現代船舶焊接技術

王凱

交通運輸部煙臺打撈局

現代船舶焊接技術

王凱

交通運輸部煙臺打撈局

焊接是船舶制造業中非常重要的一環，約占造船總工藝的40%，直接影響船舶的整體質量，因此必須足夠重視，本文對目前國內外廣泛應用的方法進行了總結與概括，并對其發展趨勢做出了預測。

船舶焊接 焊接工藝 發展趨勢

1 引言

我國早在2010年就已成為世界第一造船大國，造船噸位一直位居全球首位，但并非造船強國，因此船舶制造業的發展被列入國家“十二五”規劃，船舶制造工藝以焊接為主，約占總工藝的40%，成本約占總成本的30%～50%。因此，焊接工藝在技術和效率方面一定程度上決定著船舶制造業的發展，推動焊接技術以及焊接設備的不斷發展對推動船舶制造業具有重大意義。國內外的相關研究人員對此作了大量研究，并取得一定研究成果，從而使得眾多高效的焊接技術得以在造船業中獲得廣泛的應用。

2 船舶焊接技術

2.1 激光-電弧復合焊

激光-電弧復合焊由英國學者W.M.Steer于上世紀70年代末提出，將兩種熱源復合，形成一種全新高效的熱源，具有降低工件裝配要求，較好間隙適應性、可拓寬熔池寬度、氣孔傾向小、激光成本低、激光屏蔽影響低、穩定性高，原理如圖1所示。

圖1 激光-電弧復合焊

2.2 A-TIG焊

A-TIG焊由烏克蘭專家于上世紀60年代提出，是一種在施焊板材的表面涂上活性劑，調節活性劑微量元素配比保證焊接質量的焊接方法，具有大熔深，高效率、高質量、操作簡單、方便，成本低、應用面廣等優點，其焊接過程示意圖見圖2。

圖2 A-TIG焊接過程示意圖

2.3 攪拌摩擦焊

攪拌摩擦焊由英國研究人員于上世紀90年代提出的新型固相焊接技術，利用快速摩擦原理將材料溫度迅速升高，使材料強度降低，從而達到熱塑性狀態，同時由于壓力使之由前端向后端進行塑性流動，進而達到壓縮待焊件為一整體的目的。其具有生產率高、優質、低耗、安全性好、變形小、無污染等優點，原理如圖3所示。

圖3 攪拌摩擦焊

2.4 焊接機器人技術

焊接機器人的應用以弧焊機器人為主，系統包含機器人焊機、變位機以及回轉臺等機構組成，分為計算機控制、PLC控制以及機器人控制器等控制方式，具有高效、穩定、自動化程度高、作業環境好、降低成本等優點，其結構如圖4所示。目前，其使用規模已高達全部工業機器人的50%。

圖4 焊接機器人結構

2.5 窄間隙焊

窄間隙焊接由美國Battelle研究所開發，是基于傳統焊接技術通過添加一系列特別技術而實現的新技術，主要應用于下限板厚為20～30mm材料的焊接，具有生產效率高、節能、焊接接頭的機械性能較高、殘余應力和變形小、自動化程度高等優點。

2.6 雙面電弧焊

雙面電弧焊接最初由美國肯塔基大學的研究人員在1998年率先提出，是一種通過兩個電弧，在焊接件兩側同時進行焊接的可應用于大型結構件焊接的高效節能、優質經濟的工藝方法，具有焊接熔深深、焊接變形小、無“咬邊”、成本低、應用型高等優點。其根據提供電源的數量又可分為單電源雙面電弧焊和雙電源雙面電弧焊，其原理分別如圖5、圖6所示。

圖5 單電源雙面電弧焊

圖6 雙電源雙面電弧焊

2.7 雙絲雙弧焊

雙絲雙弧焊是一種可避免單一電弧焊未焊透、不連續、“咬邊”等缺陷的焊接技術，伴隨著與先進的電源與控制技術的相結合，雙絲雙弧焊接技術已由常規的雙槍升級為單槍，從而充分發揮焊槍的可達性與高效性。具有焊接速度高、氣孔產生率低、熱影響區小、接頭力學性能高、無需氣體保護等優點，其原理如圖7所示。

圖7 雙絲雙弧焊

2.8 T.I.M.E.焊

T.I.M.E.焊接由加拿大學者在上世紀80年代提出的一種高性能MAG焊接方法，在相同焊接質量的前提下，其送絲速度可達傳統MAG焊技術的兩倍，具有坡口角度小、全位置焊接、工藝性能好、電弧控制性好、焊縫含氫量低、高效、生產成本低等優點。

3 結束語

文中對現階段國內外先進船舶焊接技術進行了收集與概括，不同的焊接技術擁有不同的優點，其應用對象也不盡相同。隨著現代科技的不斷深入和發展以及自動化、智能化的不斷應用，努力推動焊接技術的不斷創新，使船舶焊接技術的發展向自動化、智能化、高效化、機器人化、資源節約、環保友好型進行轉變。

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