打造船舶焊接的美好未来

作者：大连船舶重工集团有限公司 陈绍全

欢迎访问e展厅 展厅 7 船舶/港口设备/海洋工程展厅 游艇, 橡皮艇, 港口起重机, ... 随着近年来船舶市场的持续升温，造船企业发展迅猛，依此“十一五”发展规划，造船产量以每年约20％的幅度提高。产量的增加，一方面靠重大装备的投入，同时很重要的一方面是通过提高建造效率，来消化因产量增加带来的工作量增加。其中，以提高焊接效率为出发点，研究和应用各种高效率焊接技术，将发挥重要作用。 另外，从生产经营产品种类方面来看，除了常规船舶外，海洋工程、液化气运输船等高技术、高附加值产品的比例将大幅增加。由于其材料种类和结构形式的特殊性，必须结合实际需要，试验和研究应用合适的焊接技术，并在提高焊接效率上，做出持续努力。 追求最大利润，是企业发展的主题。通过焊接技术研究，改进船舶建造中的焊接工艺方法，降低焊接建造生产成本；同时，随着人们生活水平的提高，环保意识的增加，以及“双体系”认证和实施工作的深入，各种低污染焊接技术，必将在造船焊接生产中得以推广应用。 提高效率、降低成本和绿色环保将是近期船舶焊接技术研究的出发点。 近期焊接技术的几点建议 1.焊接工艺设计的转模和深化工作 焊接工艺设计，是各项焊接工作的基础。而焊接工艺设计的开展，要从提高设计工作效率、减少设计失误、满足整体造船模式转换出发，不断推进和深化。首先，要紧紧围绕造船的转模目标，在设计方法、出图模式等方面跟上整体步伐，适应生产模式转换的需求；第二，在焊接工艺设计内容方面，进行细化和深化，为一线生产和管理提供更好服务和有价值的信息。为了达到以上几点，可以在以下几个方面予以推进： （1）TRIBON M3《焊接计划》开发应用 通过对TRIBON M3《焊接计划》的功能测试和开发，在计算焊缝长度准确的基础上，力争将焊接方法自动带入，深化研究在各种不同焊接方法、焊接材料种类、焊接位置、母材厚度和焊接坡口形式下的焊接材料消耗定额标准。最终目标是利用开发成果，计算分段焊接建造时各种焊接材料（包括各种焊接衬垫）定额以及为焊接工时计算提供依据，提高管理精细化水平。 （2）标准化焊接工艺设计 随着各类型产品建造数量的批量化，相对标准的焊接工艺有利于生产组织、管理和效率的提高。针对各类型产品的特点，研究形成相应的标准焊接工艺设计文件，在一定时期内相对固定，并结合工艺技术的进步，及时进行修订和完善。此项工作需随着条件的成熟逐步推进、完善和持续进行。 （3）焊接专家系统 经过多年的造船焊接工艺实践，积累了较多的经验，为造船焊接专家系统的开发打下了较好的基础。前期，对船体建造焊接专家系统进行了初步的软件开发；下一步，需在基本数据库的建立、设计原则、规范的制定等方面，积极推进，并根据运行情况，及时修改，尽早使用，发挥其提高焊接工艺设计工作效率、规范焊接工艺设计形式、减少设计失误以及加快新人培养等方面的作用。 2.焊接建造技术开发建议 焊接建造技术开发工作，需结合资源特点和发展需要，以高效率、低成本为原则，以不断提高造船生产各阶段的焊接机械化和自动化率为主体，开发和推广应用新工艺、新技术、新材料等，不断提高焊接建造技术水平，即提高焊接质量和效率、降低焊接建造成本和提高造船竞争力。 （1）大线能量焊接方法 随着大型集装箱船和海洋工程等的开发建造，钢材厚度不断增大，以往的FCB等焊接方法，已适应不了工作需要。另外，由于TMCP钢的应用，以及相应焊接材料、焊接设备的进步，使得在厚板焊接施工中，采用大线能量焊接得以实现，对提高焊接效率起到明显作用。如： ①双丝MAG单面焊技术，主要适合甲板、内底板长、直平焊缝以及22mm以下钢板对接单面焊，焊接效率显著提高。 ②双丝SAW焊接技术，适用于不能进线（FCB）厚板的拼板焊接。该方法在EH36、FH36级别钢板的焊接技术已经没有问题，主要问题是设备重量较大，移动困难，未能实际应用。 ③双丝EGW技术，主要针对大型集装箱船舱口围结构大厚度板合拢焊接，可实现厚度≤70mm，EH36板一次焊接成形。该方法需要采用双丝以上焊接，且必需配合TMCP钢。 ④FCB焊接技术，主要是配合TMCP钢的应用，实现更高韧性要求钢材的FCB焊接施工。目前FCB可焊钢材级别是DH36以下，如果配合TMCP钢材，可以实现EH36钢材的FCB焊接施工。 （2）高速焊接技术 ①细丝、双丝单熔池SAW焊接技术 这是一种新近研究开发的高效率埋弧焊接技术，主要特点是采用单电极，细丝、双焊丝，一个熔池。其优点是提高工效约30％，对于提高拼板焊接效率效果显著，并可以降低焊接热输入，改善焊接接头力学性能，尤其适用于海洋工程等高强度钢板焊接时对焊接热输入控制要求严格的工作。 ②多电极纵骨高速角焊技术 目前实际使用的方法是2电极，直径1.4~1.6mm，焊接速度最高约为100cm/min，施工部门通过操作上的提高改进，全部使用直径1.6mm焊丝，焊接速度最高可以达到120~130cm/min。另外，据了解在目前普遍采用双丝的情况下，有人研究应用3电极方法，焊接速度达200cm/min。 ③激光复合焊接技术 这是近年来焊接技术上具有跨越性进步的先进焊接方法。其焊接速度提高十分明显，一般为3~5倍，熔深大，效率高，可以减少焊缝金属填充量，适用于12mm以下板的焊接，且由于两种焊接方法的复合，解决了单一激光焊接对装配要求严格的问题，使之在造船的应用于成为可能。目前存在的问题是需要专门的自动化焊接专用装置，且投资大。 ④填充碎焊丝焊接技术 这种方法已有多年的应用历史，如双丝MAG焊接一样，在SAW等焊接坡口内，填充碎焊丝，提高焊接溶敷效率，并且相应减少焊接热输入，有利于焊缝力学性能的提高。 （3）薄板焊接技术研究 在海洋工程模块等结构上，3~6mm板应用较多，虽然总体数量很少，但焊接坡口的处理很麻烦。另外其它船舶产品的上层建筑等薄板结构，由于板薄，焊接变形严重，矫正工作量较大。对此有以下几点建议： ①扩大细丝埋弧焊技术应用范围。该技术已经从技术角度试验认可完成，目前主要问题是增加焊接设备投入，进一步扩大细丝埋弧焊技术的应用范围，减小7~13mm板拼接的焊接变形，降低焊接变形矫正的工时，从而提高效率、降低成本。 ②推广应用CO2气体保护焊下行焊技术。CO2气体保护焊下行焊技术不仅焊接效率高，而且由于其焊接热输入小，焊接变形小，可以大大减少焊接变形校正工作量和时间，提高结构的建造质量和效率，主要应用于船舶上层建筑等薄板结构立角焊。此方法技术成熟，目前主要需加强焊工技能的培训、考试和提高装配精度。 ③3~6mm板焊接工艺探讨。随着海洋工程等产品的增多，3~6mm板的使用量增大。对于要求焊透的对接焊缝，在焊接坡口的处理上有较大困难。建议从焊接方法、坡口、材料和工艺等方面，研究和探讨3~6mm板对接焊接工艺方法，目标是找出适合生产需求、效率高、变形小的焊接方法和工艺，解决日益突出的现场焊接坡口处理难度大和占用工时多的问题。 （4）扩大CO2焊接范围 CO2焊接可全位置施工、易于实现自动化焊接，是船舶焊接机械化、自动化的主体。对于其发展，有以下几点建议： ①需从焊接设备的更新上，严格控制手工焊机的数量，不断增加CO2焊机的数量，从源头上为扩大CO2焊接的应用范围创造条件，提高焊接生产效率。 ②研究探讨精确脉冲控制单面焊技术。通过采用精确脉冲控制技术，实现或部分实现取消衬垫，达到单面焊双面成形，降低建造成本，可先在分段制作拼板施工中试用（因为分段制作时，相对于合拢焊接施工，坡口间隙更易于保证），逐步研究扩大到其它合拢焊接工作的可能性。 ③适时研究焊接机器人技术。焊接机器人，具有效率高、质量稳定等巨大优势，是提高焊接机械化、自动化的尖端焊接技术之一。国外先进船厂已大量使用。如果条件具备，对焊接机器人技术进行探讨和试验，增加技术储备，对于提高焊接自动化水平，减少对人员的依赖等具有重要意义。 （5）管子高效焊接技术 管子焊接，是造船的一项重要焊接工作之一。近年，用于此类焊接的设备和方法不断改进，相应出现一些更高效率的、适用于管子焊接的方法。如： ①管子I形坡口等离子单面焊技术。其优点是不需开坡口，单面焊双面成形，可提高工作效率，适用于碳钢6mm以下和不锈钢8mm以下壁厚管子加工制作，可先进行前期的调研和可行性研究工作。 ②管子MAG焊打底技术。随着数字化焊接设备的不断发展，对熔池的控制更加成熟，如通过精确的脉冲控制，比以前的STT技术效果更好，当间隙合适时，其板材的单面焊成形很好。通过采用MAG焊打底技术，代替常规的TIG方法，有效提高焊接工作效率。 （6）其它自动化、机械化技术 ①简易自动焊接技术。在合拢焊接中，除了扩大和推进目前仍在坚持使用的EGW焊接方法外，结合实际工作和结构特点，适时试验研究各种轻便型自动化、机械化焊接装置，有利于保证焊接质量和提高效率。 ②CO2焊接送丝装置/焊丝搭载门架。在分段流水线的后部，以及内场小构件制作场地，通过增加CO2焊接送丝装置/焊丝搭载门架，使用大桶焊丝，减少设备搬运和焊丝更换时间，从而提高工作效率。 影响焊接建造技术进步的因素 1.组织管理 组织管理是公司推进高效率焊接技术的基础。焊接技术进步，是一项系统项目，非技术部门一家可以独自承担，涉及到方方面面相关的单位和部门。要想有计划性和系统性的有效推进，必须有相应的专门组织，且该组织要具有一定的职能：（1）对焊接技术进步进行系统规划讨论，确定推进方案。（2）能有效调动相关责任单位积极工作，统一认识，各负其责，协同推进。（3）必要的资金支持。因为焊接技术的进步，高效率焊接技术的研究，必需以大量试验为基础，有些项目肯定涉及到新方法、新设备和新材料等的购置，以及试验消耗，如果没有必要的资金支持，困难较大。（4）保证已经确定的推广技术能够得到有效执行。 2.合作 一方面是公司各部门之间的合作，另一方面有些技术，需要适当借助研究院所等力量，提高研究效果和效率。 3.人才培养 简要说包括两个方面。一是专业人才的水平、能力的不断提高，需要能够尽可能提供必要的外派培训以及考察、交流、学习的机会。二是技能人才的培训。(end)

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