日前國務(wù)院印發(fā)《船舶工業(yè)加快結(jié)構(gòu)調(diào)整促進(jìn)轉(zhuǎn)型升級(jí)實(shí)施方案(2013-2015年)》，為我國船舶企業(yè)未來的發(fā)展指明了方向。焊接作為船舶制造中的關(guān)鍵技術(shù)之一，不僅影響船舶制造質(zhì)量，而且影響造船周期，因此船舶制造中焊接的高效化、自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)船舶工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的影響因素之一。為此，本刊特邀請(qǐng)船舶制造企業(yè)的工程技術(shù)人員，就船舶制造中的高效焊接技術(shù)進(jìn)行探討，望廣大讀者能夠從中有所收獲。

本期策劃 王 穎

泰州口岸船舶有限公司齊 偉

渤海造船廠集團(tuán)有限公司葫蘆島濱海水電大件制造有限責(zé)任公司田鳳玉

廣州中船龍穴造船有限公司吳磊磊

滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司許志祥

大連中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司李風(fēng)波

船舶制造中高效焊接的應(yīng)用現(xiàn)狀

齊 偉：我公司應(yīng)用的主要高效焊接工藝如下：（1）CO2氣體保護(hù)焊 分為GMAW（實(shí)芯焊絲）和FCAW（藥芯焊絲）。因其焊縫成形美觀、電弧穩(wěn)定、飛濺小等優(yōu)勢，藥芯焊絲（φ1.2mm）在船廠得到廣泛使用，是最主要的高效焊接技術(shù)。尤其是采用背面貼陶瓷襯墊，單面焊雙面成形工藝時(shí)，減少翻身工作量，提高焊接效率，降低成本，有利于減輕焊工勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境。此工藝原則上應(yīng)把裝配間隙控制在5～8mm，以減小焊縫的熔敷量，我公司船體結(jié)構(gòu)70%左右的焊接工作由此工藝完成。公司常用設(shè)備為奧太NBC—500、松下KRⅡ500（見圖1）、凱爾達(dá)ZX7—400（見圖2）。

圖1 松下KRⅡ500

圖2 凱爾達(dá)ZX7—400

在半自動(dòng)焊時(shí)，焊槍依賴焊工運(yùn)轉(zhuǎn)，此應(yīng)用最廣，適合全位置焊接。對(duì)于型材等位置的平角接縫，我公司采用CO2角焊小車，由于焊接參數(shù)已選定，焊槍隨軌道運(yùn)行，焊腳高度可控，所以焊縫成形不僅均勻美觀，質(zhì)量穩(wěn)定，也可杜絕焊腳不當(dāng)造成的浪費(fèi)。公司對(duì)于立角焊小車裝備，暫未引用。

（2）埋弧焊 主要用于船體內(nèi)底板、外板、甲板、縱壁等平直部位的拼板焊接，還用于內(nèi)底板或甲板合攏對(duì)接縫。采用CO2打底+埋弧焊的混合焊接工藝，使焊接效率和質(zhì)量得到大幅度提高。埋弧焊又分為單絲、多絲，具有熔敷效率高、熔深大以及機(jī)械自動(dòng)化高、工作勞動(dòng)強(qiáng)度低的優(yōu)點(diǎn)。目前船企多數(shù)已采用了單絲焊，對(duì)于板厚≤14mm鋼板可不開坡口，雙面單道焊；厚板則需開坡口，一面焊完，反面碳弧氣刨清根后再焊。對(duì)于雙絲（多絲）焊，部分中大型船廠采用，其于坡口反面置一銅墊板，通過壓縮空氣軟管等頂升裝置頂緊，可以對(duì)較厚板進(jìn)行正面施焊而形成反面焊縫，一次成形，減少翻身，效率更高。我公司埋弧焊設(shè)備如圖3所示。

圖3 MZ—1250埋弧焊機(jī)

（3）氣電垂直焊 主要用于船舶舷側(cè)大合攏立對(duì)接縫和縱壁合攏立對(duì)接縫或立角焊縫的焊接。30mm厚度以下DH36級(jí)鋼以下等級(jí)的船體結(jié)構(gòu)鋼單面單道焊即完全成形。操作簡單，持有相應(yīng)FCAW證書的焊工經(jīng)培訓(xùn)后即可操作。

我公司使用的SG—2(2)焊接裝置，神戶制鋼所生產(chǎn)的DWS—43G型藥芯焊絲（φ1.6mm），唐山松下YD—600KH垂直氣電焊機(jī)（見圖4）。正面采用水冷滑塊，背面貼帶有成形槽的襯墊，對(duì)10～32 mm板單道焊接雙面成形。

本工藝主要特點(diǎn)：①焊前需清除坡口邊緣兩側(cè)50mm范圍內(nèi)的氣割毛刺、金屬飛濺物以及縱向接縫的焊縫余高，確保正面水冷滑塊順利滑移和反面襯墊貼緊。②安裝襯墊時(shí)必須保證成形槽與坡口中心一致，襯墊之間推緊無間隙，襯墊緊貼鋼板背面。③中間起弧、熄弧及接頭處均應(yīng)用氣刨刨清后修補(bǔ)，補(bǔ)焊長度約100mm左右。尤其背面焊穿處，用氣刨刨清缺陷后，再用焊條電弧焊或CO2氣體保護(hù)焊填滿缺陷空隙，重新起弧焊接。

圖4 唐山松下YD—600KH垂直氣電焊機(jī)

（4）鐵粉焊條 直徑大（φ5.0mm），焊接電流大，操作簡單、效率高。我公司常用金錨YZJ501Fe的鐵粉焊條。

吳磊磊：一直以來，全國各大造船企業(yè)都將推動(dòng)高效焊接作為重點(diǎn)工作。圍繞縮短造船周期，提升勞動(dòng)效率，將先進(jìn)焊接技術(shù)及焊接自動(dòng)化工藝設(shè)備投入生產(chǎn)應(yīng)用中。我公司在高效焊接技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用上有了長足的進(jìn)步，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

（1）高效焊接率 目前我公司的高效焊接率約為96.5%。一般情況下，焊條主要用于部件、分段裝配點(diǎn)焊，不屬于高效焊接，但我公司應(yīng)用了GB E5018—1鐵粉焊條，提高了裝配效率。

（2）焊接自動(dòng)化設(shè)備與生產(chǎn)線 到目前為止，我公司研究并使用過的自動(dòng)化方法主要有單絲埋弧焊、石棉襯墊單面埋弧焊（FAB法）、門架式雙絲埋弧焊（HIVAS）、小車式雙絲埋弧焊（見圖5）、T型材自動(dòng)裝焊流水線（見圖6）、平面分段縱骨裝焊流水線、焊劑銅襯墊埋弧焊（FCB法，見圖7）、垂直氣電焊、高速雙絲CO2氣體保護(hù)焊、平角焊焊接小車、立角焊焊接小車及擺動(dòng)式角焊小車等，焊接全自動(dòng)化率約為28.3%。

近年來，我公司部分高效焊接推廣內(nèi)容如附表所示。

高效焊接推廣內(nèi)容

圖5 小車式雙絲埋弧焊

圖6 T型材自動(dòng)裝焊流水線

圖7 焊劑銅襯墊埋弧焊（FCB）

田鳳玉：目前，我公司在船舶制造中主要采用的高效焊接有埋弧焊、實(shí)芯和藥芯CO2氣體保護(hù)焊等。公司在發(fā)展高效焊接技術(shù)的同時(shí)，為適應(yīng)高效焊接生產(chǎn)而同時(shí)提供了相應(yīng)的工藝設(shè)計(jì)、焊接質(zhì)量管理與控制、焊工技能培訓(xùn)、焊接標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范等。我公司目前生產(chǎn)的產(chǎn)品有320000t礦砂船、210000t油船、158000t油船、45100t散貨船等。埋弧焊主要應(yīng)用在平面流水線生產(chǎn)中，在平面拼板對(duì)接焊、標(biāo)準(zhǔn)T型材的角接焊，根據(jù)板厚和部件形式不同采用單絲和雙絲埋弧焊。有的地方采用單面焊雙面成形技術(shù)進(jìn)行焊接。在其他工位以及部件或分段、船臺(tái)生產(chǎn)中主要采用藥芯CO2氣體保護(hù)焊，這種焊接方法不僅適用范圍廣，可實(shí)現(xiàn)全位置焊接，而且適用板厚范圍較寬。CO2氣體保護(hù)焊在我公司的船舶制造中應(yīng)用率達(dá)到了90%以上。我公司應(yīng)用的CO2氣體保護(hù)焊焊機(jī)如圖8所示。近些年船舶市場的良好發(fā)展促使公司在不斷提高生產(chǎn)效率、縮短造船周期的情況下，大力發(fā)展焊接技術(shù)的研究和應(yīng)用，不斷提高焊接效率和質(zhì)量。由此而發(fā)展出雙絲、三絲埋弧焊，單面焊雙面成形技術(shù)等。

許志祥：目前國內(nèi)主要的民用船舶如散貨船、油船、集裝箱船、LNG液化天然氣船等產(chǎn)品船體結(jié)構(gòu)主要的接頭形式為對(duì)接接頭（平對(duì)接、橫對(duì)接、立對(duì)接）和T形接頭（橫角焊、立角焊），且根據(jù)船體建造的不同階段，所采用的焊接工藝也有所區(qū)別，但采用的焊接技術(shù)基本以CO2氣體保護(hù)焊為主，部分埋弧焊為輔，焊條電弧焊應(yīng)用最少。

（1）拼板焊接 拼板階段的焊接技術(shù)以埋弧焊為主，目前應(yīng)用較多的是雙絲雙面埋弧焊（見圖9）和FCB法。雙絲雙面埋弧焊工藝對(duì)于22mm以下鋼板不需加工坡口，因此不需進(jìn)行大量的坡口加工，比傳統(tǒng)的小車式單絲埋弧焊效率更高。

而FCB法則對(duì)于厚度10～35mm鋼板焊接可一次成形，且不需翻身進(jìn)行封底焊，因而拼板制作的效率最高，目前國內(nèi)大多數(shù)船廠都有引進(jìn)。但與雙絲雙面埋弧焊相比，F(xiàn)CB法存在單面焊雙面成形的一些固有的焊接缺陷，如終端裂紋問題等，因此實(shí)際生產(chǎn)過程中必須采取有力措施嚴(yán)格監(jiān)控終端焊縫質(zhì)量。

圖8 CO2氣體保護(hù)焊焊機(jī)

圖9 雙絲埋弧焊焊槍

（2）部裝及分段焊接 部裝及分段階段的焊接包括肋板部件焊接、縱桁板部件焊接、T形部件焊接、片段焊接，分段構(gòu)架焊接及分段合攏焊接等，采用的焊接工藝有CO2半自動(dòng)焊、CO2自動(dòng)橫角焊（見圖10）、16電極雙側(cè)雙絲CO2自動(dòng)橫角焊等（即16電極法，見圖11）。該階段的高效焊接技術(shù)主要是盡可能使焊接過程省力化和自動(dòng)化，來達(dá)到提高焊接效率和質(zhì)量的目的。

圖10 焊接小車

圖11 16電極法設(shè)備

(3)總組及搭載焊接 總組及搭載階段的大接頭以平對(duì)接和立對(duì)接為主，橫對(duì)接較少，可采用如雙絲MAG焊、氣電立焊（見圖12）、CO2橫對(duì)接自動(dòng)焊工藝等高效自動(dòng)焊工藝。但由于船體精度控制水平還存在許多不足，現(xiàn)場大接頭的坡口間隙和坡口表面質(zhì)量往往難以保證，因此特別是對(duì)于雙絲MAG焊坡口間隙必須控制在3mm以內(nèi)的高要求，平對(duì)接間隙較大時(shí)只能采用傳統(tǒng)的CO2半自動(dòng)焊打底加埋弧焊蓋面的工藝。

圖12 氣電立焊設(shè)備

李風(fēng)波：我國從20世紀(jì)80年代初期開始推廣應(yīng)用高效焊接技術(shù)，經(jīng)過30多年的發(fā)展，目前造船焊接高效化率已達(dá)90%以上，CO2氣體保護(hù)焊接應(yīng)用率達(dá)到80%以上，焊接機(jī)械化、自動(dòng)化率達(dá)到65.03%，焊工人均日消耗焊材量超過15kg。

在焊接方法方面：國內(nèi)各船企主要采用氣體保護(hù)焊，除了拼板使用埋弧焊以外，其他各個(gè)階段廣泛使用各種氣體保護(hù)焊，焊條電弧焊所占份額逐步減少，目前主要用于工裝、吊耳、修補(bǔ)及狹小空間等方面的焊接。

在焊接設(shè)備方面：隨著高效焊接方法的推廣和應(yīng)用，高效焊設(shè)備的構(gòu)成也在不斷變化，目前能耗大、效率低的旋轉(zhuǎn)式直流焊機(jī)基本上已被淘汰，形成了以整流交直流弧焊機(jī)、逆變弧焊機(jī)、CO2半自動(dòng)焊機(jī)為主體的高效焊接設(shè)備格局。目前各個(gè)船企專用焊接設(shè)備也主要局限于多絲埋弧焊機(jī)、多頭自動(dòng)角焊機(jī)、垂直氣電焊機(jī)、固定式管系專用焊機(jī)四個(gè)方面。

在焊接材料方面：隨著焊接設(shè)備的機(jī)械化和自動(dòng)化，藥芯焊絲、實(shí)芯焊絲的用量逐年上升，僅去年我國藥芯焊絲生產(chǎn)銷售量達(dá)到50萬t，造船行業(yè)占其生產(chǎn)銷售量的85%以上。目前藥芯焊絲、實(shí)芯焊絲基本上90%實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，形成了品種齊全的焊絲體系，但在高速焊、多絲埋弧焊、超高強(qiáng)鋼方面的專用焊絲還是完全依賴進(jìn)口。

船舶制造中高效焊接對(duì)焊接裝備的要求

齊 偉：船舶焊接制造一般必備的是焊工、焊接工藝、焊接材料，另外焊接裝備也作為無聲的戰(zhàn)士在生產(chǎn)前線發(fā)揮著重要作用。高效焊接要求焊機(jī)應(yīng)具有技術(shù)先進(jìn)、自動(dòng)化智能化程度高、性能穩(wěn)定耐用、經(jīng)濟(jì)節(jié)能的特點(diǎn)。

（1）自動(dòng)化 高自動(dòng)化程度是高效焊接的靈魂。據(jù)資料顯示，國外大型船廠的焊接自動(dòng)化設(shè)備占焊接設(shè)備比例可達(dá)50%以上，部分日韓船企達(dá)到80%。國內(nèi)船企這一比例遠(yuǎn)低于國外同行，可見焊接設(shè)備自動(dòng)化市場發(fā)展空間很大，發(fā)展前景樂觀。國內(nèi)船企應(yīng)在引進(jìn)推廣高效焊接設(shè)備上，迎頭趕上，縮短與國外同行的差距。比如水平角焊自動(dòng)焊、垂直角焊自動(dòng)焊、氣電垂直焊及氣電橫向自動(dòng)焊等。

（2）經(jīng)濟(jì)節(jié)能 在國家節(jié)能降耗的大環(huán)境下，近幾年數(shù)字化焊接電源開始出現(xiàn)在越來越多的船企中，其在高效完成焊接作業(yè)的同時(shí)，又能很好的降低能耗，節(jié)約電力成本。

（3）性能穩(wěn)定 高效焊接也要求焊接裝備有良好的品質(zhì)，以確保在各種惡劣的露天環(huán)境下，無論嚴(yán)寒酷暑，雨打風(fēng)吹，在長時(shí)間持續(xù)快速焊接時(shí)發(fā)揮較好的狀態(tài)。

田鳳玉：（1）生產(chǎn)效率高 要提高生產(chǎn)效率，就得提高焊接熔敷效率，如采用多絲焊、垂直氣電焊、攪拌摩擦焊等。不管采用何種焊接方法，首先針對(duì)提高效率要采用適合其生產(chǎn)的焊絲以及為其能夠提供實(shí)現(xiàn)此種焊接方法的焊接設(shè)備。焊材要實(shí)現(xiàn)高能率化、高效率化，需通過焊接材料自身的改進(jìn)和開發(fā)來達(dá)到高能率化和高效率化。埋弧焊，最初采用單絲埋弧焊，對(duì)生產(chǎn)效率的提高也有很大作用。要實(shí)現(xiàn)雙絲或三絲埋弧焊，就要對(duì)焊機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，以適應(yīng)其生產(chǎn)。不但對(duì)焊機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，埋弧焊需要特定的場所進(jìn)行作業(yè)，因?yàn)樽畛跛皇窃谄矫嫫窗宓臅r(shí)候使用，由于它綠色、環(huán)保，因此被大型工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)廣泛推廣和應(yīng)用。埋弧焊的改進(jìn)對(duì)工藝也提出了更高的要求，要有正確的工藝方法，還要有專業(yè)的操作者進(jìn)行操作。

船舶生產(chǎn)中主要應(yīng)用藥芯CO2氣體保護(hù)焊，要求焊絲要有一定的韌性，強(qiáng)度，焊后的藥皮容易清理。它的焊接設(shè)備較普遍，實(shí)芯和藥芯焊絲的設(shè)備可以通用。不過藥芯CO2氣體保護(hù)焊比實(shí)芯CO2氣體保護(hù)焊在船舶焊接中更有優(yōu)勢，它有藥皮保護(hù)，飛濺小，容易清理，焊縫表面成形較好。從生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)性上來講，藥芯CO2氣體保護(hù)焊的生產(chǎn)效率要高一些。不過對(duì)于強(qiáng)度要求較高的焊縫還要用實(shí)芯CO2氣體保護(hù)焊，為減少飛濺采用無鍍銅的CO2氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲。

（2）工藝設(shè)計(jì) 如減少坡口斷面及熔敷金屬量，采用窄間隙焊。為適應(yīng)新的先進(jìn)的焊接方法設(shè)計(jì)自動(dòng)化焊接裝備，如在一些產(chǎn)品中采用埋弧焊而設(shè)計(jì)滾軸支架，將工件放置在其上焊接的同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)支架以完成焊接。不但生產(chǎn)效率高，而且質(zhì)量也得到保證。使用新的焊接工藝，如激光復(fù)合焊接，從而提高生產(chǎn)效率。

（3）采用自動(dòng)化焊接 如盡可能多地采用生產(chǎn)流水線、機(jī)器人焊接等。目前國內(nèi)企業(yè)的自動(dòng)化程度與先進(jìn)的造船國家如美國有較大差距。國內(nèi)企業(yè)主要采用半自動(dòng)化的焊接系統(tǒng)，只是在平面流水線或特殊設(shè)計(jì)的工位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接。采用自動(dòng)化焊接如機(jī)器人焊接，要求開發(fā)出適合造船用機(jī)器人焊接系統(tǒng)；可按任務(wù)開發(fā)不同機(jī)器人以適應(yīng)不同作業(yè)場所，不同工位焊接，在不同的復(fù)雜環(huán)境中完成焊接任務(wù)；這無論對(duì)機(jī)器、系統(tǒng)還是對(duì)操作者都提出更高要求。不過我們也正在研究能夠盡可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接的技術(shù)和工藝。

吳磊磊：焊接設(shè)備的匹配與否，是否適合現(xiàn)場應(yīng)用是影響焊接工作的最主要因素，也是推廣高效焊接的基石。要實(shí)現(xiàn)高效，焊接設(shè)備必須具有以下要求：①節(jié)能減排。②設(shè)備工作性能穩(wěn)定，適應(yīng)高負(fù)荷連續(xù)工作節(jié)奏。工作穩(wěn)定是產(chǎn)品質(zhì)量的保障，也是連續(xù)生產(chǎn)的前提。③使用范圍較大，局限較小，可推廣應(yīng)用。④設(shè)備人機(jī)互動(dòng)簡單，顯示直觀。必須讓工人容易上手，同時(shí)應(yīng)避免對(duì)工人產(chǎn)生傷害。⑤調(diào)試準(zhǔn)備工作少，準(zhǔn)備時(shí)間短。保養(yǎng)方便，零件更換方便和及時(shí)。體現(xiàn)高效焊接的意義。⑥其他方面，需注意船舶行業(yè)特有的情況：諸如適應(yīng)造船企業(yè)的高粉塵、潮濕環(huán)境；部分焊接方法需室外工作，還應(yīng)增加相應(yīng)的保護(hù)；適應(yīng)頻繁移動(dòng)、震動(dòng)，耐冷熱溫度。

許志祥：高效焊接技術(shù)的開發(fā)，也伴隨著新型焊接設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，結(jié)合船體生產(chǎn)的實(shí)際需要，焊接設(shè)備需從以下兩個(gè)方面完善，以促進(jìn)高效焊接工藝的應(yīng)用。

（1）加快逆變焊接設(shè)備更新?lián)Q代 逆變焊接設(shè)備無論從焊接電弧的穩(wěn)定性、電能的消耗等方面都具有其獨(dú)特的優(yōu)越性，與晶閘管式的焊接設(shè)備相比，前者的電能消耗量可降低20%左右。隨著焊接設(shè)備技術(shù)的不斷提高，逆變焊接設(shè)備的可靠性和船舶生產(chǎn)的適用性都已能滿足要求。近幾年國內(nèi)很多船舶行業(yè)已大量引入逆變焊接設(shè)備進(jìn)行升級(jí)換代，以逐步替代晶閘管式焊接設(shè)備，這也符合船舶行業(yè)綠色造船節(jié)能環(huán)保的新理念。

（2）提高國產(chǎn)焊接設(shè)備可靠性 一些簡易機(jī)械化的高效焊接工藝，如CO2自動(dòng)角焊等設(shè)備均已開始大量采用國產(chǎn)的自動(dòng)角焊機(jī)，因?yàn)閲a(chǎn)的角焊機(jī)價(jià)格低且維修保養(yǎng)方便，比進(jìn)口設(shè)備有較大的價(jià)格優(yōu)勢；但另一方面，國產(chǎn)設(shè)備的可靠性與進(jìn)口設(shè)備還存在一定差距，存在元器件易損壞后期返修率高等問題，反而妨礙了高效焊接技術(shù)的推廣應(yīng)用。因此迫切需要國產(chǎn)焊接設(shè)備廠商努力提升自身研發(fā)水平，提高國產(chǎn)設(shè)備的可靠性。

李風(fēng)波：我國船舶行業(yè)在焊接自動(dòng)化率、人均造船噸位、人均日焊材消耗量等方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于日本、韓國船企，這與世界第一造船大國的地位極不相稱。通過對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)，這些量化指標(biāo)上的差距在一定程度上也反映出我國船企在焊接裝備方面的巨大差距。為了縮短差距、進(jìn)一步提高市場競爭力，在焊接設(shè)備方面我們應(yīng)從以下兩方面進(jìn)行突破。

（1）進(jìn)一步研發(fā)專用高效焊設(shè)備，擴(kuò)大專用設(shè)備的應(yīng)用范圍 目前我國船舶行業(yè)專用高效焊設(shè)備主要集中在平面分段和船臺(tái)合攏這兩個(gè)階段，在存在大量焊接作業(yè)的立體分段階段幾乎沒有專用高效焊設(shè)備的使用，為此需要設(shè)備廠家、船企共同努力進(jìn)一步研發(fā)高效、節(jié)能的專用焊接設(shè)備，將焊接機(jī)械化貫穿于造船的全過程。

（2）加快推進(jìn)造船行業(yè)焊接機(jī)器人研發(fā)和應(yīng)用 隨著數(shù)字化造船的發(fā)展，為焊接機(jī)器人的應(yīng)用提供了有利條件。焊接機(jī)器人是焊接自動(dòng)化的最高水平，是計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息傳感技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、焊接技術(shù)的完美結(jié)合。日本在20世紀(jì)80年代中期開始在造船中使用焊接機(jī)器人，經(jīng)過近30年的發(fā)展，其主要船廠的平均焊接自動(dòng)化率達(dá)到50%，而目前我國各船廠在船體結(jié)構(gòu)焊接方面幾乎還是空白，因此在人力成本逐年上升、市場競爭日趨激烈的情況下，未來船體焊接機(jī)器人將成為各船企設(shè)備投入的重點(diǎn)。

船舶制造中高效焊接對(duì)焊材的要求

齊 偉：在船廠效率就是金錢，每個(gè)階段都有設(shè)定的工期。對(duì)效率的追求，也得使相關(guān)焊接材料擁有廣闊的市場，比如適用快速焊的角焊焊絲、大熱輸入的藥芯焊絲、雙絲多絲埋弧焊的焊絲、垂直氣電焊的專用焊絲等。高效焊接對(duì)焊材的具體要求是：品質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。

（1）品質(zhì) 為滿足船舶焊接的質(zhì)量要求，焊接材料肯定要確保品質(zhì)。品質(zhì)既體現(xiàn)在質(zhì)量的優(yōu)良，又體現(xiàn)在批次產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。目前大中型焊接材料企業(yè)的產(chǎn)品都會(huì)取得國內(nèi)外大船級(jí)社認(rèn)可，如CCS、BV、ABS等，產(chǎn)品都附有相關(guān)證書。只有品質(zhì)保證了，才會(huì)減少后期質(zhì)量缺陷以及修補(bǔ)成本，也為焊接的高效提供才可能。

（2）經(jīng)濟(jì) 焊材消耗占船舶制造企業(yè)很大的成本，市場需要的產(chǎn)品應(yīng)是品質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)三者兼顧。目前某些場合，對(duì)焊材品質(zhì)及焊接工藝要求很苛刻，相關(guān)高端焊材仍需進(jìn)口，成本自然也很高昂。這亟需國內(nèi)廠家焊材研發(fā)出可替代的產(chǎn)品。

（3）環(huán)保 高效焊接的理念不能無視綠色環(huán)保。中國是造船大國，焊材消耗巨大，如果焊材廠家能在控制飛濺粉塵等方面下些工夫，對(duì)環(huán)境的保護(hù)無疑是巨大的。比如，推廣氣體保護(hù)焊用的金屬粉型焊絲，熔渣少，可使飛濺和煙塵減少30%以上。

吳磊磊：一般而言，高效焊接的焊接參數(shù)都明顯在增大，這就要求所使用的焊材必須能夠適應(yīng)較大的焊接參數(shù)。這其中，焊絲特別是藥芯焊絲一般是關(guān)注的重點(diǎn)。藥芯焊絲要適應(yīng)自動(dòng)化焊接，質(zhì)量要求必須提高。首先配方的研究方面，要研制出適合現(xiàn)場工藝的科學(xué)配方；其次加大對(duì)產(chǎn)品的制造過程控制，保證藥芯的填充均勻；焊絲表面平滑，公差變化小；焊絲具有一定的挺度；對(duì)導(dǎo)電嘴的磨損較小等，最后要保證焊絲的焊縫接頭力學(xué)性能優(yōu)異。

藥芯焊絲的研發(fā)發(fā)展迅速，行業(yè)對(duì)生產(chǎn)廠家的期望和要求也越來越高。隨著海洋工程在國內(nèi)建造數(shù)量越來越多，高端藥芯焊絲將會(huì)更多投入使用。

與藥芯焊絲相比，實(shí)芯焊絲的成本更低，未來實(shí)芯焊絲的推廣還需解決焊接操作性能和焊接效率方面的不足，這也給焊接設(shè)備提出了更高的要求。

總體而言，藥芯焊絲應(yīng)該向低環(huán)境污染、高質(zhì)量、高性能方向發(fā)展。

許志祥：提高單位時(shí)間內(nèi)的熔敷效率是高效焊接技術(shù)的發(fā)展重要手段，因此選用合適的焊接材料對(duì)于推廣應(yīng)用高效焊接技術(shù)也非常重要。

高速焊接時(shí)產(chǎn)生的氣體由于冷卻過快而無法逸出在焊后形成氣孔，因而限制了自動(dòng)化裝備使用較高的焊接速度，使高效焊接應(yīng)用的效果大打折扣。

針對(duì)該情況，最新開發(fā)的金屬粉型藥芯焊絲具有焊渣少、熔敷效率速度快和性能優(yōu)良、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，完全能適應(yīng)高速焊接，即使在高速狀態(tài)下也能保證焊縫的質(zhì)量，無氣孔等缺陷。近年來日本已開發(fā)出應(yīng)用于橫角焊自動(dòng)化的金屬粉型藥芯焊絲，最高焊接速度甚至可達(dá)1.5m/min，并采用同焊接設(shè)備相結(jié)合的方式在船廠迅速推廣使用。隨著今后自動(dòng)化的擴(kuò)展，金屬粉型藥芯焊絲的重要性日益增加，必將是高效焊接大面積應(yīng)用的重要配套焊接材料。

李風(fēng)波：船舶工業(yè)的飛速發(fā)展促進(jìn)了國內(nèi)焊材行業(yè)快速成長，國內(nèi)大型焊材生產(chǎn)企業(yè)也紛紛加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，通過引進(jìn)吸收、技術(shù)研發(fā)，不斷提高技術(shù)水平，形成了品種相對(duì)齊全的焊材體系。但是我們也必須清醒的看到，在船舶制造領(lǐng)域焊材還有一些問題亟待解決。

（1）高端焊材的國產(chǎn)化問題 國內(nèi)焊材雖然實(shí)現(xiàn)了90%的國產(chǎn)化，但在超高強(qiáng)鋼、雙相不銹鋼、9Ni鋼、部分有色金屬用焊接材料方面幾乎是空白，而這部分焊材技術(shù)附加值高，完全依賴進(jìn)口，在一定程度上制約了我國船企在特種船舶及海洋工程領(lǐng)域的市場競爭力。

（2）焊材的穩(wěn)定性問題 國內(nèi)船舶焊接材料雖然在品質(zhì)和種類方面有了很大提升，但焊材質(zhì)量在穩(wěn)定性方面還存在一定差距，在不同批號(hào)之間時(shí)常存在波動(dòng)，從而嚴(yán)重影響到國產(chǎn)焊材的推廣應(yīng)用。

（3）焊材工藝性問題 雖然國產(chǎn)焊材在力學(xué)性能方面與國外同類焊材大致相當(dāng)，但在電弧的穩(wěn)定性、脫渣性、焊絲長距離送絲穩(wěn)定性、焊縫成形、適用性等多個(gè)方面與外國焊材相比還存在一定差距。

船舶制造中焊接技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

齊 偉：船舶焊接技術(shù)的未來發(fā)展趨勢應(yīng)是：①提高船舶焊接機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化水平。②結(jié)合具有高參數(shù)、高壽命、大型化等特征新船舶焊接產(chǎn)品的的開發(fā)，促使船舶焊接新工藝不斷出現(xiàn)，投入生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用的周期大大縮短。③高效、優(yōu)質(zhì)船舶焊接材料及焊接設(shè)備系列化達(dá)到新的階段，船舶焊接標(biāo)準(zhǔn)體系越來越完善、科學(xué)。④隨著冶金工藝的進(jìn)步，船用鋼板的焊接性大大提高，不易產(chǎn)生焊接裂紋，并可采用大熱輸入焊接方法，這為全力追求焊接自動(dòng)化和高效焊接技術(shù)奠定基礎(chǔ)。而專門為船舶焊接開發(fā)的新焊接材料也將越來越多。

田鳳玉：焊接技術(shù)在發(fā)展，船舶焊接方法也在不斷更新?lián)Q代。新工藝新方法不斷出現(xiàn)，但是發(fā)展的趨勢是采用自動(dòng)化程度越來越高的焊接技術(shù)。如美國正在研究和開發(fā)的造船全機(jī)器人項(xiàng)目，它包括機(jī)器人焊接系統(tǒng)、模塊組裝機(jī)器人、友好的用戶接口、模塊式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、CAD/CAM編程系統(tǒng)等。造船自動(dòng)化、智能化等技術(shù)在世界各國都得到了非常高的重視，并且都在不斷開發(fā)自動(dòng)化系統(tǒng)。中國的船舶企業(yè)也在研究的開發(fā)自動(dòng)化程度較高的焊接系統(tǒng)，并且在將來能夠應(yīng)用的船舶制造中，相應(yīng)的對(duì)焊接管理、質(zhì)量、人員也提出較高要求，以適應(yīng)先進(jìn)技術(shù)。所以船舶焊接的未來將是由科技主導(dǎo)先進(jìn)的、高效的、高質(zhì)量、高集成化的焊接系統(tǒng)。

許志祥：目前各大先進(jìn)船廠逐步從區(qū)域造船向敏捷造船過渡，有三項(xiàng)重點(diǎn)的焊接工藝值得關(guān)注。

（1）超厚板雙絲氣電立焊 該工藝是對(duì)于50～70mm的超厚板立對(duì)接縫時(shí)，采用雙絲同時(shí)焊接可一次成形，因此可大幅度地提高厚板的焊接效率，特別是對(duì)于萬箱級(jí)大型集裝船縮短船塢建造周期具有重要意義。但需要指出的是該工藝的焊接熱輸入非常大，可能超過400kJ/cm，因此必須采用與之配套的大熱輸入TMCP鋼，方能保證焊接接頭具有足夠的低溫韌性。目前由于鋼板價(jià)格、生產(chǎn)成本等方面的因素，該工藝在國內(nèi)暫時(shí)未在生產(chǎn)中應(yīng)用，只是在日本和韓國部分船廠中使用。

（2）焊接機(jī)器人的應(yīng)用 機(jī)器人焊接是適用于船舶構(gòu)件批量化、小型化焊接生產(chǎn)以及狹窄艙室短焊縫全位置焊接。奧地利的IGM機(jī)器人系統(tǒng)公司在機(jī)器人船舶焊接方面做了大量工作，并在部分船廠有了較成功的工程應(yīng)用，如圖13所示。目前國內(nèi)各大船廠都已開始關(guān)注機(jī)器人焊接，但在機(jī)器人船體焊接應(yīng)用方面還沒有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

圖13 機(jī)器人焊接

（3）激光-電弧復(fù)合焊接工藝 該工藝具有焊接速度快、自動(dòng)化程度高、焊接熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。2002年德國瑪雅(Meyer)船廠率先將配有CO2激光-電弧復(fù)合焊接裝置的自動(dòng)化生產(chǎn)線應(yīng)用到大型船體部件的實(shí)際生產(chǎn)，對(duì)20m×20m的部件進(jìn)行平板焊接，無須翻轉(zhuǎn)焊件。這項(xiàng)工藝已經(jīng)在日本、韓國和歐美一些國家的造船領(lǐng)域得到廣泛研究與應(yīng)用。

李風(fēng)波：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，船舶制造中焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢將呈現(xiàn)以下三個(gè)特點(diǎn)：

（1）自動(dòng)焊接材料的種類會(huì)越來越豐富，所占比重也會(huì)越來越大 與金屬材料相適應(yīng)，自動(dòng)焊接材料也逐步向高強(qiáng)度、高韌性、潔凈化、低碳化、細(xì)晶粒化發(fā)展，隨著焊接自動(dòng)化進(jìn)程的推進(jìn)，自動(dòng)焊接材料的種類會(huì)越來越豐富，所占比重也會(huì)越來越大。

（2）高能、綠色焊接將部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)焊接 激光焊、電子束焊具有綠色、高能、高效的特點(diǎn)，既能滿足高性能的焊接質(zhì)量，又能減少焊材的消耗及焊接變形，未來將會(huì)被廣泛應(yīng)用于船舶制造中。

（3）焊接自動(dòng)化進(jìn)程會(huì)明顯加快 隨著勞動(dòng)力成本持續(xù)上升、熟練焊工短缺，將來我國船企焊接自動(dòng)化進(jìn)程會(huì)明顯加快，像歐洲、日本等主要船廠一樣配置小型焊接機(jī)器人、大型焊接工作站，大幅增加焊接自動(dòng)化的比率。