱切割以及保護(hù)氣體等焊接產(chǎn)業(yè)鏈，總而言之，船舶焊接技術(shù)在船舶制造過程中的地位不容小覷，是一項(xiàng)具有極強(qiáng)專業(yè)性及技術(shù)性的系統(tǒng)性工程。

2 船舶焊接技術(shù)及發(fā)展

我國船舶工業(yè)“十一五”計劃目標(biāo)于2010年順利實(shí)現(xiàn)，并積極著手“十二五”規(guī)劃。我國當(dāng)前已經(jīng)制訂了一系列有關(guān)船舶制造焊接的政策及指導(dǎo)規(guī)范，為確保我國造船焊接技術(shù)的健康迅猛發(fā)展提供可靠性保障。我國造船工業(yè)高效焊接技術(shù)在主管部門及相關(guān)技術(shù)人員的共同努力之下已經(jīng)取得階段性進(jìn)展，并以統(tǒng)籌規(guī)劃、分類指導(dǎo)以及整體推進(jìn)為指導(dǎo)方針，積極推廣高效、節(jié)能及環(huán)保焊接新技術(shù)及新設(shè)備，并已經(jīng)取得階段性進(jìn)展。

2.1 焊接材料及設(shè)備

我國積極推進(jìn)船舶焊接材料及設(shè)備的研發(fā)工作，當(dāng)前已經(jīng)在船舶專用高強(qiáng)鋼厚板焊接抗裂藥芯焊絲方面取得一定成績，已經(jīng)有一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高新焊接技術(shù)項(xiàng)目，并在實(shí)踐中得以應(yīng)用，國產(chǎn)高強(qiáng)鋼厚板專用焊接材料靠進(jìn)口的時代已經(jīng)過去；單絲及雙絲船舶專用氣電垂直焊機(jī)等設(shè)備已經(jīng)在實(shí)踐中逐步得到推廣，是當(dāng)前我國船舶制造領(lǐng)域中不可或缺的重要設(shè)備之一；在船舶焊接領(lǐng)域中引入擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的平面分段裝焊流水線，開創(chuàng)我國大規(guī)模自動化焊接技術(shù)新時代；船舶制造領(lǐng)域中引進(jìn)數(shù)字化逆變焊機(jī)，促進(jìn)我國船舶焊接技術(shù)數(shù)字化進(jìn)程的順利推進(jìn)。

船舶制造中，焊接時瞬間內(nèi)應(yīng)力、焊后殘余應(yīng)力的產(chǎn)生是不可避免的。但在實(shí)際制造中，焊接變形控制往往是企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，通常采用一些支撐、卡具來強(qiáng)化剛性，進(jìn)而達(dá)到變形控制的目的，但是這些支撐和卡具卻往往會進(jìn)一步增大焊后應(yīng)力。對于一些截面慣性矩較大、板厚較大的剛性構(gòu)件，雖然焊接變形較小，但卻會有較大的焊接內(nèi)應(yīng)力，甚至造成裂紋的產(chǎn)生。因此，對于那些焊接節(jié)點(diǎn)復(fù)雜、截面大、鋼材強(qiáng)度高、使用條件惡劣及約束度大的重要結(jié)構(gòu)，保證焊接應(yīng)力控制的質(zhì)量就成為重點(diǎn)。焊接應(yīng)力控制的目的主要是促進(jìn)局部應(yīng)力峰值的降低，來使其分布均勻。常用的焊接應(yīng)力控制技術(shù)包括應(yīng)力熱處理法、振動時效技術(shù)、爆炸法、液壓超載法、錘擊法。其中，振動時效技術(shù)的應(yīng)用最為普遍。我國自20世紀(jì)70年代開始振動時效技術(shù)的研發(fā)，至今已有許多成功案例。其相比于應(yīng)力熱處理法，設(shè)備投資少，降低能耗90%，且工期已從原先的10多小時縮減至1小時之內(nèi)。同時，振動時效技術(shù)尺寸精度穩(wěn)定、無氧化，可取得較好的應(yīng)力消除效果。通過國內(nèi)相關(guān)研究表明，振動時效技術(shù)可消除焊接應(yīng)力達(dá)50%～70%。

為促進(jìn)焊接技術(shù)的進(jìn)一步提高，江門市南洋船舶工程有限公司積極開展新產(chǎn)品及新技術(shù)的研發(fā)，積極致力于焊接作業(yè)機(jī)械化及自動化水平的不斷提升，在大型或超大型船舶制造方面，主要使用厚度為16～36mm的鋼板，同時考慮到船舶制造業(yè)中焊接人員工作調(diào)動較為頻繁，員工整體專業(yè)技術(shù)水平有限的實(shí)際情況，積極組織專業(yè)技能培訓(xùn)，提高員工薪金待遇，吸引更多優(yōu)秀人才，為船舶焊接質(zhì)量不斷提升提供切實(shí)保障，促進(jìn)焊接機(jī)械化及自動化水平不斷提升。

不僅如此，還積極尋求跨行業(yè)合作機(jī)會，在船舶焊接工藝及設(shè)備研發(fā)方面創(chuàng)造性地提出產(chǎn)學(xué)研合作形式，尤其是在節(jié)能減排方面，主動將那些能耗高、效率低的焊接設(shè)備予以淘汰，引入逆變手工焊，用更加綠色環(huán)保的等離子氣刨機(jī)取代之前的碳弧氣刨設(shè)備，這樣可以實(shí)現(xiàn)對碳粉及有害氣體的有效控制，不但可以有效地控制船舶制造焊接成本，而且還可以顯著降低對環(huán)境的污染。此外還積極致力于雙絲二氧化碳橫向自動焊接工藝及設(shè)備、雙絲擺動垂直氣電自動焊等技術(shù)的研發(fā)工作。

2.2 新型焊接材料

隨著現(xiàn)代化技術(shù)水平的不斷提升，我國造船業(yè)焊接自動化及半自動化水平也顯著提高，并在埋弧焊工藝方面成功推出三絲及四絲等單面焊雙面成型技術(shù)，除此之外，在埋弧焊用焊劑方面，為確保新船型低合金鋼建造現(xiàn)實(shí)需求得到切實(shí)滿足，成功研發(fā)出堿性燒結(jié)型焊劑。作為一種高效、低價的新型焊接材料，藥芯焊絲的熔敷率已經(jīng)超出80%，相比較于之前的實(shí)心焊絲，其生產(chǎn)效率也提升了近兩倍，隨著相關(guān)研究的日益深入，又新研發(fā)出一系列擁有自主知識產(chǎn)權(quán)且功能更加齊全的藥芯焊絲及氣電垂直焊專用藥芯焊絲，與國際水平之前的差距越來越小，在國際上影響力日益提升。

2.3 船舶焊接機(jī)器人

目前我國已經(jīng)成功研發(fā)出船舶焊接機(jī)器人，并在船舶型材裝焊流水線及管子裝焊流水線中得到廣泛應(yīng)用；為確保焊接質(zhì)量，提升焊接作業(yè)效率，改進(jìn)作業(yè)條件，在此基礎(chǔ)之上已經(jīng)著手研發(fā)船舶特種工況中應(yīng)用的智能型焊接機(jī)器人。

除此之外，我國早已成立船舶工業(yè)高效焊接技術(shù)指導(dǎo)小組，主要負(fù)責(zé)船舶焊接領(lǐng)域的技術(shù)指導(dǎo)、組織、規(guī)劃及協(xié)調(diào)，組織相關(guān)工作人員進(jìn)行專業(yè)技能培訓(xùn)，增進(jìn)對焊接技術(shù)的掌握的熟練程度，充分認(rèn)識到船舶焊接技術(shù)對于造船業(yè)的重要性，進(jìn)一步擴(kuò)大造船高效焊接技術(shù)的應(yīng)用范圍。為滿足建造諸如豪華型鋁合金船、化學(xué)品船以及海上鋼結(jié)構(gòu)船等技術(shù)含量更高、造型更加新穎的現(xiàn)代化科技型船舶的實(shí)際需求，必須對船舶焊接技術(shù)予以高度重視，可以說，高質(zhì)量、高水平的焊接技術(shù)是成功制造這些產(chǎn)品的關(guān)鍵所在。當(dāng)前我國部分具有一定實(shí)力的船廠已經(jīng)開始著手鋁合金、低合金高強(qiáng)鋼、高鎳合金、超低碳不銹鋼以及不銹復(fù)合鋼等新材料的焊接工藝的相關(guān)研究工作。

3 結(jié)語

綜上所述，歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，我國已經(jīng)步入世界焊接大國行列，在造船領(lǐng)域中位居世界前三，但依然稱不上是焊接強(qiáng)國。造船焊接工藝方法多樣化一直是擺在造船焊接技術(shù)人員面前的重大課題。當(dāng)前我國的造船焊接工藝及方法已經(jīng)超過40種，已經(jīng)獲取船級社的認(rèn)可。高效焊接技術(shù)不但可以在散貨船、集裝箱船以及油船等主力船型中進(jìn)行應(yīng)用，而且還廣泛應(yīng)用于液化天然氣船、大型散裝箱船、液化石油氣船以及大型油船等。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）