船舶焊接技术及焊接材料的选择

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船舶焊接技术及焊接材料的选择

发布时间:2021-04-13T06:53:02.091Z 来源:《防护工程》2021年2期 作者: 李刚 夏文武

[导读] 近年来我国综合国力的不断增强,工业的迅猛发展,涌现出大量的工业企业。

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摘要:近年来我国综合国力的不断增强,工业的迅猛发展,涌现出大量的工业企业。自20世纪40年代以来,造船焊接技术就已经进入了快速发展的应用阶段,且随着重力焊、气保焊、埋弧焊等多类型高效焊接方法的出现,该项技术的实际应用范围也在不断扩张。特别是

在1950年代后期,船舶焊接技术的研究取得了全面进展,不仅建立了以高效节能为特征的高效焊接技术体系,也使得原有气电立焊与埋弧

焊技术的应用流程得到不断完善。70年代起,国家开始大力扶持单面焊、CO2气体保护焊等多项焊接技术,且随着焊接型机器人的问世,

船舶焊接应用技术也在逐渐趋于完善。本文就船舶焊接技术及焊接材料的选择展开探讨。

关键词:船舶焊接;焊接材料;机械化焊接

引言

基于现代化产业之中智能化科技的应用和发展,现代化船舶制造业也要朝着智能化的方向转变。就目前的实际发展情况分析,配合上未来的改革,相关政府部门需要加大投资力度,引导船舶制造业与现阶段的先进材料以及高科技结合起来,在提升现有水平的同时促进国

际市场地位的全面提高。

1船舶制造过程中的焊接介绍

铝合金材料在船舶上应用广泛,主要是因为其比例小、耐腐蚀性强,当船在航行时,它能使船的速度加快。由于其密度低,可以有效地减轻船舶的重量,保证船舶的稳定性。对于船舶工业来说,是一种具有很高利用价值的材料。铝合金的导热系数远高于钢,其热膨胀率

为2,但弹性模量仅为钢的1/3,容易产生较大的材料变形。在现代金属加工中,焊接技术的发展落后于铸造和锻造技术,但焊接产品的重

量比铆接零件、铸件和锻件轻,所以发展速度非常快。焊接结构的重量占钢材产量的45%,铝和铝合金焊接结构的比例也在增加,从而减

轻运输车辆的重量并节省能源。焊接密封性能好,适用于制造各种船舶,特别是钢结构船舶。钢船焊接是保证船舶紧密性和强度的关键,

如果在焊接过程中出现缺陷,部件可能会断裂,船体焊缝会泄漏,平均50%的船舶事故都与船体焊接缺陷有关。

2船舶焊接工艺的要求分析

针对传统焊接工艺的焊接效率低、焊接易变形且不能得到很好的控制等问题。并参考其他船舶焊接工艺的设计,探析出一种船舶建造中的高效焊接工艺,具体要求如下。(1)技术方面。尽可能基于已有焊接工艺和研究成果来确保本方案的可行性和可靠性。(2)操作方

面。充分考虑工作场环境的复杂程度,并结合人机操作的感受,将个人体验与实时检测相结合,实现人机操作最优化。(3)经济方面。确

定合理方案及分配装置相关可靠性能指标,通过人性化设计,来保障结构的安全性。

3焊接材料选择原理

(1)高品质焊接工艺。重视船舶焊接材料品质,可在发展高品质船舶焊接工艺的同时,开发出更多具有优异性能的船用焊接材料,现已成为船舶焊接技术的核心发展方向,如美国等国家开发出的高韧性低氢型酸性渣系药芯焊丝等,在低氢焊接环境下,可以使焊缝具有良

好的抗裂性和抗冲击性能,从而使其应用范围不断扩大;而日本等国家则在半自动型CO2气保焊药芯焊丝方面进行了探索,不仅开发出了

多种性能优异的新型药芯焊丝,也对传统船舶焊接技术进行不断完善,如常见的低温韧性药芯焊丝、耐底漆金属型焊丝、角焊缝药芯焊丝

等。(2)应用高效性。随着工业化的发展,船用焊接材料的生产结构也在发生变化,包括传统材料对焊条的使用比例每年都在下降,并且

在保护性气体环境中焊丝的实际使用量继续增长,然而埋弧型焊材产品的应用总量却基本保持不变。越来越多的船舶制造企业开始注重对

于焊接技术成本的有效控制,在开发新型应用材料的同时,推广以铁粉焊条代替普通焊条的实际操作思想,不仅使得药芯焊丝的品质水平

得到不断提升,也实现了对埋弧焊材的合理化应用高速焊剂等材料的存在,现有船舶制造企业对于焊接设备的实际焊接处理效率也在逐渐

接近理想化水平。

4船舶焊接技术的发展方向

4.1使用新的焊接工艺

在船舶制造业的焊接过程中,由于焊接材料存在单一性,难免会对实际的生产效率产生影响。所以,在船舶的生产过程中不同企业的需求存在差异,对于造船的材料以及产品的结构需求也会存在差异,使得船舶焊接朝着个性化与定制化的方向发展。目前,船舶制造模式

已经对焊接技术带来了影响,所以需要格外重视焊接工艺的更新。我国有很多船厂都选择先进平面分段装焊流水线的引入,同时配备了相

应的新设备与新工艺,能确保整体能够朝着半自动化和自动化的方向发展,以此提高船舶焊接效率。此外,应用立焊工艺技术,满足降低

工人劳动强度的要求,同时增强对于工人的培训,实现对焊接生产操作步骤的简化处理,确保焊接质量的稳定性。 4.2改变焊接材料单一性的现状

与其他技术先进的造船国相比,在中国选择船用焊接耗材时,主要存在以下问题:(1)船舶用焊接材料的待选种类过于单一。大多数焊接材料都是普通型,而高效型及专用型焊条的使用范围过于局限,且在焊接材料选择中,高端产品及技术的应用还主要依赖于进口。

(2)焊接材料的生产率较低,在国内市场上,船用焊接材料,特别是高质量的焊接材料,在工艺稳定性,工艺性能和材料耐久性方面仍需

改进。

4.3更新船舶焊接技术

船舶工业的发展依旧需要考虑到技术条件,并且新型焊接技术也是现阶段需要重点关注的问题。在船舶生产环节,常规的船舶以及高附加值船舶之间可能会出现一列的矛盾,需要引起格外的关注。一般来说,更新焊接结束后就要极力控制这些影响因素,以此来推动船舶

制造业的进步与发展。在实际的船舶生产过程中,需要重点关注不同船只的功能与类型,在实施焊接的过程中要将结合具体的情况开展对

应的施工,只有如此才能保证焊接工作的简便性,同时确保船舶工业能够朝着自动化与机械化的方向全面发展。

4.4增加机械化焊接所占比重

在焊接技术上,国内船舶焊接技术与国外先进思想仍存在较大差距,主要表现在以下2个方面:(1)焊接过程的效率,自动化和机械化水平太低。国内船舶用焊接设备,多以半自动焊工艺及焊条电弧焊处理为主,而在自动化水平较高的焊接工艺及机械化工艺方面的应用

比例极低,且更高效率的气保焊工艺、埋弧焊等技术的开发应用能力还相对较差。(2)船舶焊接的先进技术尚未在国内造船市场上大规模

使用。西方发达国家非常重视先进焊接技术的开发和应用,例如机器人焊接等工艺、激光-电弧复合焊接等技术,而在国内市场中,这些技

术依然处于有待开发的研究应用阶段。

结语

随着时代的不断发展,随着科学技术的不断进步,为了推动国内船舶制造业的不断发展,在实践中需要针对船舶制造过程之中的焊接技术加以优化,并且落实船舶结构设计的优化处理工作,再配合具体的软件、原理、模型应用等方式,确保船舶行业持续发展下去。从实

用性角度来看,船舶焊接技术的发展已经成为国内各大船舶制造企业的核心发展方向,特别是在高效焊接材料的选择与应用方面,各大企

业更是投入了极大的关注度,力求使企业自身的焊接处理技术达到理想化应用水平。

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