論述船舶焊接新技術發展

康建國

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

關鍵詞：船舶焊接；熱切割技術；造船模式；焊接材料

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

1 概述

在現代造船模式中的一項重要內容就是船舶焊接技術，盡可能壓縮造船周期是在船舶工業領域中所面臨的永恒主題。我國已經是世界焊接大國，借助現代化先進船舶焊接技術，可以有效控制造船成本，提升造船效率，確保船舶質量，對于促進企業經濟效益的進一步提升具有重要現實意義。現代化先進船舶高效焊接技術涉及船舶制造工藝設計、計算機數控下料、大中小合攏、平面分段、曲面分段以及管線法蘭焊接等內容，除此之外，還會牽動諸如鋼鐵、金屬熱切割以及保護氣體等焊接產業鏈，總而言之，船舶焊接技術在船舶制造過程中的地位不容小覷，是一項具有極強專業性及技術性的系統性工程。

2 船舶焊接技術及發展

我國船舶工業“十一五”計劃目標于2010年順利實現，并積極著手“十二五”規劃。我國當前已經制訂了一系列有關船舶制造焊接的政策及指導規范，為確保我國造船焊接技術的健康迅猛發展提供可靠性保障。我國造船工業高效焊接技術在主管部門及相關技術人員的共同努力之下已經取得階段性進展，并以統籌規劃、分類指導以及整體推進為指導方針，積極推廣高效、節能及環保焊接新技術及新設備，并已經取得階段性進展。

2.1 焊接材料及設備

我國積極推進船舶焊接材料及設備的研發工作，當前已經在船舶專用高強鋼厚板焊接抗裂藥芯焊絲方面取得一定成績，已經有一批擁有自主知識產權的高新焊接技術項目，并在實踐中得以應用，國產高強鋼厚板專用焊接材料靠進口的時代已經過去；單絲及雙絲船舶專用氣電垂直焊機等設備已經在實踐中逐步得到推廣，是當前我國船舶制造領域中不可或缺的重要設備之一；在船舶焊接領域中引入擁有自主知識產權的平面分段裝焊流水線，開創我國大規模自動化焊接技術新時代；船舶制造領域中引進數字化逆變焊機，促進我國船舶焊接技術數字化進程的順利推進。

船舶制造中，焊接時瞬間內應力、焊后殘余應力的產生是不可避免的。但在實際制造中，焊接變形控制往往是企業關注的焦點，通常采用一些支撐、卡具來強化剛性，進而達到變形控制的目的，但是這些支撐和卡具卻往往會進一步增大焊后應力。對于一些截面慣性矩較大、板厚較大的剛性構件，雖然焊接變形較小，但卻會有較大的焊接內應力，甚至造成裂紋的產生。因此，對于那些焊接節點復雜、截面大、鋼材強度高、使用條件惡劣及約束度大的重要結構，保證焊接應力控制的質量就成為重點。焊接應力控制的目的主要是促進局部應力峰值的降低，來使其分布均勻。常用的焊接應力控制技術包括應力熱處理法、振動時效技術、爆炸法、液壓超載法、錘擊法。其中，振動時效技術的應用最為普遍。我國自20世紀70年代開始振動時效技術的研發，至今已有許多成功案例。其相比于應力熱處理法，設備投資少，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。同時，振動時效技術尺寸精度穩定、無氧化，可取得較好的應力消除效果。通過國內相關研究表明，振動時效技術可消除焊接應力達50%～70%。

為促進焊接技術的進一步提高，江門市南洋船舶工程有限公司積極開展新產品及新技術的研發，積極致力于焊接作業機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中焊接人員工作調動較為頻繁，員工整體專業技術水平有限的實際情況，積極組織專業技能培訓，提高員工薪金待遇，吸引更多優秀人才，為船舶焊接質量不斷提升提供切實保障，促進焊接機械化及自動化水平不斷提升。

不僅如此，還積極尋求跨行業合作機會，在船舶焊接工藝及設備研發方面創造性地提出產學研合作形式，尤其是在節能減排方面，主動將那些能耗高、效率低的焊接設備予以淘汰，引入逆變手工焊，用更加綠色環保的等離子氣刨機取代之前的碳弧氣刨設備，這樣可以實現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備、雙絲擺動垂直氣電自動焊等技術的研發工作。

2.2 新型焊接材料

隨著現代化技術水平的不斷提升，我國造船業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，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實需求得到切實滿足，成功研發出堿性燒結型焊劑。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超出80%，相比較于之前的實心焊絲，其生產效率也提升了近兩倍，隨著相關研究的日益深入，又新研發出一系列擁有自主知識產權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 船舶焊接機器人

目前我國已經成功研發出船舶焊接機器人，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用；為確保焊接質量，提升焊接作業效率，改進作業條件，在此基礎之上已經著手研發船舶特種工況中應用的智能型焊接機器人。

除此之外，我國早已成立船舶工業高效焊接技術指導小組，主要負責船舶焊接領域的技術指導、組織、規劃及協調，組織相關工作人員進行專業技能培訓，增進對焊接技術的掌握的熟練程度，充分認識到船舶焊接技術對于造船業的重要性，進一步擴大造船高效焊接技術的應用范圍。為滿足建造諸如豪華型鋁合金船、化學品船以及海上鋼結構船等技術含量更高、造型更加新穎的現代化科技型船舶的實際需求，必須對船舶焊接技術予以高度重視，可以說，高質量、高水平的焊接技術是成功制造這些產品的關鍵所在。當前我國部分具有一定實力的船廠已經開始著手鋁合金、低合金高強鋼、高鎳合金、超低碳不銹鋼以及不銹復合鋼等新材料的焊接工藝的相關研究工作。

3 結語

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

參考文獻

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（責任編輯：黃銀芳）