船舶焊接技术应用现状

FCB 法
RF法
错边、板厚差适应性低 不同点 需要足够大且均匀压紧力
反面必须采用铜衬垫支撑
错边、板厚差适应性强 可依靠板列自重 无需铜衬垫
适用拼板平对接单面焊 相同点 反面成型依靠焊剂衬垫
可实现大线能量焊接
焊剂石棉衬垫单面埋弧焊（FAB）
原理：利用柔性衬垫材料装 在坡口背面一侧，并用铝板 和磁性压紧装置将其固定的 单面埋弧焊
船舶建造的激光焊大部分采用大功率CO2激光器，主要用于大型豪 华邮轮、高速滚装/客滚船、军用舰艇等高附加值的军民用舰船薄板 及合金材料焊接，可以保证船体结构轻盈，焊缝性能好，表面成型 美观，构件不变形。
应用船厂： 德国Meyer（玛亚）船厂、Blohm+Voss（博隆·福斯）船厂、 丹麦Odense（欧登塞）船厂、德国Kvaerner Warnow（克瓦尔 纳·瓦 诺）船厂
特点与应用
高熔敷效率，生产效率比手 工焊提高5~7倍；
焊丝伸出长度控制在恒定值， 适应变化的焊接条件；
单道焊可焊接最大板32mm； 坡口间隙必须严格控制； 用于船台（船坞）大合拢垂
直对接缝，如船体外侧壳板、 隔板；
双丝MAG焊
双电极双摆动CO2气体保护 单面焊双面成型
无间隙装配，可在坡口内侧 定位焊
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。
2000~2005年公司高效焊接方法应用统计表
指标类别
埋弧自动焊 CO2气体 保护焊
铁粉焊条焊
机械化率
高效焊率 单面焊总长 度（米） 焊工人均焊 材日消耗量
2000年 11.85% 55.1% 19.2% 66.9% 86.1% 92210 12.9kg
2001年 11.78% 52.64% 23.81% 64.4% 88.21% 112580 13.2kg
CO2气保护焊：常规CO2半自动焊、双丝自 动焊（MAG）、自动角焊、 CO2气保护单 面焊、 CO2气电垂直自动焊
手工焊条焊：铁粉焊条焊、下行焊条焊、 深熔焊条焊、重力焊、普通焊条
铜衬垫单面埋弧自动焊（FCB）
原理:焊缝反面采用铜衬垫支 撑，其上铺设衬垫焊剂，利 用通气软管将铜垫板压紧在 坡口背面，正面焊接，反面 同时成形。
焊接机器人
计算机技术、自动控制技术、气保护焊接技术的完美结 合，适用于船舶构件批量化、小型化焊接生产，以及狭 窄舱室短焊缝全位置焊接。有固定机械臂式焊接机器人、 可移动便携式离线编程焊接机器人，上世纪90年代初， 日本船厂已开始使用焊接机器人，随后又研制出自动切 割机器人。2003年，韩国现代重工研发出5种获得国际认 证的焊接机器人，用于造船焊接。
坡口背面敷粘贴型陶瓷衬垫 送丝机和丝盘与焊机一体化，
可进行长拼缝连续焊 22mm板厚拼接可一次焊接
完成，焊接效率是普通CO2 焊8倍 适用大合拢主甲板、内底板 对接，中合拢平板对接。
普通CO2气保护单面焊
船厂应用最广泛的 焊接工艺
设备投资少，高效 且工艺实施方便。
打底焊第一道焊接 是关键。
30
江南长兴焊接技术发展前景
自动化程度进一步提高 高效焊接工艺应用扩大 焊接总量大幅度提升 技术开发、推广任务艰巨
FCB焊接工位装置
纵骨自动角焊工位装置
双丝自动埋弧焊装置
国外船舶焊接先进技术
搅拌摩擦焊（FSW） 1991年,由英国焊接研究所（The Welding InstituteTWI）发明。焊接过程属于固相焊接，核心技术是搅拌头， 焊接工艺参数包括搅拌头旋转速度、焊接速度、倾斜角度、 焊接压力。高质量焊接接头，无裂纹、夹杂、气孔等缺陷， 焊接变形小，无需焊接材料，焊前工件表面清理要求低， 焊接过程中无飞溅、烟尘、噪音等环境污染。适用制造大 型船舶铝合金结构件，挪威、日本、澳大利亚等国的船舶 制造公司生产预成型结构件（一般为板材或挤压型材）， 使船舶制造由零件的制造装配转变为船舶甲板以及壳体的 预成型结构件的装配。单道焊接铝合金厚度达100mm， 双道焊接达180mm。
特点：具有良好柔性，对较 大接头错边、变形、不等厚 接头有好的适应性，使用操 作灵活、方便。
应用：平板及背面侧有曲率 的对接焊，如弯曲外壳板、 甲板、底板。适用于船体分 段中合拢、船台（船坞）大 合拢。
CO2气保护焊
按船舶焊缝类型：角焊缝，对接焊缝
角焊缝焊接位置：平角焊、立角焊（立向上， 立向下）、仰角焊
应用: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、隔板 等的拼板对接焊
江南造船厂FCB单面焊工装
双丝FCB埋弧焊
三丝FCB埋弧焊
FCB焊接特点
双丝、三丝(多丝)焊，熔敷效率高； 单面焊实现焊缝反面成型，节省工时； 装配定位焊缝可在坡口内实施； 坡口形状、焊接条件的波动允许范围广； 长焊缝焊接需要大型门架结构支持； 易产生热裂纹，特别是厚板终端裂纹；
可在平、立、横多 个位置施焊
焊条高效化
重力焊： 平直角焊缝，一人可同时操作多台 铁粉焊条：药皮中加入铁粉，提高熔敷效率 下行焊条：改变药皮渣系，提高电弧吹力、熔渣凝
固点温度 深熔焊条：可焊透板厚12mm以下对接焊缝
江南焊接技术现状
高效焊机械化率逐年提升 拥有部分自动化焊接技术 机械化焊接设备不断更新
2005年 8.6% 69.6% 15.8% 78.2% 94% 179450
15.8 kg
24
三种焊接方法应用量比较
70 60 50 40 30 20 10
0 2000年 2001年 2002年 2003年 2004年 2005年
埋弧自动焊 CO2气保焊 铁粉焊条焊
25
2000~2005年公司高效焊发展情况
具有焊接重现性好，环境适应性强、智能化程度 高的优点。
管子生产线中管和法兰自动焊接工位
国内船舶行业焊接技术发展趋势
船舶行业发展需求 造船总量不断上升，2015年预计可突破3000万吨； 船舶大型化，船型多样化； 进一步提高船舶市场国际竞争力；
船舶焊接技术发展方向 CO2气保护焊自动化程度不断提高，应用范围扩大； 手工焊条焊应用逐步减少，焊接机器人（智能化焊接系统） 尝试应用； 焊接设备趋向低能耗，高负载率，数字化；
船舶焊接中存在的问题
造船模式相对落后； 大型焊接系统国产化率低； 高性能焊接材料依赖进口； 国产船用钢板大线能量焊接适应性； 焊接技术人员流失严重，工艺开发能力不足； 生产组织管理不够完善； 工艺研究成果转化为生产应用比率不高；
2002年 4.54% 59.88% 24.94% 64.42% 89.37% 91700 14.5kg
2003年 8.11% 64.39% 18.76% 72.5% 91.28% 124100 14.9kg
2004年 10.7% 62.82% 19.8% 73.5% 93.3% 146600 15.1kg
公司2000年与2005年焊接设备情况统计
表
焊机类别
2000年焊机数量 2005年焊机数量
（台）
（台）
手工直流焊机
933
1032
手工交流焊机
852
236
CO2焊机
547
940
氩弧焊机
105
Βιβλιοθήκη Baidu
306
埋弧焊机
89
146
高效焊总体情况为：
大量采用CO2半自动气体保护焊，手工焊和埋弧自动焊方法 占有一定比例，其中手工焊约占总量的1/3，拼板焊接采用 FCB法，船台大合拢纵缝焊接采用垂直气电焊，受船型小、 分段划分多等因素影响， CO2气保护自动角焊未能在实际生 产中大量推广使用，就是在小合拢T形肋骨、肋板角焊缝焊 接中，也很少采用CO2自动角焊机，通常采用半自动CO2气 保护焊和手工电弧焊方法。而在埋弧自动焊方法中大量采用 普通的单丝双面埋弧焊，在CO2气保护焊采用的焊接工艺中 比较高效方法也仅是单面焊双面成形。而其它许多新工艺受 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。
激光复合焊（Laser-Hybrid）
激光+常规MIG或MAG焊，与单纯激光焊比较有许多优点： 1、可有效利用激光能量，电弧先将母材熔化，提高激光吸收率。 2、增加熔深，利用激光束作用于电弧形成的熔池底部，进一步提高焊
接熔深。 3、稳定电弧，激光使气体电离产生等离子体，有助于电弧稳定。 4、降低焊缝装配精度，装配间隙由0.3mm增大至1mm。
对接焊：单面焊，双丝MAG焊，垂直气电焊
船舶焊接应用最广泛一种焊接方法，以药芯 焊丝CO2气保护焊为主，大量角焊缝焊接采 用该方法。
T排制作自动角焊
无需装配焊接 焊接速度快 焊接变形小
船体纵骨自动角焊
双丝双电弧 平直分段纵骨焊接 同时焊接4纵骨8条缝
简易CO2自动角焊
专用自动焊接小车， 轻便、灵活、易携
船总船厂高效化率统计表
(%)
CO2气保护焊 埋弧自动焊 高效化率
0.59
14.80
19.50
3.89
16.72
30.08
9.51
19.86
50.25
23.74
14.61
68.56
35.60
15.70
74.80
49.53
10.99
76.80
55.00
10.03
80.98
65.62
10.03
83.02
76.70
永久磁铁、导向机构， 避免脱离焊接线
适用于长直焊缝 立角焊具有摆动功能，
可以调整摆动速度、 摆动幅度、中心位置 与左右停留时间 焊缝两端需要补焊。
CO2垂直气电自动焊
原理 焊接时采用CO2 专用药芯焊丝， 焊缝正面通过水 冷铜滑块强制成 型，反面借助于 衬垫也同时成型 的一种高效焊接 方法。
8.59
91.30
77.80
10.60
92.30
船总船厂高效化率变化趋势
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1983年
1990年
1998年
2001年
2003年
CO2焊 埋弧焊 高效焊
我国船舶焊接三大主要方法
船舶焊接特点是工件庞大、形状复杂、施 工环境差。
埋弧自动焊：普通单、双丝埋弧焊、FCB 法、RF法、FAB法；
热固型焊剂衬垫单面埋弧焊（RF法）
原理:一种单面自动埋弧焊方 法，可以得到均匀的背面焊 道。焊接只在正面一侧进行， 背面是含有热硬化性树脂的 衬垫焊剂，它的下部是装有 底层焊剂的焊剂袋，再下部 是通气软管，它们都被放置 在衬垫外壳之内，依靠密封 的通气软管将焊剂压紧在坡 口背面。
FCB、RF工艺比较
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
2000年 2001年 2002年 2003年 2004年 2005年
机械化率 高效焊率 人均焊材耗量
26
平面分段拼板焊接压力架， 采用FCB法三丝埋弧自动单面 焊方法，焊丝直径4mm～ 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、隔板等 的拼板对接焊以及相应结构的 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1.5×6m～3×12m， 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。
我国船舶焊接技术的起步与发展
造船焊接技术起步于50年代手工电弧焊 50年代中期引进埋弧自动、半自动焊 50年代末期～70年代末,试验半自动CO2焊、
重力焊、下行焊、衬垫单面焊获得成功 80年代初，船总大力发展高效焊技术，成
立高效焊接技术指导组，推广应用各种高 效焊接工艺。
年份 1983 1986 1990 1996 1998 2000 2001 2002 2003 2004
船舶焊接技术应用现状
2007.9.06
焊接技术对船舶建造重要性 我国船舶焊接技术的起步与发展 几种船舶焊接工艺介绍 江南焊接技术现状 国外船舶焊接先进技术 国内船舶行业焊接技术发展趋势 船舶焊接中存在的问题
焊接技术对船舶建造重要性
焊接工作量占船体建造总工作量30%～ 40%
焊接成本占船体建造成本的30%～50% 扩大造船总量 缩短造船周期 稳定焊接质量 提高经济效益 减轻劳动强度