船舶鋼板焊接新技術的發展現狀

陳 和

（江龍船艇科技股份有限公司，廣東 中山528462）

0 引言

在科學技術體系不斷完善的背景下，船舶生產速度、生產質量也得到了大幅度提升。在船舶生產過程中，鋼板焊接一直都屬于非常重要的應用環節。在船舶規模不斷擴大的背景下，傳統焊接技術很難滿足實際施工質量要求。將鋼板焊接新技術應用到船舶生產過程中，對于加快船舶焊接速度、延長結構使用壽命有著積極意義。

1 船舶鋼板焊接新技術的基本內容

在船舶鋼板焊接過程中，新技術的應用可以提升焊接效率和焊接質量，這樣可以縮減船舶結構的生產周期，降低船舶結構的生產成本，同時也為企業創造更多的經濟效益。現階段，結合以往的焊接經驗、科學擬定船舶鋼板焊接驗收標準和相應的指導標準，這也是技術下階段發展中的重要參考。在實際應用過程中，技術應用內容包括：①分段制作，船舶結構體積較大，直接生產難度較大，并且在后期進行維修時復雜程度較大，對此在實際應用中，都會選擇分段制作，內容包括船舶平面制作和船舶曲面分段制作兩部分內容。②數控切割下料，借助自動化技術完成數據分析后，確定最為恰當的分段尺寸，隨后借助精密儀器對結構進行切割，為后續拼接過程的順利推進奠定基礎。③分段進行合攏，在該環節處理過程中，可以選擇電子束焊接技術、激光焊接技術、攪拌摩擦焊接技術等來完成分段結構的合攏工作，從而提高分段合攏時的操作質量，提高整個生產過程的應用質量[1]。

2 船舶鋼板焊接新技術的發展現狀

受到20 世紀中末期 2 次造船危機的影響，世界造船行業的總格局發生了很大變化，其中中國、日本、韓國等國家的造船技術迅速發展，世界造船中心也從歐洲轉移到了東亞。目前東亞地區承包了世界 80%左右的造船總量。隨著我國船舶制造技術的不斷提高，我國造船能力和市場份額都有了明顯增長，并且成為推動世界造船格局變化的重要力量。地方和中外合資或外方獨資是我國船舶制造行業發展的特點，隨著造船企業的迅猛發展，我國造船能力也有了很大提升。改革開放以來，我國造船技術水平、造船類型和制造質量有了很大進步，具有一定的國家競爭力。而船舶鋼板焊接新技術作為船舶制造的關鍵技術，其長遠發展在很大程度上起到了推動作用，為船舶企業取得了較好的經濟效益。但是由于我國科學技術水平同發達國家還有一定的差距，因此船舶焊接技術的發展也受到一定的阻礙，需要相關人員不斷努力，排除外部因素和內部因素的影響，才能促進船舶焊接新技術的不斷發展，促進我國船舶制造水平的不斷提高[2]。

3 船舶鋼板焊接新技術的具體應用

3.1 電子束焊接技術

1）應用原理：在船舶鋼板焊接新技術體系中，電子束焊接技術在德國取得了非常好的應用發展，并且在具體應用中，該技術已經基本實現自動化，能夠成熟地應用到工業生產過程中。該技術在實際應用過程中，其作用原理為按照既定要求將待焊接的鋼板結構進行預拼接，確定沒有問題之后，利用電子束焊接設備對準焊縫。啟動設備后，裝置會對外釋放出高速電子，高速電子會轟擊鋼結構表面，釋放出巨大熱量，這股熱量可以達到融化鋼件的條件，鋼結構在融化過程中會重新熔合在一起，形成一個整體，從而達到熔合的目的[3]。

2）應用優勢：①工作效率高，在上文中已經提到，電子束焊接技術的工作原理是借助集中電子束來加熱鋼材，使其熔化在一起。對于一些熔點較高的材料，如鎢、鉬、厚度較大的鋼件等，都可以在電子束先順利熔化，這也在很大程度上加快了焊接速度，提高了工作效率。②焊接后的形變量較低，在結構焊接過程中，鋼板受熱區比較集中，對于周圍區域影響性較低，從而形成窄而深的焊接縫，降低了構件的形變量。③技術的適用性比較強，該技術可以進行多種類型應用材料的焊接工作，包括陶瓷材料、石英玻璃材料、熱敏材料、熔點高非金屬材料等，而且結構焊接縫隙非常小，也可以用于細小零件的焊接工作。④可以在真空環境中工作，這樣可以減少空氣進入到焊接材料中，提高了焊接后材料的使用壽命[4]。

3.2 激光焊接技術

1）工作原理：在船舶鋼板焊接新技術體系中，激光焊接技術也屬于目前常用的焊接技術，在許多工業領域中都得到了很好的應用。該技術在實際應用過程中，其作用原理為按照既定要求將待焊接的鋼板結構進行預拼接，確定沒有問題之后，利用激光焊接設備對準焊縫。啟動設備后，裝置會對外釋放出激光輻射，激光所產生的熱輻射非常大，這股熱輻射可以達到融化鋼件的條件，鋼結構在融化的過程中會重新熔合在一起，形成一個整體，從而達到熔合的目的。相比于電子束焊接技術，激光焊接技術所形成的焊縫寬度更小，成品質量也越好。

2）應用途徑：在激光焊接技術應用過程中，經常使用到傳導焊接和小孔焊接2 種方式。前者在焊接過程中，所處的空間相對密閉，焊池表面和焊縫都處于封閉狀態，這樣在焊接過程中，結構不易受到外界環境影響，可以起到延長結構使用壽命的作用。后者在應用過程中，所產生的熔池會在高度集中激光束的作用下，將鋼板結構快速穿透，形成小孔洞，并且在焊劑流動的情況下，孔洞也會不斷縮小直到處于封閉狀態。因為所處的空間與環境關聯在一起，因此會增加氣孔出現幾率，影響焊接效果。

3.3 攪拌摩擦焊接技術

1）工作原理：除了上述2 種焊接新技術外，在鋼板焊接新技術中，攪拌摩擦焊接技術也屬于常用的焊接技術類型。該技術的應用原理為按照既定要求將待焊接的鋼板結構進行預拼接，確定沒有問題之后，設備上的攪拌針會與轉動軸關聯在一起，攪拌針會插入到焊接部件的縫隙當中進行摩擦，此過程產生的熱量會傳導至焊縫工件表面，在表面溫度逐漸上升到可塑性的狀態時，此時繼續進行焊縫攪拌時，會在結構內部形成一個旋轉腔，已經產生的熱塑性液態金屬會向著攪拌針移動的方向進行流動，這樣在焊縫冷卻之后，可以形成質地緊密，并且連續性強的焊縫結構。

2）應用優勢：首先，利用該技術完成的焊縫結構，其整體質量較高，在焊接工件的過程中，所選擇的焊接方式主要以固態連接方式為主，這樣所形成的焊縫不會存在焊接缺陷，而且結構整體性較強，對于船舶鋼件此類大構件焊接有著非常高的應用優勢。其次，焊接后的形變量較低，在結構焊接過程中，鋼板受熱區比較集中，而且對于周圍區域影響性較低，從而形成窄而深的焊接縫，降低了構件的形變量。最后，焊接過程中并不需要使用焊條，而且不需要使用保護氣體來保護整個焊接過程，這樣可以減少焊接過程中的成本支出，為企業創造更多的經濟效益。

4 船舶鋼板焊接新技術的發展趨勢

在科學技術快速發展的背景下，焊接技術會向著更高質量、更高工作效率的方向發展，而且焊接技術的應用領域也會在此基礎上不斷拓寬，從吃水深度較淺的散貨船，再到吃水較深的LNG 船、大型散貨船、集裝箱船，焊接體系的成熟度也會不斷提升。同時在未來技術發展過程中，還會趨向于智能化發展模式，以智能化機械設備取代人工焊接，使得焊接過程的安全性逐步提高，并且可以解放更多的勞動力加入到其他活動中。另外，焊接材料的多樣性也會不斷提升，這也增加了選擇空間，減少了焊接成本支出。

5 結語

在船舶鋼件焊接過程中，應用新技術可以加快焊接過程的推進速度，提高最終的焊接效果。通過梳理新技術的具體應用流程，明確技術應用過程中需要重點關注的問題，對于提高船舶生產質量，延長船舶結構使用壽命有著積極作用。