高效焊接技术范文

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第1篇

[关键词]船舶制造 高效焊接

中图分类号：U671 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0000-01

1 前言

船舶制造是国家十大振兴规划的行业之一，船舶焊接技术是现代造船模式中的关键技术之一，其焊接工时约占船舶制造总工时的30%～40%，焊接成本约占船舶制造总成本的30%～50%，因此先进的船舶高效焊接技术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质量等方面具有十分重要的作用。

2 船舶高效焊接工艺的现状

我国是世界造船大国，也正朝着世界第一造船大国的目标迈进，其船舶制造能力也在不断扩大。2005年我国船舶完工吨位突破1000万t，达到了1200万t，约占世界造船总量17%。正是在这样的一个造船总量不断攀升的大背景下，采用高效焊接来提高生产效率是船舶制造的必由之路。目前我国造船工业中常见的高效焊接技术主要有：

2.1 焊条电弧焊

（1）向下立焊焊条：与向上立焊相比，效率提高1-2倍。

（2）铁粉焊条焊接工艺：工艺简单实用，通过提高熔敷效率达到高的生产效率，一般提高50%以上。

（3）重力焊条：采用高效铁粉焊条（一般直径为5～8 mm ，长度为 550 mm、 700 mm和900 mm），熔敷率在130%～180%之间，常见的焊条牌号有CJ501FeZ等。

2.2 C02气体保护焊

（1）实芯焊丝

我国气体保护实芯焊丝的品种太少，今后大力扩大品种的同时，也需进一步改进实芯焊丝的工艺性能，降低飞溅、成形美观等。焊丝表面应具有防锈、功能。国内常见的牌号是E49-1和E50-6焊丝。

（2）药芯焊丝

药芯焊丝是CO2气体保护焊的主要焊材，其配合各种类型的衬垫可以实现单面焊一次成形，其特点是焊道成形美观、电弧稳定、飞溅小、全位置焊接、工艺性能良好、焊接熔敷速度快、生产率高等特点。现在船厂普遍采用药芯焊丝来焊接船舶结构，以后CO2气保护药芯焊丝焊接将成为船厂的主要焊接材料和工艺。

2.3 埋弧焊工艺

主要应用于平板平直焊缝，主要有单丝、多丝埋弧焊和窄间隙埋弧焊，其中应用于平面分段流水线的FCB法焊接，FCB法是铜板上撒布厚度均匀的衬垫焊剂，并用压缩空气软管等顶升装置把上述填好焊剂的铜板压紧到焊缝背面，从正面进行焊接而形成背面焊道的一种单面埋弧焊接法，焊丝为Nittetsu Y―A（φ6.4 mm和φ4.8 mm），底层焊剂NSH一1R，主要是保证焊缝的背面成形，表面焊剂NSH一50，主要作用是保持电弧稳定燃烧。该工艺焊接速度快，最高可达1500 mm/min。因此，需要在高速和大热量输入的情况下保证焊缝具有良好的力学性能和背面成形。另一种应用较广的方法是焊剂石棉衬垫单面焊（FAB法），它是一种单面埋弧自动焊方法，利用柔性衬垫材料装在坡口背面，并用铝板和磁性压紧装置将其固定，其特点是简便、省力、材料成本低廉。它主要应用于曲面钢板的拼接以及船体建造中船台合拢阶段甲板大口的焊接。

2.4 不锈钢焊接

不锈钢焊接多见于不锈钢管及其附件之间的对接和角接，焊接方法多采用纯CO2气体或CO2+Ar混合气体的CO2半自动或自动焊接（MAG焊），也可采用钨极氩弧焊。根据母材的不同，对于C02半自动或自动焊焊丝，焊丝牌号常为1Crl8Ni9Ti焊丝、316L实芯或药芯焊丝，以及317L实芯或药芯焊丝，焊丝直径为细丝，即φ1.0 mm和φ1.2 mm焊丝；对于钨极氩弧焊，焊丝牌号一样，只是焊丝的规格为粗丝，一般为φ1.6 mm和φ2.4 mm焊丝。

2.5 活性气体保护焊焊接技术（MAG焊）

所谓的活性气体保护焊焊接技术就是采用CO2+Ar混合气体的CO2半自动或自动焊接，普遍应用于不锈钢的焊接。上海船舶工艺研究所开发适合船厂专用的双丝单面MAG焊接技术与装备，该项技术的主要特点是，可无间隙装配，坡口内定位焊、添加切断细焊丝，背面应用陶瓷衬垫，板厚在12～22 mm范围内可一次成形，焊接速度快，焊接效率高，焊接质量好。

3 中海工业（江苏）有限公司今后几年的高效焊的发展以及应用

中海工业（江苏）有限公司作为我国船舶的骨干企业，未来几年随着公司3#船坞的启用以及公司转型升级的发展必然，其造船规模与总量将有大幅度提高，预计2015年达到年造船总量150万t。要实现上述目标，除了扩大生产规模，提升造船管理水平外，加快高效焊接方法应用，提高焊接生产效率也势在必行。因此，中海工业（江苏）有限公司今后几年的高效焊发展趋势有以下几大特点：

3.1 焊接工艺、方法的多样化

为了适应船舶制造不同区域生产流程节奏，确保各生产节点有序按时完工，根据现代造船技术特点，焊接新工艺推广应用是解决焊接生产效率提高的唯一途径。如平面分段制造区域纵骨焊接采用多电极C02气保护自动焊，平直分段内底板、甲板对接采用双丝MAG焊。

3.2 C02气保护焊将完全替代焊条电弧焊

目前，手工焊条焊接仍是中海工业（江苏）有限公司不可或缺的主要生产工艺，而公司造船由于承接船舶向大型化、高附加值船舶转变，焊条电弧焊低生产效率不可能满足生产需要，自动角焊、半自动角焊、垂直自动角焊等各类C02气保护焊将替代焊条电弧焊，甚至在船坞、平台区域和曲面分段制造车间也将不再采用焊条电弧焊方法，其或许只在少量焊缝修补中可能会使用。

3.3 焊接设备向大型化、系统化、集成化、自动化转变

中海工业（江苏）有限公司由于造船模式、生产管理、工艺流程变化，对焊接生产提出了全新要求，焊接必将以机械化、自动化生产为主，这决定了选用的焊接设备具有大型化、集成化特点。以平面分段生产线为例，大拼板焊接需采用三丝的FCB单面焊接站，该焊接系统除了稳定可靠的大功率埋弧焊电源外，还应具有自动送板、准确定位、液压控制等装置。此外，需要配备高精度的跟踪器及适合于焊机精确行走的大型门架结构件。而纵骨焊接工位的多电极焊接系统可以满足多根T形纵骨同时焊接，不仅生产效率高，而且焊接变形小，该系统除焊接外，同时具备自动定位纵骨功能。另外，曲面分段、船坞、平台等生产区域需配备C02气保护自动焊、双丝埋弧焊、垂直气电焊等各类自动化焊接设备。

3.4 焊接材料的工艺、性能要求高

由于焊接方法的多样化和自动化程度提高，对焊材工艺要求进一步提高，自动化焊接势必提高焊接热输入量。为保证焊接接头综合力学性能，特别是焊缝强度、韧性等指标，船舶焊接生产中需要大量高性能焊材应用。另外，焊接自动化、机械化的高效率取决于焊接生产过程连续性，所以选用的焊材应具有稳定质量和良好的焊接工艺性。同时，为了进一步提高焊接生产效率，要求大尺寸焊缝或厚板焊接时采用高熔敷率焊材。对某些特殊船型，由于船板及部件的特殊性，焊接材料的性能同样需要具有特殊的技术特点。

4 结语

从目前来看，中海工业（江苏）有限公司在建的船舶以常规散货船为主，但随着公司的转型升级发展以及凭借目前积累的11万吨油轮、10000箱集装箱船的建造经验，公司将有能力建造LNG、LPG船以及海工船型等高附加值船舶。因此我们应该珍惜这样一个良好契机，充分利用现代化造船船用焊接设备，通过对造船焊接工艺不断研究、改进，开发出适于中海造船的焊接生产工艺，从而加快向现代化造船模式转化，把船舶焊接技术水平提高到一个新的高度。

参考文献：

[1] 郑赞.船舶高端进口焊材国产化浅析 金属加工，2008（16）.

第2篇

关键词：核电设备制造 焊接技术 高效焊接

中图分类号：TG47 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（c）-0042-02

中国核电项目在各种各样的争论中，渐渐成为影响广泛而深远的话题之一。2011年3月11日发生在日本福岛县的福岛第一核电站事故，1986年4月26日发生在切尔诺贝利核电厂的第四号反应堆事故，此次事故造成辐射危害超过二战中广岛原子弹的400倍。产生的灾难程度，完全已经是人类难以消散的噩梦。核电站核泄漏事故始终是人们最担心的。因此，在核电设备制造过程中应用好高效焊接技术，能够明显地降低设备出现事故的可能性，确保核电设备的运行安全性和稳定性，对提高核电工业安全因素具备重大意义。

1 核电设备制造原理

根据核电站工作原理来分析，因为利用原子的分裂来产出热能的原理来达到加热液体的目的，再通过加热水达到高温、高压的蒸汽来使涡轮进行高速旋转，再引动发电机的旋转，从而产生巨大的电能。

2 核电设备制造中的焊接技术

2.1 发展历史

焊接技术的产生，是因为金属的应用越来越广泛。在金属加工过程中出现了多种多样的加工工艺，而焊接技术就是其一。这种古老的方法延用至今，而今，在古人的基础上不断地更新技术，使得焊接技术出现了目前的高效焊接技术，主要用于焊接技术要求高的生产制造。

2.2 焊接问题

焊接是焊缝附件的高温区金属受周围金属的制约，产生不均匀的压缩塑形变形，焊接后冷却时，这部分压缩的塑形金属同样受周围冷态的金属制约，不能自由收缩，导致了拉应力和变形。变形的危害：焊后尺寸不合格、影响美观和降低承载能力。

2.3 焊接出现问题及处理方法

焊接过程中产生变形的现象，一般处理方法是勤磨钨针、降底焊接电流、提高焊接速度的同时尽量短弧施焊。总之，前面所做的一切都是为降底溶池温度服务的。只有熟练地掌握好溶池温度的核心知识，才不会容易导致变形发生。

对于焊接工艺来说，焊接精度要求高，焊接不实接触不良，容易短路，不平整。为了防止焊接变形，一般来说有两种方法：一是防止变形，就是做一些相应的工装控制其不让变形，另外一种就是预变形，焊前装配时往相反方向做些调整，焊完变形后刚好到设计的装配尺寸。

焊接的时候发现有的焊缝很亮，有的发暗，一般是金属光泽，表面平整会看起来亮一些，粗糙会暗一些，这是光线反射问题，如果差别很大，暗的自然就是有杂质了。另外，有水焊接是工艺绝对禁止的。焊接的过程中焊缝上面出现像烤蓝一样的颜色，是因为有杂质掺入，氧化造成的。不一定只是底漆，如果认为底漆的话，还要看底漆的可焊性，可以查一下底漆的说明书。焊接过程中火花飞溅熔化的金属未在熔池内冷却造成的。产生原因有很多种，不外乎力的作用。

3 现代的高效焊接技术

高效焊接技术在工艺上主要是以提高熔敷的效率和焊接速度来实现其工艺的一个过程。其中高熔敷效率焊接是指其在单位时间内熔化更多的焊接材料，高速焊接是在提高焊接速度的同时提高焊接电流，以维持焊接热输入大体上保持不变，代表工艺以多丝弧焊技术为主。此外，高效焊接技术还包括其他焊接方法，都可以大大提高焊接效率，主要有激光复合焊，A―TIG焊等承接了传统的工艺。为了使核电事业得到稳定正规的发展，国内相关焊接工艺研究者在研制最新高效焊接技术时，加进了机械化和自动化的水平，广泛采用数控设施，在增强焊接质量、安全和可靠性方面大大提高了性能。另外，在焊接时还需考虑工件的影响因素：例如：厚度，坡口角度，焊接材料，环境温度（确定是否预热）。焊接是用于材料之间的连接，焊接接头的焊缝的质量保证是最重要的，它的机械性能必须得到保证。

4 核电设施设备的制造过程中应用高效焊接技术的现状

目前，从焊接技术的角度上看，核子裂变引发巨大的热量，其加热的液体的装置，至少是应该耐高温以及耐高压的容器和循环管道。其将热量输送给水，再来形成一个高温和高压蒸汽一体化装置，也无非就是耐高温和耐高压的压力容器和循环的管道。从以上流程可知，核电站比较需要的是有操作耐高温耐高压容器管道技术经验的技工。探伤技术，只要能方便移动的探伤设备，探伤准确度比较高、比较可靠的都可以使用。当前超声波技术已经相当成熟，可以推荐。另外，磁粉探伤可以及时灵活地检查裂缝，在复杂节点受力处可定期检查，以保安全。核电设备设施必须在现场进行焊接，需掌握的基本原则是将焊接构件解剖分解后，尽可能在车间里完成元件和成套的组件，在内场工作条件较好，焊接质量比较容易保证。然后将它们分类形成配套的运到核电站工地，不能混乱。在现场焊接的尽量减少，一般是那些形成构件后运输困难的，必须在现场对接的，尺寸要现场确定的，有特殊原因的才在现场焊接。

根据跳动的溶化钢水来控制焊接的速度，每当焊接时，可以发现刚溶化的钢水在跳动，根据它的速度，来调整操作的速度，在跳动钢水紧跟在焊丝后面。操作过程中焊接速度过快，会造成焊缝变窄，凹凸不平，焊缝波形尖，容易产生咬边现象。核电设备违规补焊检查后会发整改通知甚至停工令，如果是质保检查发现，发纠正措施（CAR），要求施工单位自查整改，确认符合规范后再开工，总之焊接在核电设施设备中工作环节非常关键。对焊接工艺要有明确规定和规章制度，才能正确地运用高技能加上先进的数控手段。把核电设备制作工艺提高加强。由此成熟的核电设备制造的焊接工艺首要的条件是安全生产是前提。工作人员要防止触电 焊机要安全接地、用前要检查焊机及电线、气管等是否正常、防止灼伤，施焊过程要注意劳动防护用品的穿戴、护目墨镜、焊工手套、工作服、工作鞋准备到位。目前，随着核设备制造业的发展和核电设备制造方案的完善，国内越来越多的企业获得了核电设备制造的资质。为了提高自身企业的制造能力和优质生产能力。加强推进最新焊接技术已经成为金属加工工艺技术市场的热门。通过传统的焊接技术和现代数字化技术相结合，再加入红外线感应和激光的全路线跟踪系统的投入制造环节，必定会得到生产上的效率优化。

5 结语

所谓高效焊接技术是焊接技术中效率高于用普通的焊接技术，用以进行手工焊操作的其他各种焊接方法的总称。推广应用高效焊接的方法，对推动核电工业安全发展、提高核电工业运行质量、推动国内核发电站具有十分重要的意义。高效焊接技术工艺已经成为现代工业中一种日益重要的金属加工的工艺方法，加强高效焊接技术的力度，完善焊接应用方案，能够有效提高核电设备运行的可靠性与稳定性，用于保证核电设施设备的正常运行，增强核电工业运作系统的安全质量起到了积极的推进作用。

参考文献

[1] 孙灵飞.核电设备制造过程中的高效焊接技术应用情况[J].金属加工，2015（16）：13-14.

[2] 孙占，王勇.核设备潜在供方焊接能力评价[J].电焊机，2013（10）：63-66.

第3篇

船舶的结构比较复杂，技术要求比较苛刻，是全焊接结构，高效焊接对建造质量过硬的船舶具有至关重要的作用和意义。船体建造中有70%的工作量为焊接，焊接成本在船体建造成本中占有30%-50%的比例。所以，在建造船舶时要运用高效自动焊接技术来满足降低制造成本、减少制造工期等要求，同时也要确保焊接的高质量。运用高效自动焊接技术还可以提高企业竞争力，使其在激烈的市场竞争中取得胜利，为企业提供发展契机和经济效益。

2高效自动焊接技术在船舶企业的应用现状

第一、焊接工艺方面的现状。我国船舶焊接工艺发展得很缓慢，以气体保护焊、埋弧焊、普通焊条电焊等为主，其中焊条电焊占据的比例较大，焊接效率比较慢。现在一般使用垂直气电焊接、船用自动化机械化平角焊接技术和逆变焊机、交流焊机、整流弧焊机等设备。在推广应用新技术和新设备方面，我国很小一部分造船厂能够引进分段装焊流水线，采取拼板工位高效自动焊接的新设备和新工艺，它能对船舶上的板材进行拼板和对接，对船体进行平面分段焊接。同时也运用自动或者半自动气体保护焊等工艺，提高焊接效率。

第二、焊接材料方面，现在大部分使用药芯焊丝，其具有焊接飞溅少、焊缝质量高、熔敷效率强等特点，便于自动化、机械化焊接。现在船舶企业通常运用药芯焊丝和CO2焊接技术结合在一起，因为广泛应用CO2保护焊，对焊接材料的使用量也大幅度增加。这也促进了焊接工艺质量的提升、工期缩短以及成本的降低。

3 高效自动焊接技术在船舶企业应用中存在的问题

第一、在焊接工艺上我国存在的问题表现在两个方面：首先的焊接工艺的高效化率、自动化率、机械化率都比较低。很多企业以焊条电弧焊或者半自动焊为主要工艺，而自动化和机械化焊接工艺的应用范围较小，应用水平较差。另外，气保焊和埋弧焊等高效率的工艺在研发以及应用等方面投入的精力较小。其次先进焊接工艺在我国船舶企业还没有得到应用，国外重视对焊接工艺的研究，已经研发出机器人焊接、电弧-激光复合焊接等工艺，而国内才刚刚研究这个领域。科研投入不足是焊接工艺方面的另一个问题。

第二、焊接材料方面我国船舶企业出现的问题有：首先焊接材料普遍存在品种单一的现象。通常以焊条为主，其中高效焊条和专用焊条应用较少，高端焊接材料基本依赖合资企业生产或者直接进口。其次焊接材料的性能急需提高。国内焊接材料特别是高端产品在抗吸潮性、工艺性能以及质量稳定性等方面都有很大的提升空间。

4 解决高效自动焊接技术在船舶企业问题的对策

4.1焊接工艺方面

现在船舶焊接工艺得到快速的发展，机械化、高效化、专用化、自动化、机器人化是解决焊接技术在船舶企业出现问题的最佳对策。

高效化的具体表现为：逐渐降低焊条电弧焊的应用，增加对气体保护焊工艺的使用，并推动高效焊接工艺的研究和开发。例如MAG/MIG双丝焊接工艺、TIME焊接工艺（也叫做大电流高熔覆率MAG法）、带活性焊剂气体保护焊、多丝埋弧焊、变极性离弧焊、埋弧自动焊等工艺。

自动化、机械化就是要推广普及自动化焊接工艺，运用智能型焊接装置、实时监控装置、机器人技术以及激光焊接技术等，提高焊接质量和焊接效率，降低焊接成本。专业化就是在船舶特殊构建和部位，要选择专门的装备和焊接工艺来完成，以达到符合设计要求的目的。

随着平面分段装焊流水线的不断投入使用，机器人焊接技术体现出其他焊接技术难以比拟的、独具特色的优势，为船舶高效自动焊接技术的发展提供更加广阔的空间。

4.2焊接材料方面

首先要调整焊接材料的结构。随着工业化程度的加深，船舶用材的结构在不断调整，传统焊材的使用在逐渐下降中，而药芯焊材和气体保护焊的应用量大幅度增加，埋弧用焊材的用量维持在一定水平，变化不大。

其次增加高效自动焊接材料的研究和开发力度。世界各国越来越重视增强船舶焊接效率，减少建造成本，研发出高效焊材，并推广专用焊条、高效焊条、药芯焊条等焊材。另外铁粉型焊剂、活性焊剂、高速焊剂以及单面焊材等等对埋弧焊材的研究，会促进焊接质量的提高。

最后对焊接材料的发展予以高度重视。现在要求船舶焊接具有高质量，就需要制造出具有良好工艺性能、优异力学性能的焊接材料。美国研发的酸性渣、高韧性、低氢型的药芯焊材系列，在冲击韧性和低氢等方面的工艺性能优越，进而在船舶企业具有广泛的应用。

另外焊接材料还要具有高性能、高稳定性、低飞溅、低烟尘、低故障率以及污染小等特性。