高效焊接技術范文

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第1篇

[關鍵詞]船舶制造 高效焊接

中圖分類號：U671 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）01-0000-01

1 前言

船舶制造是國家十大振興規劃的行業之一，船舶焊接技術是現代造船模式中的關鍵技術之一，其焊接工時約占船舶制造總工時的30%～40%，焊接成本約占船舶制造總成本的30%～50%，因此先進的船舶高效焊接技術在提高船舶制造效率、降低船舶制造成本以及提高船舶制造質量等方面具有十分重要的作用。

2 船舶高效焊接工藝的現狀

我國是世界造船大國，也正朝著世界第一造船大國的目標邁進，其船舶制造能力也在不斷擴大。2005年我國船舶完工噸位突破1000萬t，達到了1200萬t，約占世界造船總量17%。正是在這樣的一個造船總量不斷攀升的大背景下，采用高效焊接來提高生產效率是船舶制造的必由之路。目前我國造船工業中常見的高效焊接技術主要有：

2.1 焊條電弧焊

（1）向下立焊焊條：與向上立焊相比，效率提高1-2倍。

（2）鐵粉焊條焊接工藝：工藝簡單實用，通過提高熔敷效率達到高的生產效率，一般提高50%以上。

（3）重力焊條：采用高效鐵粉焊條（一般直徑為5～8 mm ，長度為 550 mm、 700 mm和900 mm），熔敷率在130%～180%之間，常見的焊條牌號有CJ501FeZ等。

2.2 C02氣體保護焊

（1）實芯焊絲

我國氣體保護實芯焊絲的品種太少，今后大力擴大品種的同時，也需進一步改進實芯焊絲的工藝性能，降低飛濺、成形美觀等。焊絲表面應具有防銹、功能。國內常見的牌號是E49-1和E50-6焊絲。

（2）藥芯焊絲

藥芯焊絲是CO2氣體保護焊的主要焊材，其配合各種類型的襯墊可以實現單面焊一次成形，其特點是焊道成形美觀、電弧穩定、飛濺小、全位置焊接、工藝性能良好、焊接熔敷速度快、生產率高等特點。現在船廠普遍采用藥芯焊絲來焊接船舶結構，以后CO2氣保護藥芯焊絲焊接將成為船廠的主要焊接材料和工藝。

2.3 埋弧焊工藝

主要應用于平板平直焊縫，主要有單絲、多絲埋弧焊和窄間隙埋弧焊，其中應用于平面分段流水線的FCB法焊接，FCB法是銅板上撒布厚度均勻的襯墊焊劑，并用壓縮空氣軟管等頂升裝置把上述填好焊劑的銅板壓緊到焊縫背面，從正面進行焊接而形成背面焊道的一種單面埋弧焊接法，焊絲為Nittetsu Y―A（φ6.4 mm和φ4.8 mm），底層焊劑NSH一1R，主要是保證焊縫的背面成形，表面焊劑NSH一50，主要作用是保持電弧穩定燃燒。該工藝焊接速度快，最高可達1500 mm/min。因此，需要在高速和大熱量輸入的情況下保證焊縫具有良好的力學性能和背面成形。另一種應用較廣的方法是焊劑石棉襯墊單面焊（FAB法），它是一種單面埋弧自動焊方法，利用柔性襯墊材料裝在坡口背面，并用鋁板和磁性壓緊裝置將其固定，其特點是簡便、省力、材料成本低廉。它主要應用于曲面鋼板的拼接以及船體建造中船臺合攏階段甲板大口的焊接。

2.4 不銹鋼焊接

不銹鋼焊接多見于不銹鋼管及其附件之間的對接和角接，焊接方法多采用純CO2氣體或CO2+Ar混合氣體的CO2半自動或自動焊接（MAG焊），也可采用鎢極氬弧焊。根據母材的不同，對于C02半自動或自動焊焊絲，焊絲牌號常為1Crl8Ni9Ti焊絲、316L實芯或藥芯焊絲，以及317L實芯或藥芯焊絲，焊絲直徑為細絲，即φ1.0 mm和φ1.2 mm焊絲；對于鎢極氬弧焊，焊絲牌號一樣，只是焊絲的規格為粗絲，一般為φ1.6 mm和φ2.4 mm焊絲。

2.5 活性氣體保護焊焊接技術（MAG焊）

所謂的活性氣體保護焊焊接技術就是采用CO2+Ar混合氣體的CO2半自動或自動焊接，普遍應用于不銹鋼的焊接。上海船舶工藝研究所開發適合船廠專用的雙絲單面MAG焊接技術與裝備，該項技術的主要特點是，可無間隙裝配，坡口內定位焊、添加切斷細焊絲，背面應用陶瓷襯墊，板厚在12～22 mm范圍內可一次成形，焊接速度快，焊接效率高，焊接質量好。

3 中海工業（江蘇）有限公司今后幾年的高效焊的發展以及應用

中海工業（江蘇）有限公司作為我國船舶的骨干企業，未來幾年隨著公司3#船塢的啟用以及公司轉型升級的發展必然，其造船規模與總量將有大幅度提高，預計2015年達到年造船總量150萬t。要實現上述目標，除了擴大生產規模，提升造船管理水平外，加快高效焊接方法應用，提高焊接生產效率也勢在必行。因此，中海工業（江蘇）有限公司今后幾年的高效焊發展趨勢有以下幾大特點：

3.1 焊接工藝、方法的多樣化

為了適應船舶制造不同區域生產流程節奏，確保各生產節點有序按時完工，根據現代造船技術特點，焊接新工藝推廣應用是解決焊接生產效率提高的唯一途徑。如平面分段制造區域縱骨焊接采用多電極C02氣保護自動焊，平直分段內底板、甲板對接采用雙絲MAG焊。

3.2 C02氣保護焊將完全替代焊條電弧焊

目前，手工焊條焊接仍是中海工業（江蘇）有限公司不可或缺的主要生產工藝，而公司造船由于承接船舶向大型化、高附加值船舶轉變，焊條電弧焊低生產效率不可能滿足生產需要，自動角焊、半自動角焊、垂直自動角焊等各類C02氣保護焊將替代焊條電弧焊，甚至在船塢、平臺區域和曲面分段制造車間也將不再采用焊條電弧焊方法，其或許只在少量焊縫修補中可能會使用。

3.3 焊接設備向大型化、系統化、集成化、自動化轉變

中海工業（江蘇）有限公司由于造船模式、生產管理、工藝流程變化，對焊接生產提出了全新要求，焊接必將以機械化、自動化生產為主，這決定了選用的焊接設備具有大型化、集成化特點。以平面分段生產線為例，大拼板焊接需采用三絲的FCB單面焊接站，該焊接系統除了穩定可靠的大功率埋弧焊電源外，還應具有自動送板、準確定位、液壓控制等裝置。此外，需要配備高精度的跟蹤器及適合于焊機精確行走的大型門架結構件。而縱骨焊接工位的多電極焊接系統可以滿足多根T形縱骨同時焊接，不僅生產效率高，而且焊接變形小，該系統除焊接外，同時具備自動定位縱骨功能。另外，曲面分段、船塢、平臺等生產區域需配備C02氣保護自動焊、雙絲埋弧焊、垂直氣電焊等各類自動化焊接設備。

3.4 焊接材料的工藝、性能要求高

由于焊接方法的多樣化和自動化程度提高，對焊材工藝要求進一步提高，自動化焊接勢必提高焊接熱輸入量。為保證焊接接頭綜合力學性能，特別是焊縫強度、韌性等指標，船舶焊接生產中需要大量高性能焊材應用。另外，焊接自動化、機械化的高效率取決于焊接生產過程連續性，所以選用的焊材應具有穩定質量和良好的焊接工藝性。同時，為了進一步提高焊接生產效率，要求大尺寸焊縫或厚板焊接時采用高熔敷率焊材。對某些特殊船型，由于船板及部件的特殊性，焊接材料的性能同樣需要具有特殊的技術特點。

4 結語

從目前來看，中海工業（江蘇）有限公司在建的船舶以常規散貨船為主，但隨著公司的轉型升級發展以及憑借目前積累的11萬噸油輪、10000箱集裝箱船的建造經驗，公司將有能力建造LNG、LPG船以及海工船型等高附加值船舶。因此我們應該珍惜這樣一個良好契機，充分利用現代化造船船用焊接設備，通過對造船焊接工藝不斷研究、改進，開發出適于中海造船的焊接生產工藝，從而加快向現代化造船模式轉化，把船舶焊接技術水平提高到一個新的高度。

參考文獻：

[1] 鄭贊.船舶高端進口焊材國產化淺析 金屬加工，2008（16）.

第2篇

關鍵詞：核電設備制造 焊接技術 高效焊接

中圖分類號：TG47 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）07（c）-0042-02

中國核電項目在各種各樣的爭論中，漸漸成為影響廣泛而深遠的話題之一。2011年3月11日發生在日本福島縣的福島第一核電站事故，1986年4月26日發生在切爾諾貝利核電廠的第四號反應堆事故，此次事故造成輻射危害超過二戰中廣島原子彈的400倍。產生的災難程度，完全已經是人類難以消散的噩夢。核電站核泄漏事故始終是人們最擔心的。因此，在核電設備制造過程中應用好高效焊接技術，能夠明顯地降低設備出現事故的可能性，確保核電設備的運行安全性和穩定性，對提高核電工業安全因素具備重大意義。

1 核電設備制造原理

根據核電站工作原理來分析，因為利用原子的分裂來產出熱能的原理來達到加熱液體的目的，再通過加熱水達到高溫、高壓的蒸汽來使渦輪進行高速旋轉，再引動發電機的旋轉，從而產生巨大的電能。

2 核電設備制造中的焊接技術

2.1 發展歷史

焊接技術的產生，是因為金屬的應用越來越廣泛。在金屬加工過程中出現了多種多樣的加工工藝，而焊接技術就是其一。這種古老的方法延用至今，而今，在古人的基礎上不斷地更新技術，使得焊接技術出現了目前的高效焊接技術，主要用于焊接技術要求高的生產制造。

2.2 焊接問題

焊接是焊縫附件的高溫區金屬受周圍金屬的制約，產生不均勻的壓縮塑形變形，焊接后冷卻時，這部分壓縮的塑形金屬同樣受周圍冷態的金屬制約，不能自由收縮，導致了拉應力和變形。變形的危害：焊后尺寸不合格、影響美觀和降低承載能力。

2.3 焊接出現問題及處理方法

焊接過程中產生變形的現象，一般處理方法是勤磨鎢針、降底焊接電流、提高焊接速度的同時盡量短弧施焊。總之，前面所做的一切都是為降底溶池溫度服務的。只有熟練地掌握好溶池溫度的核心知識，才不會容易導致變形發生。

對于焊接工藝來說，焊接精度要求高，焊接不實接觸不良，容易短路，不平整。為了防止焊接變形，一般來說有兩種方法：一是防止變形，就是做一些相應的工裝控制其不讓變形，另外一種就是預變形，焊前裝配時往相反方向做些調整，焊完變形后剛好到設計的裝配尺寸。

焊接的時候發現有的焊縫很亮，有的發暗，一般是金屬光澤，表面平整會看起來亮一些，粗糙會暗一些，這是光線反射問題，如果差別很大，暗的自然就是有雜質了。另外，有水焊接是工藝絕對禁止的。焊接的過程中焊縫上面出現像烤藍一樣的顏色，是因為有雜質摻入，氧化造成的。不一定只是底漆，如果認為底漆的話，還要看底漆的可焊性，可以查一下底漆的說明書。焊接過程中火花飛濺熔化的金屬未在熔池內冷卻造成的。產生原因有很多種，不外乎力的作用。

3 現代的高效焊接技術

高效焊接技術在工藝上主要是以提高熔敷的效率和焊接速度來實現其工藝的一個過程。其中高熔敷效率焊接是指其在單位時間內熔化更多的焊接材料，高速焊接是在提高焊接速度的同時提高焊接電流，以維持焊接熱輸入大體上保持不變，代表工藝以多絲弧焊技術為主。此外，高效焊接技術還包括其他焊接方法，都可以大大提高焊接效率，主要有激光復合焊，A―TIG焊等承接了傳統的工藝。為了使核電事業得到穩定正規的發展，國內相關焊接工藝研究者在研制最新高效焊接技術時，加進了機械化和自動化的水平，廣泛采用數控設施，在增強焊接質量、安全和可靠性方面大大提高了性能。另外，在焊接時還需考慮工件的影響因素：例如：厚度，坡口角度，焊接材料，環境溫度（確定是否預熱）。焊接是用于材料之間的連接，焊接接頭的焊縫的質量保證是最重要的，它的機械性能必須得到保證。

4 核電設施設備的制造過程中應用高效焊接技術的現狀

目前，從焊接技術的角度上看，核子裂變引發巨大的熱量，其加熱的液體的裝置，至少是應該耐高溫以及耐高壓的容器和循環管道。其將熱量輸送給水，再來形成一個高溫和高壓蒸汽一體化裝置，也無非就是耐高溫和耐高壓的壓力容器和循環的管道。從以上流程可知，核電站比較需要的是有操作耐高溫耐高壓容器管道技術經驗的技工。探傷技術，只要能方便移動的探傷設備，探傷準確度比較高、比較可靠的都可以使用。當前超聲波技術已經相當成熟，可以推薦。另外，磁粉探傷可以及時靈活地檢查裂縫，在復雜節點受力處可定期檢查，以保安全。核電設備設施必須在現場進行焊接，需掌握的基本原則是將焊接構件解剖分解后，盡可能在車間里完成元件和成套的組件，在內場工作條件較好，焊接質量比較容易保證。然后將它們分類形成配套的運到核電站工地，不能混亂。在現場焊接的盡量減少，一般是那些形成構件后運輸困難的，必須在現場對接的，尺寸要現場確定的，有特殊原因的才在現場焊接。

根據跳動的溶化鋼水來控制焊接的速度，每當焊接時，可以發現剛溶化的鋼水在跳動，根據它的速度，來調整操作的速度，在跳動鋼水緊跟在焊絲后面。操作過程中焊接速度過快，會造成焊縫變窄，凹凸不平，焊縫波形尖，容易產生咬邊現象。核電設備違規補焊檢查后會發整改通知甚至停工令，如果是質保檢查發現，發糾正措施（CAR），要求施工單位自查整改，確認符合規范后再開工，總之焊接在核電設施設備中工作環節非常關鍵。對焊接工藝要有明確規定和規章制度，才能正確地運用高技能加上先進的數控手段。把核電設備制作工藝提高加強。由此成熟的核電設備制造的焊接工藝首要的條件是安全生產是前提。工作人員要防止觸電 焊機要安全接地、用前要檢查焊機及電線、氣管等是否正常、防止灼傷，施焊過程要注意勞動防護用品的穿戴、護目墨鏡、焊工手套、工作服、工作鞋準備到位。目前，隨著核設備制造業的發展和核電設備制造方案的完善，國內越來越多的企業獲得了核電設備制造的資質。為了提高自身企業的制造能力和優質生產能力。加強推進最新焊接技術已經成為金屬加工工藝技術市場的熱門。通過傳統的焊接技術和現代數字化技術相結合，再加入紅外線感應和激光的全路線跟蹤系統的投入制造環節，必定會得到生產上的效率優化。

5 結語

所謂高效焊接技術是焊接技術中效率高于用普通的焊接技術，用以進行手工焊操作的其他各種焊接方法的總稱。推廣應用高效焊接的方法，對推動核電工業安全發展、提高核電工業運行質量、推動國內核發電站具有十分重要的意義。高效焊接技術工藝已經成為現代工業中一種日益重要的金屬加工的工藝方法，加強高效焊接技術的力度，完善焊接應用方案，能夠有效提高核電設備運行的可靠性與穩定性，用于保證核電設施設備的正常運行，增強核電工業運作系統的安全質量起到了積極的推進作用。

參考文獻

[1] 孫靈飛.核電設備制造過程中的高效焊接技術應用情況[J].金屬加工，2015（16）：13-14.

[2] 孫占，王勇.核設備潛在供方焊接能力評價[J].電焊機，2013（10）：63-66.

第3篇

船舶的結構比較復雜，技術要求比較苛刻，是全焊接結構，高效焊接對建造質量過硬的船舶具有至關重要的作用和意義。船體建造中有70%的工作量為焊接，焊接成本在船體建造成本中占有30%-50%的比例。所以，在建造船舶時要運用高效自動焊接技術來滿足降低制造成本、減少制造工期等要求，同時也要確保焊接的高質量。運用高效自動焊接技術還可以提高企業競爭力，使其在激烈的市場競爭中取得勝利，為企業提供發展契機和經濟效益。

2高效自動焊接技術在船舶企業的應用現狀

第一、焊接工藝方面的現狀。我國船舶焊接工藝發展得很緩慢，以氣體保護焊、埋弧焊、普通焊條電焊等為主，其中焊條電焊占據的比例較大，焊接效率比較慢。現在一般使用垂直氣電焊接、船用自動化機械化平角焊接技術和逆變焊機、交流焊機、整流弧焊機等設備。在推廣應用新技術和新設備方面，我國很小一部分造船廠能夠引進分段裝焊流水線，采取拼板工位高效自動焊接的新設備和新工藝，它能對船舶上的板材進行拼板和對接，對船體進行平面分段焊接。同時也運用自動或者半自動氣體保護焊等工藝，提高焊接效率。

第二、焊接材料方面，現在大部分使用藥芯焊絲，其具有焊接飛濺少、焊縫質量高、熔敷效率強等特點，便于自動化、機械化焊接。現在船舶企業通常運用藥芯焊絲和CO2焊接技術結合在一起，因為廣泛應用CO2保護焊，對焊接材料的使用量也大幅度增加。這也促進了焊接工藝質量的提升、工期縮短以及成本的降低。

3 高效自動焊接技術在船舶企業應用中存在的問題

第一、在焊接工藝上我國存在的問題表現在兩個方面：首先的焊接工藝的高效化率、自動化率、機械化率都比較低。很多企業以焊條電弧焊或者半自動焊為主要工藝，而自動化和機械化焊接工藝的應用范圍較小，應用水平較差。另外，氣保焊和埋弧焊等高效率的工藝在研發以及應用等方面投入的精力較小。其次先進焊接工藝在我國船舶企業還沒有得到應用，國外重視對焊接工藝的研究，已經研發出機器人焊接、電弧-激光復合焊接等工藝，而國內才剛剛研究這個領域。科研投入不足是焊接工藝方面的另一個問題。

第二、焊接材料方面我國船舶企業出現的問題有：首先焊接材料普遍存在品種單一的現象。通常以焊條為主，其中高效焊條和專用焊條應用較少，高端焊接材料基本依賴合資企業生產或者直接進口。其次焊接材料的性能急需提高。國內焊接材料特別是高端產品在抗吸潮性、工藝性能以及質量穩定性等方面都有很大的提升空間。

4 解決高效自動焊接技術在船舶企業問題的對策

4.1焊接工藝方面

現在船舶焊接工藝得到快速的發展，機械化、高效化、專用化、自動化、機器人化是解決焊接技術在船舶企業出現問題的最佳對策。

高效化的具體表現為：逐漸降低焊條電弧焊的應用，增加對氣體保護焊工藝的使用，并推動高效焊接工藝的研究和開發。例如MAG/MIG雙絲焊接工藝、TIME焊接工藝（也叫做大電流高熔覆率MAG法）、帶活性焊劑氣體保護焊、多絲埋弧焊、變極性離弧焊、埋弧自動焊等工藝。

自動化、機械化就是要推廣普及自動化焊接工藝，運用智能型焊接裝置、實時監控裝置、機器人技術以及激光焊接技術等，提高焊接質量和焊接效率，降低焊接成本。專業化就是在船舶特殊構建和部位，要選擇專門的裝備和焊接工藝來完成，以達到符合設計要求的目的。

隨著平面分段裝焊流水線的不斷投入使用，機器人焊接技術體現出其他焊接技術難以比擬的、獨具特色的優勢，為船舶高效自動焊接技術的發展提供更加廣闊的空間。

4.2焊接材料方面

首先要調整焊接材料的結構。隨著工業化程度的加深，船舶用材的結構在不斷調整，傳統焊材的使用在逐漸下降中，而藥芯焊材和氣體保護焊的應用量大幅度增加，埋弧用焊材的用量維持在一定水平，變化不大。

其次增加高效自動焊接材料的研究和開發力度。世界各國越來越重視增強船舶焊接效率，減少建造成本，研發出高效焊材，并推廣專用焊條、高效焊條、藥芯焊條等焊材。另外鐵粉型焊劑、活性焊劑、高速焊劑以及單面焊材等等對埋弧焊材的研究，會促進焊接質量的提高。

最后對焊接材料的發展予以高度重視。現在要求船舶焊接具有高質量，就需要制造出具有良好工藝性能、優異力學性能的焊接材料。美國研發的酸性渣、高韌性、低氫型的藥芯焊材系列，在沖擊韌性和低氫等方面的工藝性能優越，進而在船舶企業具有廣泛的應用。

另外焊接材料還要具有高性能、高穩定性、低飛濺、低煙塵、低故障率以及污染小等特性。