1我国船舶高效焊接技术的发展状况与应用

1.1我国船舶高效焊接技术的发展状况

我国船舶行业对于高效焊接技术最初的考虑是与普通焊条电弧焊进行比较。因此，前期的焊接技术发展，主要考虑提高焊接熔敷效率和焊接速度的焊接工艺、焊接材料以及焊接设备。1980年初，该阶段中国船厂大部分用的是手工电弧焊设备。中船集团成立攻关小组，在手工电弧焊的基础上推广铁粉焊条、重力焊和立向下角焊。截至到1985年，此焊接材料已在船舶行业全面推广。1986-1990年是从焊条电弧焊逐步过渡为CO2保护焊。1990年-2000年，根据国家进一步提高焊接效率的指导意见，船舶设备行业开始研制自动化设备，如气电垂直焊、自动平角焊机；而焊接材料供应商则开始研发各类高效焊接材料。2000年以后，中国船舶焊接技术的研究，与国际同步，主要集中在焊接材料高效化、焊接工艺高能量化、焊接设备自动化、智能化、机器人化。

1.2我国船舶高效焊接技术的应用

2000年以后，造船行业不断开发新的船型，如38000t化学品船、45000t集装箱船、LNG船，在新型船舶上采用了很多新的钢材，这给予船舶焊接带来了一定的难度，但是伴随着难度同时而来的，还有机遇和挑战。但是，虽然船舶焊接技术迅猛发展，高效、高新技术并未完全应用于各个船厂。到目前为止，国内各个船舶行业的焊接应用技术，基本上与2000年应用水平相持平。

2我国船舶高效焊接工艺的现状

从目前的现状看，我国船舶制造企业所采用的高效焊接方法主要有埋弧焊、CO2气体保护焊、焊条电弧焊，不锈钢焊接，活性气体保护焊等。下面着重介绍一些常见的两种高效焊接技术。

2.1埋弧焊工艺

目前埋弧焊工艺主要用于焊接各种钢板结构，可焊接的钢种包括碳素结构钢，不锈钢，耐热钢及其复合钢材等。埋弧焊时，在电极周围均匀地覆盖40～60mm厚的粒状焊剂，将电弧掩埋在焊剂层下，电弧热将焊剂熔化，使之产生保护气体和渣壳，以保护熔池和高温下的焊缝金属不受有害气体的侵害，因此也称为焊剂层下电弧焊。按照施焊过程中焊炬的驱动方式，分为自动埋弧焊和半自动埋弧焊。在自动埋弧焊中，又按照焊丝数目不同分为单丝和多丝埋弧焊；按焊丝截面形状分为丝极和带极埋弧焊。其中应用于平面分段流水线的FCB法焊接，FCB法是铜板上撒布厚度均匀的衬垫焊剂，并用压缩空气软管等顶升装置把上述填好焊剂的铜板压紧到焊缝背面，从正面进行焊接而形成背面焊道的一种单面埋弧焊接法。

2.2  CO2气体保护焊工艺

应用实芯焊丝气体保护焊的致命弱点是飞溅和气孔倾向大、成形不良，而且我国气体保护实芯焊丝的品种太少，今后大力扩大品种的同时，也需进一步改进实芯焊丝的工艺性能，增强焊丝表面的防锈、润滑功能。国内常见的牌号是E49-1、E50-6焊丝。采用药芯焊丝是一种方便可行的方法，配合各种类型的衬垫可以实现单面焊一次成形，很方便地进行各种金属的焊接，不同位置焊接时药芯焊丝的电流差异最小，适合全位置焊接。现在船厂普遍采用药芯焊丝来焊接船舶结构，以后CO2气保护药芯焊丝焊接将成为船厂的主要焊接材料和工艺。  

目前来看，在常用船用结构钢方面，药芯焊丝已经可以完全国产化，工艺主要应用于气电垂直自动焊。气电垂直电焊(EGW)是由日本神钢开发的焊接方法，简称SG-2法，主要用于船舶建造分段合拢时的立向上对接焊。该工艺使用的焊接材料为1.6mm的药芯焊丝，典型牌号为DWS-43G，配KL和JN型陶质衬垫。这种方法在国内船厂应用广泛，由于专利及合拢缝的重要性，普遍对神钢以外的同类产品格外谨慎。焊接过程中，用CO2气体作保护，并对焊接熔池强制一次成形的方法来完成的，焊缝的前后面分别用水冷铜滑块和带有梯形凹槽衬垫，以保持熔池稳定和成形良好。

3船舶制造中的高效焊接技术

3.1焊接机器人系统

机器人焊接是计算机技术、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。在造船业成功应用的有：欧登塞船厂的舱体格子形构件焊接移动机器人；韩国研制的复杂焊接环境的轮式智能移动焊接机器人；上海交通大学研制的具有自寻迹功能的焊接移动机器人，实现了大型舰船甲板的高效自动化焊接，可以全面保证焊接的质量；欧盟研制了一套双层外壳船舶焊接机器人，以满足双层外壳船舶建造的需要，如超级巡洋舰和巨型油船，该机器人在实验室环境下实现了基于电弧传感的6自由度焊缝跟踪。

3.2激光—电弧复合焊接

激光一电弧复合焊接具有焊接速度快、自动化程度高、焊接热变形小等优点，是船舶焊接技术发展不可缺少的一种新技术，尤其在铝合金的焊接中具有明显的优势。21世纪以来，这一项技术已经在日本、韩国和欧美一些国家得到了广泛的研究与应用，而我国应用的还很少。激光与电弧复合焊接技术特点：可有效利用激光能量。电弧先熔化母材，提高激光吸收率；增加熔深，利用激光束作用于熔池底部，进一步提高熔深；稳定电弧，激光使气体电离产生等离子体，有助于稳定电弧；降低对焊缝装配精度要求，装配间隙可由0.3mm增大至1mm。激光一电弧复合焊接的另一个主要优点在于，产生的焊接变形非常小，焊后的修整工作量大幅度减少。

3.3搅拌摩擦焊

上世纪九十年代初期，英国焊接研究所发明了搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW），这项杰出的焊接技术发明为世界制造技术的进步做出了很大的贡献。搅拌摩擦焊属于固相焊接，与传统的熔化焊接相比，具有无强光、无飞溅、无烟尘、不需要焊材、接头无气孔、夹杂及裂纹等一系列的优点，并具有细晶组织，属于优质无污染的焊接技术。搅拌摩擦适用于制造大型船舶铝合金结构件，国外已采用此技术生产预成型结构件，使船舶制造由零件的制造转变为船舶甲板以壳体的预成型结构件的装配。迄今为止，搅拌摩擦焊已经在英国、法国、挪威、瑞典等国家得到船级社的认证，甚至美国、澳大利亚和日本的船级社也批准搅拌摩擦焊成为新型船舶制造工艺技术。如大型豪华游轮“Star Princess”号的25%的船用铝合金壁板构件都是由搅拌摩擦焊制造，总体成本降低了约5%。在我国研制的“双体穿浪隐形导弹快艇”的宽幅铝合金壁板的制造上，也应用了搅拌摩擦焊技术。

4结语

虽然目前我国已经成为世界第三造船大国，但远非一个焊接强国。但是我国焊接的机械化和自动化程度都远远落后于日本和韩国，原材料、能源和焊接材料的消耗也远远高于日本和韩国等国家。所以我们要持续加大对高效焊接工艺的研究，提高焊接效率，提高整体的焊接水平。

参考文献

[1]田立群.加大力度促进船舶“高效焊接”发展[J].机电设备,2008(04):59.

[2]王凯.现代船舶焊接技术[J].数码世界,2017(01):98-99.

姓名:张冠东，性别:男，出生年月:1983.4，民族:汉，籍贯:江苏睢宁，学历:本科，职称:工程师，研究方向:船舶与海洋工程；