中国船舶焊接技术进展_陈家本

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图 3 船厂数控火焰切割机 以建造大型远洋运输船舶为主的中国极大部分船
厂已普遍使用了数控等离子弧切割机、数控管子切割 机, 这不仅因为中国造船总量增加, 从而导致船用钢板 切割量的大量增加, 还因为中国热切割技术经过 30 多 年的不断发展, 数控等离子、数控火焰切割机产品的种 类和规格已相当齐全, 并已形成了产业规模, 部分产品 的技术性能和功能已接近或达到国际同类产品的水 平, 所以已经被中国造船行业所认可和接受。
熔敷效率 180%高效铁粉焊条平角焊
高效铁粉焊条

熔敷效率 150%高效铁粉焊条平角焊
电弧焊
熔敷效率 130%高效铁粉焊条平角焊
手工陶瓷衬垫单面对接焊 手工衬垫 手工黄砂衬垫单面对接焊 8
单面焊 手工砂绳衬垫单面对接焊 船用球扁钢手工衬垫单面对接焊
铝合金自动 T IG 单面氩弧焊
铝合金半自动 MIG 氩弧对接焊

氩弧焊 铝合金半自动 MIG 氩弧角接焊
铜 镍 合 金 管 、铝 黄 铜 管 单 面 氩 弧 焊
钛合金半自动 T IG 焊
铝黄铜加热管钎焊
10
钎焊
锡黄铜加热管钎焊
11 窄间隙焊 窄间隙埋弧焊
艉柱拼接焊缝丝极电渣焊
wenku.baidu.com12
电渣焊
高层建筑立柱熔嘴电渣焊
船 舶 高 效 焊 条 、CO2 气 体 保 护 实 心 焊 丝 、CO2 气 体 保护药芯焊丝、单面焊衬垫、CO2 气体保护电弧焊、多丝 埋 弧 焊 机 、逆 变 焊 机 、气 电 垂 直 自 动 焊 机 、横 向 自 动 焊 机、自动平角焊机、自动立角焊机、双丝 MAG 焊机等已 全面推广应用, 并先后实现了国产化。
2007 年第 5 期

焊接 Proceedings of 2007 I nternational Forum on Welding Technology in Shipping I ndustry
1 船舶焊接技术是船舶建造技术中的关键技术
船舶焊接技术是中国现代造船模式中的关键技术 之一, 船舶工业把缩短造船周期作为永恒的主题“要缩 短造船周期必然要提高生产效率, 正如古人云‘工欲善 其事 , 必先利其器’”, 先进的造船高效焊接技术 , 在 提 高 船 舶 的 建 造 效 率 、降 低 船 舶 建 造 成 本 、提 高 船 舶 建 造 质量上的作用是不可小视的, 也是企业提高经济效益 的有效途径。

2007 年第 5 期
2007 船舶焊接国际论坛论文集 焊接
焊接机械化自动化率( %)
70
60
50 40
30 20
20
10 0 1990
65.03 2001
时间 t /年
图 2 船舶焊接机械化、自动化率
图 4 船厂数控等离子弧切割机
船 厂 的 焊 工 人 均 焊 接 材 料 日 消 耗 量 已 达 15 kg / 人·日, 单面焊衬垫的使用量达 70 万米, 高效节能型焊 接设备应用率达 95%以上, 旋转式直流焊机已基本淘汰。 船舶焊接的能耗、焊工的劳动强度均有大幅度的下降。 以广船国际股份有限公司为例, 由广东省环保局会同广 州市环保局组织专家对该公司进行清洁生产审核验收, 2006 年 1~10 月共节电 922 万度, 节约钢材 1 876.4 t, 节约焊材 55.3 t, 被评为中国首家通过清洁生产验收的 造船企业, 为打造“绿色造船”的目标奠定了基础。 2.2 船舶热切割技术
2 船舶焊接技术的进展
2.1 船舶焊接技术的新发展 经过 50 多年的发展, 中国已经成为世界上的焊接
大国和第三造船大国, 但远不是一个焊接强国。广大造 船焊接科技人员一直致力于造船焊接工艺方法的多样 化, 目前已有 40 多种造船焊接工艺方法并获得有关船 级 社 的 认 可 。 高 效 焊 接 技 术 除 了 在 散 货 船 、油 船 、集 装 箱船等主力船型上应用之外, 还在液化天然气船 ( LNG) 、液化石油气船( LPG) 、大型散装箱船、海洋浮式 生产储油船( FPSO) 、超大型油船( VLCC) 、滚装船、水翼 船等高技术、高附加值船舶上获得广泛应用。表 2 所示 为中国造船高效焊接技术类别及工艺方法。
WC- 1 气体保护自动角焊
5083 铝合金自动 MIG 焊
舷侧大接头垂直焊缝对接自动焊
槽型隔壁垂直对接自动焊
垂直气电

舷侧双壳隔壁垂直对接自动焊
自动焊
垂直气电超厚板单面焊
垂直气电立角焊
4 横向自动焊 横向自动气体保护焊

下向焊 CO2 气体保护半自动下向焊
下向焊条电弧焊

重力焊 OK33.80、T5024、CJ421Fe 等焊条的重力焊
1982 1992 1997 2002 2003 2004 2005 2006
时间 t /年
图 1 中国造船工业的历年完工总量
表 1 所示为 2006 年三大造船指标的比较。
表 1 2006 年三大造船指标比较
中国 世界 2006 年中国
造船指标
( 万吨) ( 万吨)
份额( %)
2005 年中国 份额( %)
中国船舶焊接材料的 研 究 生 产 经 40 多 年 的 发 展 已有一定的生产规模。船舶系统内的焊接材料生产基 地— — — 武 汉 铁 锚 焊 接 材 料 股 份 有 限 公 司 年 产 各 种 焊 接 材料达 10 万吨。根据船厂的需求, 自 20 世纪 80 年代 中期以来, 铁锚先后开发了高效铁粉焊条、下向焊焊 条、单面焊双面成形软、硬衬垫, 1992 年引进了乌克兰 药芯焊丝生产线, 2000 年又引了进伊萨公司药芯焊丝、 实心焊丝生产线, 生产了大量气体保护实心焊丝及药 芯焊丝等新产品供给船厂, 如图 5 所示。这些产品先后 通 过 了 中 国 船 级 社 、英 国 劳 氏 船 级 社 、美 国 船 级 社 、德 国 劳 氏 船 级 社 、挪 威 船 级 社 、日 本 海 事 协 会 、法 国 船 级 社、韩国船级社等各国船级社的认可。
船 舶 焊 接 材 料 是 一 个 多 品 种 、多 规 格 、多 用 途 的 生 产与研究领域。为了提高船厂焊接生产效率, 全面推广 应用高效焊接材料是很有价值的策略, 尤其是在造船 企业中大力推广应用 CO2 气体保护焊技术, 带来了极 大的经济效益 , 这主要是由于其具有优质、价廉、高效 等特点。
自动化热切割技术在 造 船 行 业 中 历 经 了 30 多 年 的持续发展, 如今已全面进入一个崭新的阶段, 数控火 焰切割( 图 3) 、数控等离子弧切割( 图 4) 、数 控 激 光 切 割 、数 控 管 子 相 贯 线 切 割 、机 器 人 型 材 自 动 切 割 等 先 进 自动化热切割技术先后在中国舰船行业中获得应用, 从根本上突破了困扰船舶建造周期中的钢板下料切割 的瓶颈。
吨, 连续十多年居世界第三, 与韩国、日本的差距大幅
缩小, 新承接船舶订单显示出中国造船业强劲的快速
发展势头。图 1 所示为中国造船工业的历年完工总量,
完工量 /万载重吨
1 600
1 400 1 200 1 000
800
600
400 200

1 400 1 212
800 600 400 36 100 200
完工量 1 452 7 440
19
17
新订单量 4 251 14 160
30
23
手持订单 6 872 30 426
24
18
在 2006 年由国务院批准发布的《船舶工业中长期 发展规划》中明确地指出了产业规划的指导方针和发 展目标 , 指导方针为深化改革、加快发展, 坚持走新型 工业化道路; 调整存量资产和新建产能相结合, 优化船 舶工业组织结构; 提高自主研发能力和船用设备配套 能力, 增强船舶工业核心竞争力; “引进来”和“走出去” 并举, 造船企业要重点引进消化吸收模块化舾装、高效 焊接、切割等船舶建造关键技术和现代化造船生产管 理技术, 转化生产方式, 提高建造技术水平和生产效 率, 尽快达到国际先进水平, 拓宽船舶工业发展空间。 发展目标为: 2010 年自主开发、建造的主力船舶达到国 际先进水平, 年造船能力达到 2 300 万载重吨, 年产量 1 700 万载重吨, 造船年销售收入 1 500 亿元。2015 年, 形成开发建造高技术、高附加值船舶的能力, 年造 船能力达到 2 800 万载重吨, 年产量 2 200 万载重吨, 年销售收入 1 800 亿元, 使中国成为世界造船强国。
采用先进的船舶高效焊接技术还会涉及船舶制造 中 的 工 艺 设 计 、计 算 机 数 控 下 料 、小 合 拢 、中 合 拢 、大 合 拢 、平 面 分 段 、曲 面 分 段 、平 直 立 体 分 段 、管 线 法 兰 焊 接、型材部件装焊等工序和工位的焊接工程, 同时也会 牵动与之相关的焊接产业链 , 如钢铁、金属加工、金属 热 切 割 、焊 材 、焊 剂 、保 护 气 体 、无 损 探 伤 、焊 接 接 头 性 能 与 质 量 评 估 、焊 接 电 源 、焊 接 能 源 、电 子 控 制 系 统 、焊 接专用自动化工装、焊接辅器具和环保、焊工技能培 训 、焊 接 质 量 管 理 与 控 制 、焊 接 接 头 设 计 、焊 接 标 准 与 规范等, 由此可见, 船舶焊接技术在船舶制造中占有重 要的地位, 是一项技术性、专业性很强的系统工程。为 此, 中国两大船舶集团公司于 1986 年组建了船舶工业 高效焊接技术指导组 , 开展了规划、决策、指导、协调、 咨询和信息交流等方面的有效活动, 圆满地完成了“十 五”提出的推广应用高效焊接技术的各项指标, 提高了 中国造船焊接技术的水平。目前, 船舶建造中 CO2 气体 保护半自动焊技术已在船厂广泛应用, 其应用率达到 60%~65%。
国船舶工业有望成为最具有国际竞争力的产业之一。
自改革开放以来, 中国船舶工业经过不懈努力和
拼搏 , 已经发展成为具有良好信誉、相当规模、产业结
构相对合理、综合发展优势显著的产业之一。尤其是进
入 21 世纪以来, 抓住了国内外船舶市场难得的兴旺机
遇, 努力拼搏, 成效显著。
2006 年 中 国 造 船 完 工 总 量 突 破 了 1 400 万 载 重
船用板材、型材和管材的切割加工是船舶建造的 先行工序 , 具有品种和规格多、工件轮廓线型复杂, 切 割加工要求高, 且各加工工作量巨大等诸多特点, 这些 因素促使中国造船企业成为引入先进热切割技术最 早 、覆 盖 的 切 割 技 术 面 最 广 、并 持 续 进 行 现 代 化 升 级 改 造的行业。
2007 船舶焊接国际论坛论文集 焊接
中国船舶焊接技术进展
上海船舶工艺研究所( 200032) 陈家本 郑惠锦 朱若凡 顾长石
陈家本
摘要 船舶焊接技术是现代造船模式中的关键技术之一 , 先进的船舶高效焊接技术, 在提高船舶建造效率、降低 船舶建造成本、提高船舶建造质量等方面具有非常重要的作用, 也是企业提高经济效益的有效途径。文中阐述了船舶 工 业 快 速 发 展 中 的 船 舶 焊 接 技 术 的 关 键 作 用 , 并 重 点 介 绍 了 船 舶 焊 接 技 术 的 新 发 展 : 船 舶 热 切 割 技 术 、船 舶 焊 接 材 料、船舶焊接设备及专用工装, 船舶焊接规范与节 能 环 保 等 , 并 提 出 了 船 舶 焊 接 技 术 的 发 展 目 标 与 措 施 , 努 力 开 创 船 舶焊接技术的新局面。
关键词: 船舶工业 船舶焊接技术 高效焊接 中图分类号: U671.8 TG457.5
0前 言
船舶工业是为水上交通、海洋开发和国防建设等
提供技术装备的现代综合性产业 , 也是劳动、资金、技
术密集型产业, 对机电、钢铁、化工、航运、海洋资源勘
采等上、下游产业发展具有较强的带动作用, 对促进劳
动力就业、发展出口贸易和保障海防安全意义重大。中
目前, 作为光、机、电一体化的激光切割技 术 在 造 船业中的应用还是空白。但随着中国造船业的振兴和 激光技术的不断进步, 中国已与德国在激光制造领域 上有了合作开发的项目 , “船舶大功率激光建造技术” 已在 2005 年开始启动, 它为中国造船业搭建了一个激 光技术研究和应用的平台, 为促进中国造船业的长足 发展增添了新的技术。 2.3 船舶焊接材料
船舶焊接机械化自 动 化 率 由 1998 年 的 20%发 展 到 2001 年的 65.03%, 如图 2 所示。
表 2 中国造船高效焊接技术类别及工艺方法
序号 高效焊接类别
高效焊接工艺名称
FCB 法焊剂垫双丝单面埋弧焊
FCB 法焊剂垫三丝单面埋弧焊
RF 法热固型焊剂垫双丝单面埋弧焊

埋弧焊 FAB 法软衬垫双丝单面埋弧焊
双 丝 单 面 埋 弧 自 动 焊+半 自 动 CO2 衬 垫 单 面焊复合焊
自动埋弧角焊
CO2 气体保护全位置半自动角焊
CO2 气体保护衬垫单面半自动对接平焊
CO2 气体保护衬垫单面半自动对接立焊

CO2 气体 CO2 气体保护衬垫单面半自动对接横焊
保护焊 CO2 气体保护自动水平角焊
双丝 MAG 焊
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