船舶高效焊接技术应用思考

1 引言
高效焊接方法是现代船舶建造的主要生产工艺之一，其焊接效率高低直接影响着船舶建造周期，也是体现一个造船企业焊接技术水平和生产能力的重要标志。近年来，随着我国船舶制造业的蓬勃发展，船舶焊接逐步向设备大型化、技术自动化迈进[1]。本文结合生产实际情况，重点解决产品焊接关键技术和工艺，不断加强高效焊接方法的技术研究，同时扩大生产应用范围，为全面完成公司生产任务、提高产品质量发挥了巨大作用。
2 高效焊在船厂中应用探讨
高效焊在船厂的发展轨迹，可以明显发现有以下几大特点[2]：
2.1 高效焊机械化率逐年提升，发展速度比较缓慢
加快分段建造速度、减少单船船台周期，是缩短造船周期、提高船舶生产总量的主要手段。不断扩大高效焊技术生产应用，从而提高自动化、机械化焊接生产比率是实现快速造船的重要保障基础。
通过三种高效焊方法比较，我们发现C02气体保护焊占有率从2000年到2005年提高近15％，且呈稳定上升趋势，埋弧焊应用率波动稍大，但占有率仅占总量10％左右，铁粉焊条占有率有下降趋势，但幅度不大。另外，从机械化率、高效化率及焊工人均焊材日耗量等技术指标可以看出，公司在船舶生产中焊接机械化率有所提高，但发展较慢，具体表现在焊工人均焊材耗量5年来仅提高了约3kg。
2.2 自动化程度不高，焊接新工艺推广应用不多
自动化焊接技术在船舶建造中有着举足轻重的地位，FCB单面焊、薄板压力架单面焊、垂直气电焊等自动焊接工艺是我公司目前生产效率较高的几种焊接方法。
公司的TTS平面分段拼板焊接压力架采用FCB法三丝埋弧单面焊方法，焊丝直径4-6．4mm，主要用于平面组装阶段的船底外板、舷侧外板、双层底板、顶板、甲板和隔板等的拼板对接焊及相应结构的拼板对接焊，可焊接厚度5～35mm钢板的拼板焊缝，拼板尺寸大小为(1．5×6)mm～(3×12)mm，其中5-25mm厚度钢板可以采用单丝或多丝单道焊接完成，大大提高了拼板焊缝的焊接生产效率。
薄板压力架焊接设备对改善薄板焊接变形，提高焊接质量有重要作用。该设备具有双丝埋弧焊和单丝气保护焊的兼容性，埋弧焊丝适用直径2．4-5．0mm，气保护焊丝适用直径1．0mm-2．4mm，对3-20mm厚度钢板的拼焊可采用单面焊工艺，一次拼焊长度达到12m。通过采用适当焊接工艺，可以控制船舶上层建筑结构拼板焊接变形。另外，该设备投入生产使用后缓解了中、厚板拼板焊接的生产压力。
除拼板单面焊、垂直气电焊等典型自动化焊接方法外，公司船舶制造焊接工艺方法中大量采用的是C02半自动气体保护焊。而其他许多新工艺受设备、技术、生产设计、组织管理等因素影响，目前还未能在公司承接的船舶建造中应用。
2.3 焊接设备技术更靳不快，焊条电弧焊机仍拥有一定数量
通过5年的设备更新和技术改造，焊条电弧焊机总量下降，且比例由原来的70％降低至50％左右，但仍拥有一定数量，这也是导致生产中手工焊条消耗总量居高不下的主要原因。这也是高效机械化率没有大幅提高、焊工人均焊材耗量增加不快、焊接生产效率依旧保持较低水平的原因之一。
3 船厂高效焊发展趋势
中国正朝着世界第一造船大国的目标迈进，船舶建造能力不断扩大。要实现目标，除了扩大船坞规模，提升造船管理水平外，加快高效焊接方法应用，提高焊接生产效率也势在必行。因此，今后几年的高效焊发展趋势有以下几大特点。
3.1 焊接工艺、方法的多样化
为了适应船舶制造不同区域生产流程节奏，确保各生产节点有序按时完工。部件工场、血面分段区域采用的双丝埋弧自动焊拼板焊接装置将进一步提高焊接效率，此外，船坞大合拢焊接将根据船板厚度需要适时开发双丝垂直气电焊等新工艺。
3.2 CO2气保护焊将完全替代焊条电弧焊方法
目前，手工焊条焊接仍是江南造船不可或缺的主要生产工艺。自动角焊、半自动角焊、垂直自动角焊等各类C02气保护焊将替代焊条电弧焊，甚至在船坞、平台区域和曲面分段制造车间也将不再采用焊条电弧焊方法，或许只在少量焊缝修补中可能会使用。
3.3 焊接设备向大型化、系统化、集成化、自动化转变
造船基地由于造船模式、生产管理、工艺流程变化，对焊接生产提出了全新要求，焊接必将以机械化、自动化生产为主，这决定了选用的焊接设备具有大型化、集成化特点，以平面分段生产线为例，另外，曲面分段、船坞、平台等生产区域需配备C02气保护自动焊、双丝埋弧焊、垂直气电焊等各类自动化焊接设备。
3.4 焊接材料的工艺、性能要求高
由于焊接方法的多样化和自动化程度提高，对焊材工艺要求进一步提高，自动化焊接势必提高焊接热输入量，为保证焊接接头综合力学性能，特别是焊缝强度、韧性等指标，船舶焊接生产中需要大量高性能焊材应用。对某些特殊船型，由于船板及部件的特殊性，焊接材料的性能同样需要具有特殊的技术特点。
4 结语
从目前情况来看，船厂新厂承接的船型与老厂有很大区别，板厚、等级强度都有所提高，产品种类更为丰富。我们应该珍惜江南搬迁的良好契机，充分利用现代化造船用焊接设备，通过对造船焊接工艺不断研究、改进，开发出适宜于新造船的焊接生产工艺，从而加快向现代化造船模式转化、把船舶焊接技术水平提高到一个新的高度。

参考文献：
[1] 张永达, 孙成文, 于小虎, 等. 船舶高效焊接工艺及存在的问题[J]. 造船技术, 2009,(5).[2] 王淑梅, 葛树森, 陈绍全. 船舶高效焊接技术推广[J].电焊机, 2004,34(2).
此篇船舶工程论文重点对我国船舶制造中的焊接工艺的水平，发展水平，焊接工艺进行探讨和研究，如果您也想发表相关论文在船舶期刊或科技类期刊，可以咨询本咱编辑。此论文描述具有前瞻性。