船舶焊接及其可持续发展

2022-09-10

船舶焊接为适应我国现阶段的可持续发展战略目标, 正推行和倡导高效绿色焊接行动计划。近年来, 我国船舶焊接实现焊接机械化、自动化、高效率化。焊接新工艺、新技术、新材料得到了大幅度的提高和广泛的应用。以上这些具体变化都是提高焊接生产效率的有效途径, 对今后焊接技术的发展做出了巨大的铺垫。本文就针对我国船舶焊接技术的发展就现状及展望、进展、发展中的不足、可持续发展在船舶行业的具体体现、常规焊接常用方法在船舶方面的具体应用等几个方面进行阐述。

1 船舶焊接技术现状与展望

船舶焊接技术是船舶工业的主要关键工艺技术之一。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。

2 船舶焊接技术的进展及对再发展的建议

焊接技术是现代工业的基础技术之一, 造船焊接技术是现代船舶制造的关键工艺技术, 在船体建造中, 焊接工时约占船体建造总工时的30%~40%, 焊接质量是评价造船质量的重要指标, 焊接效率直接影响到造船周期和船舶建造成本。因此, 焊接技术进步对推动造船发展具有十分重要的意义。

船舶焊接技术要在进步的基础上再发展首先应从焊接工艺、焊接效率方面入手。

2.1 造船生产中应用的高效焊接工艺方法

采用了CO2气体保护焊接技术、平面分段装焊流水线、拼板工位多丝埋弧自动焊、单面焊、双面成形半自动、气电垂直自动焊, 以及各种衬垫单面焊等高效焊、气电垂直自动焊等。这些高效的焊接方法从20世纪70年代末期的3~5种发展到现在的约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。

2.2 焊接高效化率大幅度提高

焊接机械化自动化率自20世纪90年代以后有了较大幅度的提高, 增长率的趋势变化从下列一组实验数据可以看出:机械化、自动化率从1990的28、1993年33.13、1995年38.35、1998年50.52、2001年65.03;高效化率从1990的50.25、1993年62.05、1995年68.56、1998年72.35、2001年80.98。

3 造船业应用先进焊接技术的几点思考

3.1 船舶焊接新工艺、新技术

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5mm~20mm和10mm~35mm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。

3.2 船舶焊接技术的新发展

(1) 新材料、新钢种, 尤其是高强度钢在船舶建造中的不断应用, 促进了焊接新工艺的发展。

(2) 推广应用了CO2气体保护自动、半自动、气电垂直自动焊, 以及各种衬垫单面焊等高效焊。

(3) 提高了船舶分段制造的焊接自动化、半自动化率和焊接生产流水线作业水平。

(4) 缩短了造船周期, 在船台等现场焊接中全面推广应用衬垫单面焊技术。

(5) 在新建的平面分段流水线上全面应用CO2气体保护焊接技术。

(6) 加强了军品焊接技术研究, 提高军品焊接自动化率, 改善军品焊接质量。

3.3 船体结构焊接变形的控制

(1) 船体结构焊接顺序

(2) 整体建造船体结构的焊接顺序

(3) 分段法建造船体结构焊接顺序

(4) 船台大合拢的焊接顺序

对于船台大合拢时的垂直对接缝 (长度达15m~30m) 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CO2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5~7倍。

4 常规焊接常用方法在船舶方面的具体应用

4.1 船舶焊接技术在造船中的巨大作用

(1) 焊接技术的发展促进了船舶建造的大型化、多样化。

30万吨重载油轮、8530TEU集装箱船 (船长334米、宽43米、最大航行速度为27.3节。

(2) 焊接技术的发展为我国海洋开发和建设提供了技术支持。40米自升式钻井平台、海上采油平台

(3) 焊接技术的发展拓展了船厂的经营范围。

随着焊接技术的发展一般的船厂都有原来单一的普通中小型货船拓展到灵便型液货船再扩大到覆盖较为全面的船舶品种的大中小型船舶, 以及婚礼摄像、船舶照像等不同的生活应用领域, 还有如上图所述的钻井、采油等的一些海洋开发与建设方面的焊接技术具体应用。实现规模效应, 增强企业竞争力。

5 可持续发展在船舶行业的具体体现

船厂的焊接设备构成逐渐趋于合理旋转式直流弧焊机。这种设备已从1983年的56.45%下降到2001年的6.5%, 最终将全部被淘汰, 取而代之的是整流弧焊机、CO2气保护焊机、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如下:1996节约电能5349个单位, 1997年节约电能5750个单位, 1998年节约电能6816个单位。明显可以看出设备的更新后节能概算。

坚持以人为本, 全面、协调、可持续发展的发展观是我国在新世纪新阶段提出的重大战略思想, 其核心就是以人为本和可持续发展。可持续发展作为一种新的发展模式和理念, 必然对各行业产生巨大影响, 同时也提出了新的更高的要求。对造船行业来说, 在保持较快的增长速度的同时, 保护环境, 保护人类自身的生存, 实现可持续性发展。

船舶焊接就是本着我国现阶段的可持续发展战略目标, 推行和倡导高效绿色焊接行动计划, 实施绿色焊接, 开发环保型易熔合金材料, 选用高效埋弧自动焊等先进技术, 有效实现可持续发展。

摘要：目前我国水上运输用途广泛, 因此大小型船运需求量比较大, 这样一来对造船业的技术要求就应高一些。船舶焊接技术是船舶工业的主要关键工艺技术之一, 而且船舶焊接技术的可持续发展更是我们所应该追求的目标。

关键词：船舶焊接技术,可持续发展