船舶焊接技术现状与展望

1、船舶焊接技术现状与展望 XXX 澄城县职业中专（陕西 渭南 715200 ） 【摘要】 自 1986 年成立了中国船舶工业高效焊接技术指导组以来，通过统一规划、分类指 导、整体推进的方针，在船舶行业中大力推广应用铁粉焊条、重力焊条、下行焊条、CO2 气体保护 焊、药芯焊丝、单面焊技术、多丝埋弧焊技术、气电垂直自动焊、气电横向自动焊、多丝高速自动 角焊、双丝 MAG 焊、双丝气电垂直自动焊、管子法兰自动机器人焊等项高效焊接工艺，新材料与 新设备，使焊接生产效率大幅度地提高，从而促进了船舶产量的大幅度的增长，基本满足了主力船 型（油船、散货船、集装箱船等等）的建造和质量要求，从中可见船舶焊接技术是

2、船舶建造中的关 键技术之一，对推进先进船舶建造技术，缩短造船周期起着关键作用。 关键字：船舶制造 焊接技术 焊接工艺 焊接材料设备 1船舶工业的新形势 2006 年是我国船舶工业贯彻实施“十一五”计划的开局之年，经各船舶企业的努力奋斗，使 船舶工业呈现了持续、稳步、健康的发展势头。主要表现在全国造船完工量达1452 万载重吨，同 比增长 20%，新承接船订单达 4251 万载重吨，同比增长 73%。我国造船完工量占世界市场份额的 19%，连续 12 年稳居世界第三，与韩国、日本等先进造船大国的差距大幅缩小；新承接船舶订单占 世界市场份额 32%，位居世界第二；手持船舶订单占世界市场份额 24%

3、。 2焊接技术是船舶工业的关键 目前，世界各主要造船企业在 20 世纪 90 年代中期已普遍完成了一轮现代化改造。同时，在此 基础上又陆续启动了新一轮现代化改造计划。投资目标很显然集中于高新技术，投资力度进一步加 大，大量采用全新的造船焊接工艺流程，高度柔性的自动化焊接生产系统和先进的焊接机器人技 术，以保证这些造船强国在国际竞争中具有独特的技术优势。进入 21 世纪，面对新的挑战和机 遇，对我国船舶焊接技术进行综合分析研究是极有现实性和针对性的，并以此来激励我们去做好当 前必须做的各项工作，大力推进高效焊接技术，加快焊接技术改造步伐，努力将相对资源优势转化 为科技竞争优势，促进船舶产业进步和

4、产业升级。否则，将不但难以实现船舶工业振兴的宏伟发展 计划，甚至会出现我国现有的国际市场份额都难以维持的严峻局面。 3船舶焊接技术现状 受 20 世纪 70 年代中期和 20 世纪 80 年代期 2 次严重造船危机打击，世界造船业总局面发生了 重要变化。日本、韩国、中国（包括台湾省）造船业迅速发展起来，使世界造船中心由欧洲转向东 亚，东亚地区的造船量占世界造船总量的78%（以总吨计算）。 中国的造船能力和市场份额有明 显增长，并将成为世界造船格局演变的“金三角”地区的一部分。这个狭小的“金三角”地区聚集 着众多的世界一流的造船企业、研究开发中心及其船舶配套设备厂，其造船量占世界造船量的 70%

5、 以上。我国造船业的规模据国家统计局统计， 1999 年年销售额超过 500 万元人民币的造船企业有 461 家，职工达 29.6 万人，销售总额达 345.95 亿元人民币。其中海船造修厂有 72 家，职工有 12.4 万人，销售额达到 201.51 亿元。 目前我国至少有 30 家船厂在建造出口钢质海船。其中中国 船舶工业集团公司 9家，中国船舶重工集团公司 4家，其他 17家。 自20世纪 90年代后半期起， 我国造船业发展的一个重要特点是：地方的和中外合资的与外方独资的造船企业发展迅猛，并形成 了与中国船舶工业、中国船舶重工 2 大集团公司“三分天下”的格局。 我国的造船能力目前约为

6、500 万载重吨，占世界的 5%6%，预计 2005 年可达 800 万载重吨或更高水平占世界的12%15%。 自改革开放以来，我国造船业在技术水平、船舶类型、建造质量以及建造周期等方面都取得了长足 的进步，具备了一定的国际竞争力。其中船舶焊接技术的长足进步贡献突出，并取得了较好的经济 效益。 3.1 造船生产中应用的高效焊接工艺方法 这些高效的焊接方法从 20 世纪 70 年代末期的 35 种发展到现在的 35 种，基本满足了建造出口船舶，海洋石油平台以及各类非船舶产品的需要。根 据中国船舶行业发展规划，我国船舶工业将进入世界造船强国的行列。在船舶焊接技术方面近年 来，我国又集中力量，紧跟国

7、际先进造船焊接技术，跳跃式的自行开发研制适合船厂专用双丝单面 MAG焊接技术与装备。该项技术目前已在沪东造船厂进行考核和应用阶段，其主要特点是可无间隙 装配、坡口内定位焊、添加切断细焊丝，背面应用陶瓷衬垫，正面双丝单面活性气体保护焊，板厚 在 1222 mm 范围内可一次成形，焊接速度快、焊接效率高、焊接质量好、应用前景良好，目前已 在各船厂广泛应用。 3.2 焊接高效化率大幅度提高 焊接机械化、自动化率自 20 世纪 70 年代以后有了较大幅度的 提高。为提高船舶焊接机械化、自动化水平，在引进消化的基础上开发研制了垂直自动焊机，在国 内多家船厂成功应用。目前已基本结束了依赖进口的局面，其焊接

8、质量基本上能达到100%的合 格，这也是我国船舶焊接技术中有显著特点的技术与装备。由我国研制开发的 WC-1系列自动角焊 机在国内各大中型船厂普遍应用，为船舶焊接角焊缝的机械化自动化焊接发挥了巨大作用，其焊接 效率比原半自动焊接提高 1 倍以上，而且人可操作 23 台焊缝外观美观质量完全满足船检要求。 3.3 船厂的焊接设备构成逐渐趋于合理 旋转式直流焊机已从 1983 年的 56.45%下降到 2001 年的 6.5%, 最终将全部被淘汰 , 取而代之的是整流焊机、 CO2 气体保护焊机、交流焊机、埋弧焊机以及船 用机械化自动化平角焊机、垂直气电焊机等。由于采用高效节能焊接电源可每年节约电能

9、。 3.4 船舶焊接新工艺新技术新材料的应用与推广 由于船厂的产品特点是多品种、小批量，产品结 构和材料变化频繁。近年来，随着转换现代造船模式，大力推进区域造船法，使船舶焊接技术也发 生了较大的变化，其中比较突出的是一些重点骨干船厂先后都引进了国外先进的平面分段装焊流水 线，采用了拼板工位多丝埋弧自动焊单面焊双面成形新工艺、新装备。其焊接范围可分别用于 520m m和1035mm的船用板材的对接拼板，同时在按区域造船的理论指导下，对船体的平面分段 构架的装焊也采用了半自动或自动气保护角焊工艺，使焊接效率大大提高。对于船台大合拢时的 垂直对接缝（长度达 1530m）的焊接，原采用手工电弧立焊工艺

10、，其缺点是生产效率低，劳动强 度大，对焊工操作技术要求高，焊接质量不稳定。我国造船行业从20 世纪 80 年代中期开始应用 CO2 气电垂直自动焊工艺，使焊接效率大大提高。对于船台大合拢时的垂直对接缝（长度达 1530mm的焊接，原采用手工电弧立焊工艺，其缺点是生产效率低，劳动强度大，对焊工操作技 术要求高，焊接质量不稳定。我国造船行业从20世纪80年代中期开始应用 CO气电垂直自动焊工 艺，焊接时，在焊缝背面安放梯形槽陶质衬垫，焊缝正面采用水冷铜滑块强制成形，以保持熔池稳 定和焊缝成形良好，其焊接生产效率比常规手工焊提高 57 倍，焊接质量稳定，目前已在各主要船 厂得到普遍应用。 3.5 焊

11、接材料应用方面 近几年药芯焊丝的应用异军突起，由于药芯焊丝具有熔敷效率高、焊 缝质量好、焊接飞溅少、容易实现机械化和自动化焊接。目前船厂已普遍采用药芯焊丝来焊接船舶 结构。同时它又与 CO2 焊接工艺技术相结合，使船厂在生产中尝到了甜头，所以目前一些船厂认为 CO2 气体保护药芯焊丝焊接将是作为船厂的主要焊接工艺与焊接材料。它的应用每年都呈明显的增 长趋势，另外在一些高附加值船的建造与非船产品如大型钢结构高层建筑大型桥梁等的焊接技术上 也开创了许多创新的焊接技术取得了较大的经济效益和社会效益。 4与日本、韩国之间的差距 我国的造船技术与日本、韩国之间尚存在着较大的差距。我国造船劳动工资低廉优势

12、正为生产 率的巨大差距所抵消，造船的材料、设备费用高于日本、韩国。 我国造船企业小而分散，经济规 模效应差，加之科研投入不足，尚未形成合理有效的技术创新体制科技差距非但没有明显缩小，有 些地方反而扩大。中国、日本、韩国 3 国造船及焊接技术指标对比。中国、日本、韩国 3 国造船指 标对比我国加入 WTO组织对我国的造船工业是一个极大的挑战，其实质是扩大对外开放，使造船 业融入到世界经济潮流中，更深地投入到国际竞争市场中去，造船业走向世界变成了现实。而给造 船业最大、最现实、最严酷的挑战是技术创新，建造高技术、高附加值船舶是未来国际市场的重 点，也是造船大国的必争领域。 5展望 21 世纪的船舶

13、焊接技术 进入 21 世纪以来，随着国际船舶市场的复苏，给我国船舶工业带来了新的发展机遇，尤其是 我国加入了 WTO以后给我国船舶制造业带来了更激烈的竞争和机遇，我们必须清醒地认识到我国船 舶焊接技术还严重地制约着造船的产量、质量、成本、周期。我国的船舶焊接技术与国外同行业先 进水平相比，差距不是缩小，而是在继续拉大，日本已在20 世纪末初步完成了造船焊接的机械化 与自动化改造计划，20世纪90年代后期焊接机器人已批量应用。以日本NKK （日本钢管）津船厂 为例，造船车间小合拢工作站，设置了10个机器人，工作站占地 8mx 16m 1995年投入使用；中 合拢焊接工作站设置了 16个机器人，占

14、地8mx 32m, 1994年投入使用；桥梁钢结构车间有3条机 器人生产线，各配置 68 台机器人， 19911994 年投入使用。该船厂已成为一个文明生产的场所， 生产效率大大提高，造船周期不断缩短，从以上例子可以说明，国外船厂采用高新技术的决心和成 效同样也给船舶焊接带来了新概念。结合我国国情，我们认为船舶焊接技术的发展方向应是努力 提高造船焊接机械化、自动化水平，推广高效、节能型焊接设备，结合新产品的开发，研究应用焊 接新工艺、新技术、新材料，进一步提高焊接生产效率。掌握先进技术应当遵循客观规律，应当循 序渐进，但也不能排除跳跃式的发展。造船焊接要实现机器人焊接是我国造船界专业人士梦寐以

15、求 的，但要实现这一目的，必须要开展这方面的研究和探索，首先要解决好船用钢板的切割下料的技 术更新，要形成火焰切割、等离子切割和激光切割三足鼎立的局面。其次在焊接电弧跟踪技术方面 要有成熟的实用技术。 要实现船舶焊接技术更新、更快地发展船舶工业要处理好以下几个关系：a.处理好重点与一 般的关系要充分考虑实际与可能有所为有所不为以点带面逐步实现先进焊接技术在船厂的推广与应 用。 b 处理好发展常规船舶与发展高技术、高附加值船舶的关系。在船舶市场中油船、散货船和 杂货船属常规船型，约占整个市场的70%，集装箱船约占 15%20%，而其余高新技术、高附加值船 舶仅占少数。因此，焊接技术也要大力发展适合不同船型的便携、简易的机械化、自动化焊接设 备，同时要大力开发国产的适合各种船用材料的系列化高效焊接材料。 c 处理好自主创新与技术 引进的关系，积极开展对外技术交流和技术合作。 d 处理好发展船舶制造技术和与之相配套之间 关键技术的关系如部分骨干船厂已引进的平面分段生产流水线和管子装焊流水线并发挥最佳效益 e.加强人员的培训，全面提高船舶焊接技术人员及焊工的素质，以适应现代化焊接技术的需要。 6. 结束语 经