《中国焊接年鉴》造船行业概况.doc

中国焊接年鉴造船行业概况21前言 经“八五”、“九五”的努力，我国造船焊接技术发展迅速，技术水平大幅度提高。船舶焊接高效化、自动化的发展，既促进了船舶生产的发展，也为国家重点建设项目做出了贡献。根据中国船舶工业协会统计表明，2000年国内造船企业生产情况普遍好转。我国造船行业的产量和吨位已跃居世界造船工业的第三位，产量占世界造船总产量的十分之一。本文主要介绍我国造船焊接技术发展概况以及近10年来研究应用的焊接新技术、新材料，并对我国造船焊接技术发展方向提出若干建议。 焊接技术是现代工业的基础工程技术之一，焊接技术是在20世纪20年代开始用于造船，如今已日益显示出是现代船舶建造工程的关键工艺技术。在船体建造中，焊接工时约占船体建造总工时的30%40%，焊接成本约占船体建造总成本的30%50%。船舶焊接质量是评价造船质量的重要指标，焊接生产效率是影响造船产量与生产成本的主要因素之一。因此，船舶焊接技术的进步对推动造船生产的发展具有十分重要的意义。 当前我国以中国船舶工业集团公司和中国船舶重工集团公司为主的造船厂共有20多家，而全国大小地方性行业船厂多达500多家。两大集团公司所属船厂共有电焊工约8000人，各种焊接设备达2万台左右，年船体钢材加工量在60万吨左右，年焊材消耗量2万吨左右。22我国造船焊接技术的发展概况 我国造船焊接技术于50年代初开始引入手工电弧焊起步，50年代中期又从前苏联引进先进高效埋弧自动焊、半自动焊接技术；50年代末期到70年代又陆续试验成功并应用了半自动CO2气体保护焊、重力焊、下行焊、垂直和横向气体保护自动焊，各种衬垫单面焊双面成形等高效焊接工艺。但是由于当时的焊接设备、材料的配套问题以及企业管理制度不适应等因素，这些高效率焊接工艺方法在70年代未能在生产中推广应用，常规手工电弧焊的应用比例平均达到85%，埋弧焊的应用比例仅为13%，其它高效焊接应用比例之和约为2%。 80年代初期，我国的船舶工业遇上了良好的建造出口船的机遇，所建造的船舶产品进入了国际船舶市场。出口船舶必须按照国际规范要求建造，一些传统的工艺技术不能满足国际船舶的要求。其中焊接工艺和焊接生产效率明显落后于生产发展的发展，大量的分段装配后焊接跟不上形成卡脖子的局面。为了尽快改变这一被动局面，当时刚成立不久的中国船舶工业总公司作出了重要决定，成立了船舶工业总公司高效焊接技术指导组，制定了大力发展高效焊接技术、更新焊接设备的方针，在全国的船舶系统内全面推广应用高效铁粉焊条、下行焊条、重力焊条，半自动CO2气体保护焊，气保护垂直自动焊，各种衬垫单面焊等高效焊接工艺，淘汰旋转式直流焊机，推广应用节能型焊接设备，提高造船焊接技术的水平和生产效率，降低焊接电能消耗，缩短造船周期，增加企业经济效益。 在上级领导和各船厂企业共同努力下，船舶焊接技术获得了飞跃发展，在缩短造船周期、降低生产成本、提高产品质量、扩大造船总量等方面做出了突出的贡献，一批具有代表性的江南型、沪东型、大连型船舶的出口获得各国船东的好评，取得了较好的经济效益，同时也逐步形成了船舶工业的一个新的经济增长点。 我国造船焊接技术的进步主要表现在以下几个方面： 我国造船生产中应用的焊接工艺方法从70年代末期的35种现已发展成为30余种，基本能满足建造出口船、远洋船、海洋石油平台以及非船产品的需要。如表2-2-1所示：表2-2-1 我国造船实用性高效焊接技术类别及工艺序号高效焊接类别高效焊接工艺名称1埋弧自动焊1FCB法焊剂垫双丝单面埋弧自动焊2FCB法焊剂垫三丝单面埋弧自动焊3R F 法热固型焊剂垫双丝单面埋弧自动焊4FAB法软衬垫双丝单面埋弧自动焊5双丝单面埋弧自动焊与半自动CO2衬垫单面焊混合焊2CO2气保护半自动焊6CO2气保护全位置半自动角焊7CO2气保护衬垫单面半自动平对接焊8CO2气保护衬垫单面半自动立对接焊9CO2气保护衬垫单面半自动横对接焊10CO2气保护焊自动水平角焊3垂直气电自动焊11舷侧大接头垂直焊缝对接自动焊12槽型隔壁垂直对接自动焊13舷侧双壳隔壁垂直对接自动焊4下行焊14CO2气保护半自动下行焊15手工焊条下行焊5重力焊16OK33.80、T5024、CJ421Fe等焊条的重力焊6高效铁粉焊条焊17熔敷效率180%高效铁粉焊条平角焊18熔敷效率150%高效铁粉焊条平角焊19熔敷效率150%高效铁粉焊条平角焊7手工衬垫单面焊20手工陶瓷衬垫单面对接焊21手工黄沙衬垫单面对接焊22手工砂绳衬垫单面对接焊23船用球扁钢手工衬垫单面对接焊8氩弧焊24铝合金自动TIG单面氩弧焊25铝合金半自动MIG氩弧焊对接焊26铝合金半自动MIG氩弧焊角接焊27铜镍合金管、铝黄铜管单面氩弧焊9钎 焊 28铝黄铜加热管钎焊29锡黄铜加热管钎焊10电渣焊30尾柱拼接焊缝丝极电渣焊31高层建筑立柱熔嘴电渣焊 我国船厂系统焊接高效化率的基本状况 我国属船舶工业二大集团公司系统的造船厂及研究所有27家，船舶工艺研究所是船舶工业二大集团公司联合成立的高效焊接技术指导组的组长单位，又是我国造船焊接技术的专业研究单位。经“八五”和“九五”期间的努力，目前我国船厂焊接高效化率平均已达到75%左右，提前完成了原中国船舶工业总公司制定的“九五”目标，而且所应用的焊接材料，除小部分的专用药芯焊丝需要进口，其余均已采用国产焊接材料，这也为降低焊接成本作出了一定的贡献。目前我国船厂使用的焊材比率如图1所示。1-CO2气体保护焊材占49.53%2-埋弧焊材占10.99%3-其它占2.74%4-重力焊占3.56%5-下行焊材占0.54%6-常规手工焊条占23.2%7-高效铁粉焊材占9.35% 我国船厂的焊接设备更新和构成逐渐趋向合理。至2000年止，船厂已基本淘汰旋转式直流弧焊机，而代之使用节能型整流焊机、逆变焊机等，尤其突出的是大量增添了CO2气保护焊机，江南造船厂在1995年引进了TTS平面分段装焊流水线，在线上拼板工位用三丝FCB法埋弧自动焊双面成型，对接拼板最大板厚可达 35mm，该项先进的工艺设备使我们造船单面焊接技术达到了一个新水平，1996年1月通过了DNV船级社认可。1996年至2000年大连造船新厂、大连造船厂、广船国际、沪东造船厂等也先后引进了国外的先进的平面分段装焊流水线。随着现代造船模式的建立，我国各船厂焊接技术装备的更新已是势在必行，目前各船厂都加大投入力度使焊接机械化、自动化的设备日益增加，从而实现了减员增效，随着舰船产量的不断递增，目前我国船厂焊工人数基本维持在8000人左右，但焊工每天焊接材料的消耗量已从1994年的5公斤提高到2000年的10公斤左右。中国船舶工业集团公司和中国船舶重工集团公司系统所属的船厂船体加工数据统计如表2-2-2和表2-2-3。表2-2-2 船体钢材加工量与焊接材料消耗量统计年份船体钢材加工量（t）船体焊材消耗量（t）199651923110552.20199759162012702.94199855183916057.91199944257914953.61200050264117232.05表2-2-3 船厂焊接设备构成比例情况（%）年份旋转焊机整流焊机交流焊机埋弧焊机CO2焊机199618.4221.9531.735.6822.22199717.4023.6939.305.1324.48199810.6527.0731.244.9926.0519996.521.4424.984.3726.4720009.1122.2522.676.5738.8923特种船舶及重大非船产品的焊接技术近10年来，我国船厂的产品结构有较大的变化，除承造一般军民船舶外，还建造了一批特种船舶，如液化石油气船、成品油船、化学品船、汽车滚装船、冷藏集装箱船、高速水翼船等和重大非船舶产品，如石化设备、大型桥梁、冶金设备、高层建筑钢结构等，对船舶焊接技术的发展也起了一定的促进作用，并开展了如下的一系列焊接技术攻关。231液化石油气船低温钢（5Ni钢）的焊接江南造船厂于1991年建造的4200M3液化石油气船，其液货舱在-104低温状态下工作，对焊接质量要求较高。经试验研究，采用高Ni焊接材料和相应的焊接工艺使焊接接头的低温韧性完全满足有关标准的要求。232液化石油气船高强钢的焊接江南造船厂在建造3000M3全压式液化石油气船时，其液货舱罐材料是我国海船建造中屈服强度最高的低合金钢，经工艺试验，工厂采用合理的焊接工艺措施，使接头的各项性能指标均满足设计要求，建造质量完全达到船舶规范要求。233波音水翼船的焊接求新造船厂在承接为美国波音公司加工生产水翼艇的水翼过程中，其材料为屈服强度大于930MP的15-5PH沉淀硬化型马氏体不锈钢，其结构复杂，且焊接质量要求高，求新造船厂为满足产品要求研究出一套专用焊接工艺和焊接辅具，使焊接质量完全达到设计指标。234桥梁钢结构的焊接沪东造船厂在承接南浦、杨浦、徐浦三座大桥，武昌造船厂在承接长江江阴大桥，广船国际在承接香港虎门大桥，江南厂目前正在承接卢浦大桥等过程中，均采用了高效焊接技术，取得了较好的效果。对不同板厚，不同接头形式的冷却速度进行控制，使焊接线能量的控制更加合理，并且按疲劳要求对焊缝进行严格处理，使大桥钢结构的制造质量得到保证。235完成了气电垂直自动焊机的国产化由船舶工艺研究所研制生产的气电垂直自动焊机，目前已被国内建造万吨级以上的船厂广泛使用，国产垂直自动焊机替代了进口，为国家节约了大量的外汇。236推广使用CO2气保护焊 江南、沪东、大连、大连新厂、广船国际等船厂先后建造了液化CO2气体贮罐，从而实现了全厂管道送气的先进方式，为推广CO2气保护焊奠定了高纯度的供气保障。24当前我国造船焊接技术与世界先进国家的差距 目前我国的主要骨干船厂如江南、沪东、上海、大连、大连新、天津船舶公司、渤海、广船国际等船厂，其焊接技术已能基本满足建造散装货船，滚装船、集装箱船、冷藏船、LPG液化石油气船，水翼船等各类船舶、海洋结构、高层建筑钢结构、大型桥梁等制品的需要，但近年来我国的造船焊接技术与世界上造船第一、第二大国即日本与韩国之间的差距仍然较大。1996年，日本、韩国的造船焊接机械化、自动化率已达到94.9%和82%，而我国的造船焊接机械化、自动化率在2000年仅为60.52%，日本的一些现代化船厂在90年代初已逐步采用了焊接机器人；CO2气保护焊的应用率在1996年日本、韩国分别为79.85%、67%，而我国在2000年仅为49.53%；焊工人均日焊接材料的消耗量在1996年日本达54.3公斤/人日，韩国达40.7公斤/人日，而我国在2000年仅为10公斤/人日。25我国造船焊接技术的发展方向及若干建议 根据原中国船舶工业总公司发展规划设想，到二十世纪末，我国船舶工业将进入世界造船大国的行列。尽管在1997年东南亚金融危机对我国造船的发展带来不利的影响，但在船舶焊接技术方面，已有改革开发以来的成功经验和基础，深信必将对造船工业的振兴和国民经济建设做出新的贡献。为适应船舶生产的需要，船舶焊接技术发展方向是努力提高造船焊接机械化、自动化水平；推广高效、节能型焊接材料与设备；结合新产品开发，研究应用焊接新工艺、新技术、新材料，进一步提高焊接生产效率，其主要工作内容和目标如下：继续重点推广应用CO2气保护自动、半自动、气电垂直自动焊，以及各种衬垫单面焊等高效焊接技术。“十五”期间我国船厂的焊接高效化率要达到85%以上，其中CO2气保护焊的应用率应达到60%，焊接机械化自动化率应达到70%左右。提高分段制造的焊接自动化、半自动化率，发展小型、低成本焊接自动化装置，开发立角自动焊机，开发相应的焊接设备及辅具。促进船舶焊接自动化，缩短造船周期，在提高装配精度的前提下实现横向焊接自动化，船台焊接要全面推广应用衬垫单面焊技术。 已建立平面分段流水线的船厂要建立合理的焊接方法和焊接生产管理模式，在新建的平面分段流水线上全面应用CO2气保护焊接技术。焊接工位要实现复合工种焊工，实现分段各种焊接方法、检查、补焊及油漆补涂，同时避免多工种人员交叉作业的弊病。建造焊接台车，减少焊工辅助工时过多，减轻焊工作业强度，改善劳动条件。要加强军品焊接技术研究，提高军品焊接自动化率，改善军品焊接质量。扩大气保护焊在水面舰艇的应用面。要加强新船型，重大非船产品的焊接预研工作，为设计部门在材料的可焊性及焊材配套的可能性方面提供试验依据。要加强焊接技术人员的知识更新，焊工培训规范化，要技能与知识型相结合。 要加强船