焊接技術(shù)在現(xiàn)代船舶制造中的應(yīng)用

焊接技術(shù)在現(xiàn)代船舶制造中的應(yīng)用

1船舶焊接技術(shù)回顧近年來(lái)中國(guó)造船業(yè)的發(fā)展，呈現(xiàn)出罕見(jiàn)、快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。2006年，中國(guó)造船船業(yè)占世界市場(chǎng)份額的19%，達(dá)到世界第三方。根據(jù)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的《航運(yùn)工業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展計(jì)劃》，中國(guó)將成為世界第一個(gè)造船大國(guó)。同時(shí)，國(guó)務(wù)院還要求船舶工業(yè)改革深化，走新型工業(yè)化道路。我們必須走上一個(gè)完整的發(fā)展和改革過(guò)程，走科技化、經(jīng)濟(jì)效益好、資源被動(dòng)、環(huán)境少、人力資源優(yōu)勢(shì)優(yōu)先的船舶產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路。焊接技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)工程技術(shù)之一,是現(xiàn)代船舶建造工程的關(guān)鍵工藝技術(shù)。在船體建造中,焊接工時(shí)約占船體建造總工時(shí)的30%～40%,焊接成本約占船體建造總成本的30%～50%。船舶焊接質(zhì)量是評(píng)價(jià)造船質(zhì)量的重要指標(biāo),焊接生產(chǎn)效率是影響造船產(chǎn)量與生產(chǎn)成本的主要因素之一,船舶焊接技術(shù)的進(jìn)步對(duì)推動(dòng)造船生產(chǎn)的發(fā)展具有十分重要的意義。在焊接作業(yè)過(guò)程中,不可避免會(huì)出現(xiàn)不同程度的環(huán)境污染,包括焊接有害氣體、煙塵污染、弧光輻射、電磁污染、噪音污染等,同時(shí)弧焊電源是耗電量較大的電器設(shè)備之一,電能的有效利用率較低,如何減少焊接過(guò)程對(duì)環(huán)境的污染、提高焊接能耗利用率和提高生產(chǎn)效率,不僅關(guān)系到整個(gè)船舶行業(yè)的核心竟?fàn)幜涂沙掷m(xù)發(fā)展能力,而且對(duì)全社會(huì)也有深遠(yuǎn)的影響,因此,不斷創(chuàng)新高效焊接技術(shù),推動(dòng)各類(lèi)高效焊接工藝、設(shè)備和材料的應(yīng)用,推動(dòng)船舶焊接技術(shù)向焊接自動(dòng)化、焊接高效、優(yōu)質(zhì)、低能耗和環(huán)保的方向發(fā)展,才能在提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、縮短造船周期、節(jié)約造船生產(chǎn)成本的同時(shí),打造出一個(gè)現(xiàn)代化的綠色造船企業(yè)。廣船國(guó)際從二十世紀(jì)八十年代以來(lái),一直至力于高效焊接技術(shù)的創(chuàng)新與推廣應(yīng)用,并于1986年成立了廣船國(guó)際高效焊接領(lǐng)導(dǎo)小組,負(fù)責(zé)組織與策劃廣船國(guó)際的焊接技術(shù)創(chuàng)新與推廣應(yīng)用工作,經(jīng)過(guò)幾十年的努力,高效焊接技術(shù)對(duì)廣船國(guó)際生產(chǎn)效率的提高、工藝方法的改進(jìn)、生產(chǎn)質(zhì)量的提高、焊接污染的減少、焊接能耗的降低等方面凸現(xiàn)了顯著的成績(jī).2必須注重提高船舶生產(chǎn)效率的提高廣船國(guó)際在焊接技術(shù)上的創(chuàng)新與應(yīng)用,按照不同時(shí)期的發(fā)展成果和內(nèi)容大至可分為四個(gè)階段,分別為焊接技術(shù)創(chuàng)新啟蒙期、焊接技術(shù)創(chuàng)新啟動(dòng)探索期、焊接技術(shù)創(chuàng)新高速發(fā)展期、焊接技術(shù)創(chuàng)新深化與重點(diǎn)突破期。上世紀(jì)八十年代前為焊接技術(shù)創(chuàng)新啟蒙期,廣船的焊接技術(shù)可以說(shuō)是處于一個(gè)較低的水平,從造船到修船、到壓力容器和機(jī)械產(chǎn)品,是手工焊和埋弧自動(dòng)焊一統(tǒng)天下,僅有的少量重力焊、下行焊推行起來(lái)也阻力較多,全面落后于國(guó)內(nèi)各兄弟船廠,主要原因還是在于當(dāng)時(shí)從管理人員到生產(chǎn)一線工人,對(duì)高效焊接推廣在生產(chǎn)上的積極意義認(rèn)識(shí)不足,組織與管理措施落實(shí)不到位,缺乏緊迫感。上世紀(jì)八十年代為焊接技術(shù)創(chuàng)新的啟動(dòng)探索期,隨著國(guó)家改革開(kāi)放的政策,廣船也開(kāi)始承接出口船舶,生產(chǎn)量有較大的提高,解決與突破焊接技術(shù)對(duì)生產(chǎn)效率、生產(chǎn)周期的影響成為迫切需要解決的問(wèn)題。公司(廠)的焊接技術(shù)人員一方面創(chuàng)新并實(shí)現(xiàn)了手工焊帶襯墊單面焊雙面成型的焊接技術(shù),另一方面研究并實(shí)施了手工焊與埋弧自動(dòng)焊組合焊等工藝,為焊接效率的提高作出了貢獻(xiàn)。在1982年引進(jìn)了實(shí)心焊絲CO2氣體保護(hù)焊,首先在管-法蘭角焊上嘗試使用,再推廣到船板的角焊、平對(duì)接焊、立對(duì)接焊和橫焊縫,從普通船用板推廣到高強(qiáng)度船用板。至八十年代后期,高效的實(shí)心焊絲CO2氣體保護(hù)焊已經(jīng)在船舶建造的各個(gè)階段充分應(yīng)用,并對(duì)效率更高、成型更好、更易操作的藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行了嘗試性試驗(yàn)與使用,走在了國(guó)內(nèi)船廠的前列。上世紀(jì)九十年代是焊接技術(shù)創(chuàng)新的高速發(fā)展期,經(jīng)過(guò)十年的努力,各種高效的船舶焊接技術(shù)得到了充分了發(fā)展與應(yīng)用,焊接高效化率、焊接機(jī)械自動(dòng)化率有了飛躍式的發(fā)展,保證了公司走上快速發(fā)展的道路。1990年引進(jìn)的垂直氣電焊,將船舶外板的大合攏焊縫工作效率提高了十多倍,焊接質(zhì)量也大大改善,并且經(jīng)過(guò)十年的努力與創(chuàng)新,鋼種類(lèi)別從船用B級(jí)板拓展到船用DH32、AH36等高強(qiáng)度板,應(yīng)用范圍從船舶外板對(duì)接縫拓展到旁板分段內(nèi)殼板對(duì)接縫、槽型壁的對(duì)接縫、壁墩的對(duì)接縫等,為船臺(tái)周期的幾次縮短提供了保障;效率和成型更好的藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊對(duì)提高生產(chǎn)效率的益處得到了公司上下一致認(rèn)可,其所用比例從九十年代初期的不到10%發(fā)展到占70%左右,應(yīng)用范圍覆蓋了公司的所有船用板。1998年成功引進(jìn)和使用的FCB焊(三絲帶背面焊劑單面焊雙面成型)和流水線作為平面分段制作的核心工藝,大大提高了平面分段制作的工作效率,使平面分段的制作周期縮短了一半以上,緩解了公司在快速發(fā)展中分段制作的瓶頸問(wèn)題。其它創(chuàng)新的高效焊接技術(shù)如碳鋼管全自動(dòng)生產(chǎn)流水線、碳鋼管氬弧焊單面焊雙面成型、碳鋼管CO2氣體保護(hù)焊單面焊雙面成型、各類(lèi)不銹鋼管的CO2氣體保護(hù)焊等均在九十年代得到充分的研究與應(yīng)用。進(jìn)入二十一世紀(jì)以后,公司焊接技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)入了深化與重點(diǎn)突破期,公司的焊接技術(shù)在國(guó)內(nèi)船舶行業(yè)中已屬于先進(jìn)水平,焊接高效化率、焊接機(jī)械自動(dòng)化率處于相當(dāng)穩(wěn)定的發(fā)展?fàn)顟B(tài),焊接技術(shù)創(chuàng)新的工作重點(diǎn)放在了技術(shù)深化和重點(diǎn)項(xiàng)目的突破上。第一方面是在各種成熟高效焊接技術(shù)的基礎(chǔ)上,依靠公司內(nèi)的技術(shù)力量拓展其應(yīng)用深度和應(yīng)用范圍,如型材CO2單面焊雙面成型、CO2自動(dòng)角焊、CO2氣體保護(hù)焊與埋弧焊的組合焊、氬弧焊與CO2氣體保護(hù)焊的組合焊、管子全自動(dòng)氬弧焊、大厚度碳鋼管單邊坡口CO2氣體保護(hù)焊、管法蘭全自動(dòng)多絲角焊、薄板焊接防變形控制措施的研究與應(yīng)用等,這些深層次的焊接技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用,使公司不同施工階段的焊接工作得到了專(zhuān)業(yè)化的提高。第二方面是研究與應(yīng)用各類(lèi)新鋼種的焊接技術(shù),為公司不斷擴(kuò)大可承接產(chǎn)品的范圍提供技術(shù)保障,如雙相不銹鋼的焊接、軍用防彈鋼板的焊接、耐腐蝕B級(jí)鋼板的焊接、低溫高韌性鋼板的焊接、含鉬量大于2.5的316L不銹鋼的焊接、不銹鋼與碳鋼異種鋼的焊接等。第三方面是結(jié)合世界上新出現(xiàn)的焊接技術(shù),研究其在船舶建造中的應(yīng)用可行性與實(shí)際應(yīng)用,進(jìn)一步提高焊接效率和焊接質(zhì)量,如活性焊劑鎢極氬弧焊(簡(jiǎn)稱(chēng)A-TIG焊)的研究、雙絲MAG自動(dòng)焊的研究、單電源三絲埋弧自動(dòng)焊單面焊雙面成型的研究、雙絲單熔池CO2焊、CO2自動(dòng)橫焊、激光焊、磨擦攪拌焊等。3高效焊接技術(shù)效益顯著提高焊接技術(shù)的不斷創(chuàng)新不僅體現(xiàn)在公司完工產(chǎn)品數(shù)量的不斷增加,也體現(xiàn)在焊接技術(shù)專(zhuān)業(yè)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)上,按中船集團(tuán)公司統(tǒng)計(jì)的要求與標(biāo)準(zhǔn),廣船國(guó)際總的焊接高效化率從1985年的所占比例18%提高到現(xiàn)在的95%以上,并且各項(xiàng)高效焊接方法所占比例也有質(zhì)的提高,焊接機(jī)械化、自動(dòng)化率穩(wěn)定在70%左右,CO2焊接應(yīng)用率穩(wěn)定在65%～70%之間,焊工人均日消耗焊材量超過(guò)20kg,另外船舶管子內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)已連續(xù)十多年焊接高效化率達(dá)到100%;高效焊接方法和高效焊接材料的大量應(yīng)用,一方面大幅度提高了船臺(tái)利用率,使每艘船的船臺(tái)周期平均縮短了20多天,此項(xiàng)每年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益近百萬(wàn)元,另一方面使船舶建造總周期縮短,此項(xiàng)每年產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益有1000多萬(wàn)元,廣船國(guó)際的造船能力也從年產(chǎn)5～6艘提高到現(xiàn)在的近20艘;同時(shí)各項(xiàng)高效焊接方法和高效焊接材料的應(yīng)用使船舶產(chǎn)品的建造質(zhì)量也不斷地得到提高,返工數(shù)量大幅度降低帶來(lái)了自然資源的消耗也大幅度降低。焊接技術(shù)的創(chuàng)新成果還體現(xiàn)在各類(lèi)高效、節(jié)能焊接設(shè)備的不斷增加,隨著高效焊接方法的推廣與應(yīng)用,高效焊接設(shè)備也跟著不斷改進(jìn)。在焊接技術(shù)創(chuàng)新初期,主要以手工電弧焊焊機(jī)為主,能耗大且有效利用率低,隨著焊接技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展,在公司領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下,先后購(gòu)置了逆變焊機(jī)、CO2半自動(dòng)焊機(jī)、垂直自動(dòng)焊機(jī)、氬弧焊機(jī)、埋弧焊機(jī)等高效節(jié)能焊接設(shè)備,高效節(jié)能焊接設(shè)備占全公司焊接設(shè)備總數(shù)的比例由1985年的11%提高到95%以上,尤其是CO2自動(dòng)焊機(jī)目前占所有焊接設(shè)備總數(shù)的64%,2006年度單高效節(jié)能焊接設(shè)備就節(jié)約了電能1000多萬(wàn)kwh,既節(jié)約了生產(chǎn)成本,也為社會(huì)的環(huán)境保護(hù)作出了貢獻(xiàn)。同時(shí)廣船國(guó)際在2006年也一次性通過(guò)了由廣東省環(huán)保局和廣州環(huán)保局組織的清潔生產(chǎn)審核驗(yàn)收,成為國(guó)內(nèi)第一家通過(guò)清潔生產(chǎn)驗(yàn)收的造船企業(yè),為打造“綠色造船”的目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。4先進(jìn)的焊接制造技術(shù)廣船國(guó)際的焊接技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用工作,經(jīng)過(guò)二十幾年的努力,已經(jīng)取得了優(yōu)良的成績(jī),但與發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家相比,在機(jī)械化、自動(dòng)化程度,焊接設(shè)備和材料配套,先進(jìn)焊接技術(shù)的應(yīng)用等方面還存在一定的差距,焊接技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用工作仍然是任重而道遠(yuǎn)。放眼未來(lái),廣船國(guó)際除了要鞏固目前所取得的成績(jī)外,還將會(huì)在兩個(gè)方面重點(diǎn)展開(kāi)工作。1廣船國(guó)際下一步的焊接技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用工作廣船國(guó)際目前的焊接機(jī)械化和自動(dòng)化,主要是集中在半自動(dòng)化和單機(jī)機(jī)械化,其技術(shù)含量較低,屬于較低層次的機(jī)械化和自動(dòng)化,而且焊接質(zhì)量和焊接效率易受人為因素影響,技術(shù)含量較高的工位機(jī)械化和全自動(dòng)化占有比例較小,為了進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)能力、提高生產(chǎn)效率和節(jié)能降耗,根據(jù)公司目前的實(shí)際狀況和發(fā)展策略,廣船國(guó)際下一步的焊接技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用工作的重點(diǎn)是通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)流程,合理配置資源,提高焊接工位機(jī)械化、專(zhuān)業(yè)化和全自動(dòng)化的比例,以提高焊接機(jī)械化、自動(dòng)化率的含金量和內(nèi)涵,促進(jìn)焊接質(zhì)量和焊接效率的提高,同時(shí),從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看,焊接機(jī)器人的研究與應(yīng)用仍然是我們關(guān)心的內(nèi)容之一,適當(dāng)時(shí)機(jī)的引入將會(huì)真正實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化。2廣船國(guó)