中小型船舶企業(yè)焊接技術(shù)現(xiàn)狀與展望

張 蔚， 徐國(guó)林，張 強(qiáng)

(1.中國(guó)船級(jí)社鎮(zhèn)江辦事處，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；2.寧波奧凱鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司， 浙江 余姚 315400；3.金壇市安順船舶制造有限公司，江蘇 金壇213231)

中小型船舶企業(yè)焊接技術(shù)現(xiàn)狀與展望

張 蔚1， 徐國(guó)林2，張 強(qiáng)3

(1.中國(guó)船級(jí)社鎮(zhèn)江辦事處，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；2.寧波奧凱鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司， 浙江 余姚 315400；3.金壇市安順船舶制造有限公司，江蘇 金壇213231)

焊接是造船過(guò)程中的重要一環(huán)，對(duì)船舶的整體質(zhì)量和壽命有著重要的影響。從焊接材料、方法、設(shè)備等角度綜合論述了我國(guó)中小船廠焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了中小船廠焊接技術(shù)存在的問(wèn)題及其與大型船廠焊接技術(shù)的差距，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)做出了預(yù)測(cè)。

中小船廠；焊接技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

0 引言

國(guó)內(nèi)中小型船廠主要分布在全國(guó)沿海各地，以生產(chǎn)支線集裝箱船、多用途船、重吊船、散貨船、漁船等船型為主。目前船舶制造企業(yè)正在進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)，而轉(zhuǎn)型升級(jí)的思路大多是以產(chǎn)品為中心展開(kāi)，即由建造散貨船、油船等中低端船舶向建造大型集裝箱船、液化天然氣船等高端船舶及海洋工程裝備轉(zhuǎn)變，期望從中找到更多的發(fā)展機(jī)會(huì)。對(duì)中小型船廠來(lái)說(shuō)，要把握住國(guó)際船市調(diào)整中的結(jié)構(gòu)性機(jī)遇，積極爭(zhēng)取、創(chuàng)造發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)提高船舶建造技術(shù)，應(yīng)對(duì)行業(yè)低潮期[1]。

船舶焊接技術(shù)是現(xiàn)代造船模式中的重要技術(shù)之一，先進(jìn)的船舶焊接技術(shù)能大幅度提高造船效率、降低造船成本，提高造船質(zhì)量，也是企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的重要有效途徑之一。因此，有必要對(duì)中小型船廠焊接技術(shù)進(jìn)行研究。

1 中小型船廠的焊接材料分類(lèi)

1.1手工電焊條

向下立焊焊條:效率相比于向上立焊焊條，可以提高1～2倍。

鐵粉焊條:熔敷效率可以提高到1.3～2.4倍，生產(chǎn)效率也能提高0.5倍以上。

重力焊條:使用高效鐵粉焊條，與傳統(tǒng)手工焊相比，生產(chǎn)效率提高到6倍。

1.2氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲

根據(jù)使用的情況來(lái)看，應(yīng)著重研發(fā)新的焊絲品種類(lèi)型和改進(jìn)實(shí)心焊絲的工藝性能，減少飛濺上加大力度，力爭(zhēng)做到使成型更好。比如：新研制開(kāi)發(fā)的活性實(shí)芯焊絲，其表面經(jīng)過(guò)活性化處理并具有防銹、潤(rùn)滑等功能。

1.3氣體保護(hù)藥芯焊絲

藥芯焊絲具有焊縫成型美觀、全位置焊接工藝性能良好、電弧穩(wěn)定、小飛濺、焊接熔敷速度快、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)大部分船廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了焊絲托盤(pán)供應(yīng)。就我國(guó)目前焊材的應(yīng)用狀況來(lái)看，氣體保護(hù)藥芯焊絲在種類(lèi)、產(chǎn)量、質(zhì)量等方面和國(guó)外相比，差距較大，尤其是在研發(fā)堿性藥芯焊絲、金屬型藥芯焊絲、自保護(hù)藥芯焊絲,以及水下藥芯焊絲和耐熱鋼、不銹鋼、低溫鋼、耐酸鋼藥芯焊絲等新型藥芯焊絲上力度不夠。

2 造船模式與焊接方法現(xiàn)狀

目前我國(guó)各船廠造船模式主要有整體造船、分段造船、分道造船這3種模式。

(1)整體造船是中小型船舶企業(yè)的主要模式。中小船舶企業(yè)主要采用平板拼接、管道焊接、船體焊接焊接方法，使用硅整流式變壓器手工電弧焊和晶閘管式CO2氣體保護(hù)焊機(jī)等主要焊接設(shè)備。

(2)地方造船廠和較大規(guī)模的民營(yíng)船廠的造船模式采用分段造船模式。

CO2氣體保護(hù)焊可用于平板拼接、平角焊和立角焊、分段焊接和管道焊接；手工焊條電弧焊可用于平角焊接和立角焊接、分段焊接和管道焊接；平板焊接還使用了晶閘管式埋弧焊，管道焊接還采用了TIG焊?？偟膩?lái)說(shuō)，CO2氣體保護(hù)焊和焊接過(guò)程自動(dòng)化是發(fā)展的一種趨勢(shì)。

(3)國(guó)內(nèi)大型船廠的造船模式采用先進(jìn)的分道造船模式[3]、集成造船模式等。

大型造船企業(yè)采用晶閘管式埋弧焊機(jī)和CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行平板拼接；采用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行平角和立角的焊接；至于區(qū)域連接和管道焊接，分別使用的是氣電立焊和TIG、CO2氣體保護(hù)焊。

這些公司企業(yè)基本上是以CO2氣體保護(hù)焊和焊接過(guò)程自動(dòng)化為主來(lái)進(jìn)行船舶焊接，并逐步開(kāi)始實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人焊接。

3 中小船廠焊接技術(shù)存在的問(wèn)題

3.1長(zhǎng)焊縫和厚板焊縫的焊接技術(shù)落后

在焊接鋼板的過(guò)程中，較長(zhǎng)焊縫和厚板的焊接是常見(jiàn)的問(wèn)題。焊接水平和焊接效率的高低以及焊縫質(zhì)量的好壞都對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和成本有著重大的影響[4]。除此之外，工作量較大的厚板對(duì)接、箱形零構(gòu)件整體焊接以及T型板焊接等對(duì)焊接工藝要求十分嚴(yán)格。在焊接時(shí)，表面聲波焊接技術(shù)(SAW)所產(chǎn)生的垃圾廢渣清理困難，因此，焊縫首層一般采用表面聲波蓋面和熔化極氣體保護(hù)焊打底相互結(jié)合的處理方法[5]，但焊接效率受到限制。對(duì)于T型焊接和厚板相互對(duì)接，普遍采用碳弧氣刨清根工藝技術(shù)。這種技術(shù)使焊縫進(jìn)行全熔透焊接有了可能，但會(huì)增加加工的成本，同時(shí)也對(duì)焊工的身體以及焊縫質(zhì)量不利。

3.2焊工的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平不足

焊接工藝會(huì)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量以及整體鋼結(jié)構(gòu)的業(yè)務(wù)流程產(chǎn)生直接影響。鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，遍布各個(gè)領(lǐng)域。學(xué)習(xí)焊接的相關(guān)技術(shù)知識(shí)，熟悉自身業(yè)務(wù)水平是對(duì)焊工的基本要求。但是我國(guó)焊工對(duì)業(yè)務(wù)水平了解得太少，與行業(yè)需求存在著較大的差距。

3.3焊接構(gòu)件易產(chǎn)生冷熱裂紋

焊縫接頭處有擴(kuò)散氫的存在，有淬硬組織，拉伸應(yīng)力大而且密集是產(chǎn)生冷裂紋的必要條件。焊縫的內(nèi)部和熱影響區(qū)則是出現(xiàn)熱裂紋幾率較大的部位。熱裂紋的出現(xiàn)不是力學(xué)和冶金制造過(guò)程中的因素單獨(dú)作用的結(jié)果，而是兩者共同作用導(dǎo)致的。

3.4焊接技術(shù)自動(dòng)化水平不高

一個(gè)國(guó)家想要發(fā)展和強(qiáng)大，應(yīng)該走工業(yè)現(xiàn)代化、自動(dòng)化的道路；只有以工業(yè)現(xiàn)代化、自動(dòng)化為支柱，產(chǎn)品才能通過(guò)節(jié)約成本來(lái)創(chuàng)造更多的價(jià)值。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的自動(dòng)化焊接水平不超過(guò)30%，遠(yuǎn)低于國(guó)外的80%[6]，手工焊是我國(guó)絕大多數(shù)中小型船廠仍然在采用的焊接方法。

4 中小型船廠焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

(1) 中小型船廠對(duì)焊接技術(shù)各個(gè)分支的應(yīng)用并不全面,亟需提高。

(2) 在焊接人才方面,專(zhuān)門(mén)的焊接人員數(shù)量較少并且分布不均,不少中小型船舶企業(yè)缺乏頂尖人才,因此限制了自主創(chuàng)新能力和思維。另外，中小型船舶企業(yè)、船廠在全國(guó)有名望的焊接專(zhuān)家數(shù)量上有極大的缺口，也因此導(dǎo)致中小型船舶企業(yè)、船廠在全國(guó)相關(guān)領(lǐng)域中幾乎沒(méi)有顯示度和話語(yǔ)權(quán)。

(3) 在焊接方面的人才培養(yǎng)方面,中小型企業(yè)并不具備不同層次學(xué)歷的培養(yǎng)能力,尤其是在較高學(xué)歷的培養(yǎng)能力和規(guī)模亟待加強(qiáng)。此外,大批一線焊工的專(zhuān)業(yè)水平有待提升,中小船廠在這些方面應(yīng)當(dāng)加大培訓(xùn)力度。

(4) 在焊接的科研、人員、裝備上沒(méi)有優(yōu)勢(shì)；涉及范圍較窄,尤其在研發(fā)比較先進(jìn)焊接裝備、焊材的方面。

5 結(jié)語(yǔ)

由于中小型船廠焊接技術(shù)水平與國(guó)內(nèi)大中型船廠之間存在較大差距，這就要求中小型船舶企業(yè)、船廠的技術(shù)人員努力探索、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、吸取教訓(xùn)，增強(qiáng)與大中型船廠焊接技術(shù)的交流學(xué)習(xí)。另外，必須加強(qiáng)焊接自動(dòng)化技術(shù)的學(xué)習(xí)應(yīng)用，重視焊接產(chǎn)品質(zhì)量的提升，只有這樣中小型船廠才能跟得上焊接技術(shù)的發(fā)展腳步。在發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，中小型船廠要坦然面對(duì)自身的不足，尋找自身的發(fā)展特點(diǎn)和方向，努力提高焊接技術(shù)水平，為我國(guó)的船舶焊接事業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

[1]李洪濤. 淺析中國(guó)焊接技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].黑龍江科技信息,2009(5):11-11.

[2]姚河清,陳亞政,孟慶芹. 現(xiàn)代焊接技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及展望[J].河海大學(xué)常州分校學(xué)報(bào),2004(3):7-10，2.

[3]鄒家生,嚴(yán)鏗,顧曉波. 船舶及焊接技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀[J].江蘇船舶,2008,25(1)：1-4，33.

[4]姚廣臣,賈濤,臧小惠. 焊接技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)科技信息,2008(6):62-63.

[5]陳家本,鄭惠錦,朱若凡,顧長(zhǎng)石. 中國(guó)船舶焊接技術(shù)進(jìn)展 [J].焊接,2007(5):1-6，97.

[6]李軍陽(yáng). 淺談焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].中小企業(yè)管理與科技,2013(7):296-297.

[7]蔣偉波. 我國(guó)工業(yè)焊接技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(4):84-84.

2014-09-03

張蔚(1983-)，男，工程師，研究方向?yàn)榇芭c海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)制造。

U671.8

A