高效焊接在船舶管系制造中的发展及应用

高效焊接在船舶管系制造中的发展及应用

薛成

河北省张家口市康保县二号卜乡 河北省张家口市 076650

摘要：近些年，随着社会发展，我国的各行业领域不断进步。目前，我国船舶建造中的管系焊接主要以传统的手工焊接为主，其效率和焊接质量与当今先进造船国家有一定的差距。本文介绍了船舶管系在船舶建造中的地位及分类，阐述了船舶管系焊接质量的重要性，并以图片的形式介绍了当今高效焊接方法及手段在船舶管系制造中的发展应用。

关键词：船舶；管系；焊接自动化

引言

船舶管系作为确保船舶动力装置、压载系统、甲板设备以及一系列生活设施正常运转的关键设备，同时也与船舶自身航行安全性存在密切关系，其会直接对船舶的使用寿命产生影响，因此有关船舶管系的焊接问题备受业内人士的关注与重视。船舶管系建造涉及到管件设计生产、制作加工、焊接施工、表面处理以及管路安装等一系列技术工程，是船舶结构建造中非常核心的构成部分之一。尤其是在船舶管系建造过程中，焊接技术的应用及对焊接质量的控制被视作是整个船舶建造的“命脉”。以常规动力船舶为例，燃油系统、船用锅炉管系、大功率柴油机与燃油系统管系等均属于高温、高压管系。在焊接过程中裂纹、焊缝等问题的产生会对船舶的安全运行产生非常不良的影响，近代船舶类型增多，还涉及到液化石油气船、液化天然气船等特种化学品运输船舶，在具体使用中这些船舶的危险系数高，焊接质量更是对船舶的运行安全产生直接影响。

1船舶焊接技术简述

船舶焊接技术是通过不断提升焊接质量和水平，以促进钢板制造质量及效率提升的一种技术，对于造船工业而言至关重要，可以实现对船舶建造周期的合理控制，以推动自动化生产目标的发展。为了在最大程度上节约焊接成本，在船舶制造领域之中展开了对于传播焊接技术的深入探索，在此背景下，焊接机器人应运而生。焊接机器人，也即从事焊接行业的工业机器人，可以自由实施切割和喷涂操作，是一种具有多种用途的，可以进行多次编程的机器，是人类在工业自动化领域的一次成功探索。通过焊接机器人，可以实现对于人力的有效替代，降低人力成本，同时，有效克服因人为因素所引起的焊接误差，焊接出美观均匀的焊缝，也可以避免因焊接质量不过关而返工，造成不必要的经济损失，因此已经在焊接领域得到了广泛运用。

船舶焊接技术通常包含分段合拢、平面分段制作、数控切割下料及曲面分段制作等多种形式，科学技术的持续发展在一定程度上推动了焊接技术产业链的发展，让我国的金属切割行业及钢铁行业都实现了跨越式发展。在相关工作人员的积极努力之下，我国的焊接技术实现了大跨越，借助持续的规划及整体布局，为新型钢板焊接技术在节能环保领域中的发展作出了积极贡献。综上所述，在进行船舶制造时必须充分关注船舶焊接技术，并将其视为促进造船质量提升的重要依据。尽管我国的造船技术已经位于世界领先水平，但是技术水平仍然远远低于日本和韩国。我国的造船企业通常规模较小且分布较为松散，因此难以形成良好的经济规模效应。同时，由于造船企业的科研投入较少，无法建立完善的技术创新机制，导致我国与日韩之间的技术差距逐渐增长。

2船舶管系焊接技术应用

2.1船舶管件车间焊接

船舶建造施工期间所涉及到的管系管件是指在车间内完成焊接生产作业，然后运输至船体分段、总段进行组合焊接处理的一系列关键半成品。车间焊接作业的完成，意味着管件配件具有装配难度低的优势，且能够将自动焊管设备以及辅助焊装设备的功能最大限度发挥出来，即便采取手工焊接作业处理，也同样能够确保焊接质量达到理想状态。

2.2船舶管件的车间焊接

船舶管件是指在车间内焊接生产，然后送至船体分段、总段进行组焊的所有类型、批量、材料和尺寸的管件半成品。在车间生产的条件下，管件半成品的准备，其最大优点是管件配件易装配、充分发挥各种自动焊管设备和辅助焊装的设备功能，对一些使用手工焊施焊的场合，也容易达到令人满意的焊接质量。图1a所示的是在车间内使用全位置自动焊管机进行管－管预热后的对接焊；图1b所示的是在车间内使用大型全位置自动焊管机对大口径管－管的对接焊；图1c所示的是在车间内使用窄间隙气电焊对厚壁管－管的对接焊。

图1车间内的几种管系自动焊接方法

2.3搅拌摩擦焊接技术

该技术适用于熔点较低的金属，以摩擦生电为主要技术原理，是一种固态熔接的形式。相比于传统的钢铁焊接技术，该技术可以有效提升焊接技术的自动化水平，让工件接头的质量得到有效保障，且有效降低了发热变形现象出现的风险。此外，该技术的耗能相对较低，不易造成污染，表现出良好的节能环保性能。同时，运用该技术时无需使用焊条，在一定程度上削弱了焊接成本，可以有效提升焊接技术的自动化水平。

2.4用高品质的焊接材料

随着经济全球化的步伐日益加快，我国与其他国家的接触也日趋频繁。在推动我国船舶制造业高质量发展的过程中，应学习发达国家的先进制造技术。在船舶制造过程中，焊接材料的质量对于船舶焊接质量甚至是船舶整体质量都有着直接性的影响。因此，需选用高品质的焊接材料，这样才可以切实增强船舶质量、延长船舶寿命。近几年内，国内船舶制造企业为了确保船舶质量的提升，不断缩小与西方发达国家间的差距，在具体制造环节中逐渐开始采用金属粉型药芯焊丝。此种类型的焊丝对于焊接人员并没有较高的要求，不仅可做到全工位焊接，而且可以确保熔覆效率的最大化。同时，在船舶焊接作业时还能够防止出现焊接飞溅状况，从而满足船舶制造业的有关规定要求。因此，在目前船舶制造业趋向于智能化、机械化和自动化发展的时代背景下，更应选择使用品质高的焊接材料。除此以外，还可考虑将金属粉型药芯焊丝与以往大量运用的CO

2焊接技术融合使用，从而提高船舶制造过程的焊接效率，保证船舶质量，提升我国船舶制造业的技术水平。

结语

新时期船舶建造行业面临的挑战非常严峻，国际市场竞争关系进一步加剧，国防建设任务相当繁重。对于船舶建造企业而言，在深化改革的背景下也给船舶制造焊接带来了全新的机遇与挑战。虽然近年来在高效焊接工艺技术的推广方面取得了一定的进展，但在新时期下积极更新思路，促进焊接质量提升，缩短制造周期，控制生产成本仍然是船舶建造企业面临的关键课题。我国船舶制造行业起步较晚，在相当长的一段时间内处于相对滞后的状态，高效焊接技术的推广应用面临一定的阻力，相关人员必须加大对船舶管系焊接技术的发展与优化力度，在这一背景下随着船舶制造模式转换进程的加速推进，船舶制造企业与高等院校、研究机构与焊接设备以及焊接材料制造单位的合作关系将更加紧密，共同促进船舶制造行业焊接的自动化以及机械化进程，为我国船舶建造强国这一发展目标的实现提供动力与支持。

参考文献

[1]朱若凡,聂加俊,郑惠锦.基于MySQL和BP神经网络的船舶焊接专家库软件研发[J].造船技术,2021,49(4):27-32.

[2]胡晓轩,甄希金,朱琦,等.深度迁移学习下的船舶焊接表

面缺陷智能检测系统[J].造船技术,2021,49(3):84-88.

[3]聂勇军,刘志军,唐振宇.应用ISight的船舶中大型弯管环焊缝焊接协同控制系统[J].舰船科学技术,2021,43(20):214-216.

[4]胡民政，袁志璎，徐东.船舶焊接工艺智能设计与可视化物量统计系统研发及应用［C］．第十二届全国内河船舶与航运学术会议论文集.北京:中国造船工程学会，2012.

[5]章正.船舶大型结构件机器人焊接关键技术研究［D］．镇江:江苏科技大学，北京:中国造船工程学会，2010.