中国船舶焊接技术进展
陈家本、郑惠锦、朱若凡、顾长石
（上海船舶工艺研究所 上海 200032）
摘要：本文阐述了船舶工业快速发展中的船舶焊接技术的关键作用，并重点介绍了船舶焊接技术的新发展：船舶热切割技术、船舶焊接材料、船舶焊接设备及专用工装，船舶焊接规范与节能环保等，并提出了船舶焊接技术的发展目标与措施，努力开创船舶焊接技术的新局面。 关键词：船舶工业、船舶焊接技术、高效焊接
前言
船舶工业是为水上交通、海洋开发和国防建设等提供技术装备的现代综合性产业，也是劳动、资金、技术密集型产业，对机电、钢铁、化工、航运、海洋资源勘采等上、下游产业发
展具有较强带动作用，对促进劳动力就业、发展出口贸易和保障海防安全意义重大。我国船舶工业有望成为最具有国际竞争力的产业之一。
自改革开放以来，我国船舶工业经过不懈努力和拼搏，已经发展成为具有良好信誉、相当规模、产业结构相对合理、综合发展优势显著的产业之一。尤其是进入二十一世纪以来，抓住了国内外船舶市场难得的兴旺机遇，努力拼搏，喜获丰收。
2006年全国造船完工总量突破了1400万载重吨，连续十多年居世界第三，与韩国、日本的差距大幅缩小，新承接船舶订单显示出我国造船业强劲的快速发展势头。图1所示为我国造船工业的历年完工总量，表1所示为2006年三大造船指标的比较。 \s 图1 中国造船工业的历年完工总量
表1 2006年三大造船指标比较
ESBLS菌造船指标（万吨） | 中国（A） | 世界（B） | 2006年中国份额（%） | 2005年中国份额（%） |
完工量 | 1452 | 7440 | 19 | 17 |
新订单量 | 4251 | 14160 | 30 | 23 |
手持订单 | 水位水温传感器6872 | 30426 | 24 | 18 |
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在2006年由国务院批准发布的《船舶工业中长期发展规划》中明确地指出了产业规划的指导方针和发展目标，指导方针为深化改革、加快发展，坚持走新型工业化道路；调整存量资产和新建产能相结合，优化船舶工业组织结构；提高自主研发能力和船用设备配套能力，增强船舶工业核心竞争力；“引进来”和“走出去”并举，造船企业要重点引进消化吸收模块化舾装、高效焊接、切割等船舶建造关键技术和现代化造船生产管理技术，转化生产方式，提高建造技术水平和生产效率，尽快达到国际先进水平，拓宽船舶工业发展空间。发展目标为：2010年自主开发、建造的主力船舶达到国际先进水平，年造船能力达到2300万载重吨，年产量1700万载重吨，造船年销售收入1500亿元。2015年，形成开发建造高技
术、高附加值船舶的能力，年造船能力达到2800万载重吨，年产量2200万载重吨，年销售收入1800亿元，使我国成为世界造船强国。
1 船舶焊接技术是船舶建造技术中的关键技术
船舶焊接技术是我国现代造船模式中的关键技术之一，船舶工业把缩短造船周期作为永恒的主题“要缩短造船周期必然要提高生产效率，正如古人云‘工欲善其事，必先利其器’”，先进的造船高效焊接技术，在提高船舶的建造效率、降低船舶建造成本、提高船舶建造质量上的作用是不可小视的，也是企业提高经济效益的有效途径。
采用先进的船舶高效焊接技术还会涉及船舶制造中的工艺设计、计算机数控下料、小合拢、中合拢、大合拢、平面分段、曲面分段、平直立体分段、管线法兰焊接、型材部件装焊等工序和工位的焊接工程，同时也会牵动着与之相关的焊接产业链，如钢铁、金属加工、金属热切割、焊材、焊剂、保护气体、无损探伤、焊接接头性能与质量评估、焊接电源、焊接能源、电子控制系统、焊接专用自动化工装、焊接辅器具和环保、焊工技能培训、焊接质量管理与控制、焊接接头设计、焊接标准与规范等，由此可见船舶焊接技术在船舶制造中占有重要的地位，是一项技术性、专业性很强的系统工程。为此，在我国两大
船舶集团公司的领导下于1986年组建了船舶工业高效焊接技术指导组，开展了规划、决策、指导、协调、咨询和信息交流等方面的有效活动，圆满地完成了“十五”提出的推广应用高效焊接技术的各项指标，提高了我国造船焊接技术的水平。目前，船舶建造中CO2气体保护半自动焊接技术已在船厂广泛应用，其应用率达到60%~65%。
2 船舶焊接技术的进展
2.1 船舶焊接技术的新发展
经过50多年的发展，中国已经成为世界上的焊接大国和第三造船大国，但远不是一个焊接强国。广大造船焊接科技人员一直致力于造船焊接工艺方法的多样化，目前已有40多种造船焊接工艺方法并获得有关船级社的认可。高效焊接技术除了在散货船、油船、集装箱船等主力船型上应用之外，还在液化天然气船（LNG）、液化石油气船（LPG）、大型散装箱船、海洋浮式生产储油船（FPSO）、超大型油船（VLCC）、滚装船、水翼船等高技术、高附加值船舶上获得广泛应用。表2所示为中国造船高效焊接技术类别及工艺方法。
表2 中国造船高效焊接技术类别及工艺方法
hbv疫苗
序号 | 高效焊接类别 | 高效焊接工艺名称 |
1 | 埋弧焊 | FCB法焊剂垫双丝单面埋弧焊 |
FCB法焊剂垫三丝单面埋弧焊 |
RF法热固型焊剂垫双丝单面埋弧焊 |
FAB法软衬垫双 丝单面埋弧焊 |
双丝单面埋弧自动焊+半自动CO2衬垫单面焊混合焊 |
自动埋弧角焊 |
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传动力工作室序号 | 高效焊接类别 | 高效焊接工艺名称 |
2 | CO2气体保护焊 | CO2气体保护全位置半自动角焊 |
CO2气体保护衬垫单面半自动对接平焊 |
CO2气体保护衬垫单面半自动对接立焊 |
CO2气体保护衬垫单面半自动对接横焊 |
CO2气体保护焊自动水平角焊 |
双丝MAG焊 |
WC-1气体保护自动角焊 |
5083铝合金自动MIG焊 |
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序号 | 高效焊接类别 | 高效焊接工艺名称 |
3 | 垂直气电自动焊 | 舷侧大接头垂直焊缝对接自动焊 |
槽型隔壁垂直对接自动焊 |
舷侧双壳隔壁垂直对接自动焊 |
垂直气电超厚板单面焊 |
垂直气电立角焊 |
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序号 | 高效焊接类别 | 高效焊接工艺名称 |
4 | 横向自动焊 | 横向自动气体保护焊 |
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序号 | 高效焊接类别 | 高效焊接工艺名称 |
5 | 下向焊 | CO2气体保护半自动下向焊 |
焊条电弧下向焊 |
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序号 | 高效焊接类别 | 高效焊接工艺名称 |
6 | 重力焊 | OK33.80、T5024、CJ421Fe等焊条的重力焊 |
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序号 | 高效焊接类别 | 高效焊接工艺名称 |
7 | 高效铁粉焊条电弧焊 | 熔敷效率180%高效铁粉焊条平角焊 |
熔敷效率150%高效铁粉焊条平角焊 |
熔敷效率130%高效铁粉焊条平角焊 |
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序号 | 高效焊接类别 | 高效焊接工艺名称 |
8 | 手工衬垫单面焊 | 手工陶瓷衬垫单面对接焊 |
手工黄砂衬垫单面对接焊 |
手工砂绳衬垫单面对接焊 |
船用球扁钢手工衬垫单面对接焊 |
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序号 | 高效焊接类别 | 高效焊接工艺名称 |
9 | 氩弧焊 | 铝合金自动T IG单面氩弧焊 |
铝合金半自动MIG氩弧对接焊 |
铝合金半自动MIG氩弧角接焊 |
铜镍合金管、铝黄铜管单面氩弧焊 |
钛合金半自动T IG焊 |
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序号 | 高效焊接类别 | 高效焊接工艺名称 |
10 | 钎焊 | 锅炉冷凝水回收装置铝黄铜加热管钎焊 |
锡黄铜加热管钎焊 |
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序号 | 高效焊接类别 | 高效焊接工艺名称 |
11 | 窄间隙焊 | 窄间隙埋弧焊 |
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序号 | 高效焊接类别 | 高效焊接工艺名称 |
12 | wap网站开发电渣焊 | 艉柱拼接焊缝丝极电渣焊 |
高层建筑立柱熔嘴电渣焊 |
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船舶焊接机械化自动化率由1998年的20%发展到2001年的65.03%，如图2所示。
图2 船舶焊接机械化、自动化率
船舶高效焊条、CO2气体保护实心焊丝、CO2气体保护药芯焊丝、单面焊衬垫、CO2气体保护焊接、多丝埋弧焊机、逆变焊机、气电垂直自动焊机、横向自动焊机、自动平角焊机、自动立角焊机、双丝MAG焊机等已全面推广应用，并先后实现了国产化。
船厂的焊工人均焊接材料日消耗量已达15公斤/人·日，单面焊衬垫的使用量达70万米，高效节能型焊接设备应用率达95%以上，旋转式直流焊机已基本淘汰。船舶焊接的能耗、焊
工的劳动强度均有大幅度的下降。以广船国际股份有限公司为例，由广东省环保局会同广州市环保局组织专家对该公司进行清洁生产审核验收，2006年1-10月共节电922万度，节约钢材1876.4吨，节约焊材55.3吨，被评为全国首家通过清洁生产验收的造船企业，为打造“绿造船”的目标奠定了基础。
2.2船舶热切割技术
船用板材、型材和管材的切割加工是船舶建造的先行工序，具有品种和规格多、工件轮廓线型复杂，切割加工要求高，且各加工工作量巨大等诸多特点，这些因素促使我国造船企业成为引入先进热切割技术最早、覆盖的切割技术面最广、并持续进行现代化升级改造的行业。
自动化热切割技术在造船行业中历经了30多个春秋的持续发展，如今已全面进入一个崭新的阶段，数控火焰切割、数控等离子切割、数控激光切割、数控管子相贯线切割、机器人型材自动切割等先进自动化热切割技术先后在我国舰船行业中获得应用，从根本上突破了困扰船舶建造周期中的钢板下料切割的瓶颈。
图3 船厂数控火焰切割机
图4 船厂数控等离子切割机
以建造大型远洋运输船舶为主的我国极大部分船厂都已普遍使用了数控等离子切割机、数控管子切割机，这不仅是因为我国造船总量增加从而导致船用钢板切割量的大量增加，还因为我国热切割技术经过30多年的不断发展，数控等离子、数控火焰切割机产品的种类和
规格已相当齐全，并已形成了产业规模，部分产品的技术性能和功能已接近或达到国际同类产品的水平，所以已经被我国造船行业所认可和接受。
而作为光、机、电一体化的激光切割技术目前在造船业中的应用还是空白。但随着我国造船业的振兴和激光技术的不断进步，我国已与德国在激光制造领域上有了合作开发的项目，“船舶大功率激光建造技术”已在2005年开始启动，它为我国造船业搭建了一个激光技术研究和应用的平台，为促进我国造船业的长足发展增添了新的技术。
2.3 船舶焊接材料
船舶焊接材料是一个多品种、多规格、多用途的生产与研究领域。为了提高船厂焊接生产效率，全面推广应用高效焊接材料是很有价值的策略，尤其是在造船企业中大力推广应用CO2气体保护焊技术，带来了极大的经济效益，这主要是由于其具有优质、价廉、高效等特点。
我国船舶焊接材料的研究生产经四十多年的发展已有一定的生产规模。船舶系统内的焊接材料生产基地——武汉铁锚焊接材料股份有限公司年产各种焊接材料达10万吨。根据船厂
的需求，自上世纪八十年代中期以来，铁锚先后开发了高效铁粉焊条、下行焊条、单面焊双面成型软、硬衬垫，于1992年引进了乌克兰药芯焊丝生产线，2000年又引进伊萨公司药芯焊丝、实芯焊丝生产线，生产了大量气体保护实芯焊丝及药芯焊丝等新产品供给船厂（如图5所示），这些产品先后通过了中国船级社、英国劳氏船级社、美国船级社、德国劳氏船级社、挪威船级社、日本海事协会、法国船级社、韩国船级社等各国船级社的认可。
图5 船用高效焊接材料
高效焊接材料的推广与应用一直是我国造船企业追求的目标。目前在船厂中应用最广泛的是CO2气体保护药芯焊丝半自动焊（应用率达到60%以上），其特点为焊道成型美观、电弧稳定、焊接飞溅小、全位置焊接工艺性能良好、焊接熔敷速度快、生产效率高。为此我国大部分船厂均实现了集中储罐式供气和焊接工位的焊丝盘托盘供应。
我国在建造主力船型的远洋船舶中基本实现了焊接材料的国产化，然而我们仍有部分焊接材料依赖于进口，如船厂大型平面分段流水线上的多丝埋弧焊焊丝和焊剂、气电垂直自动焊工艺上的药芯焊丝，双丝MAG焊的焊丝以及建造特种船舶如LNG、LPG船、化学品船等所用的焊接材料。
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