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本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目： 船舶焊接技术的应用及其发展
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层 次： 专科起点本科
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指导教师：
完成日期： 2021 年9月19日
船舶焊接技术是现代造船模式中的关键技术之一。先进的船舶高效焊接技术，在提高船舶建造效率，降低船舶建造成本，提高船舶建造质量等方面具有重要的作用，也是企业提高经济效益的有效途径。先进的船舶高效焊接技术涉及到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。同时也会牵动与之相关的焊接产业链，如焊接材料、焊接设备和专用工装、焊接辅器具、金属的加工、焊接接头设计、焊接接头性能与质量控制、焊接标准与规范等。
关键词：船舶工业；船舶焊接技术；发展；应用
目 录
引 言
焊接技术在工业应用的历史不长，但是它的发展却是非常迅速的。应用面之广也是非常广泛的。在短短的几十年中焊接已在许多工业部门的金属结构中，如建筑结构，造船，车辆，压力容器以及航空工程中几乎全部取代了铆焊。 在船舶的建造中，焊接是其中的关键和支撑技术，焊接的总工时和成本各占船体建造的总工时和成本的30-40%，在各种产品制造工业中，焊接与切割（热切割）是一种十分重要的加工工艺。据工业发达国家统计，每年仅需要进行焊接加工后使用的钢材就占钢总产量的45%左右。焊接不仅可以解决各种钢材的连接，而且还可以解决铝、铜等有色金属及钛、锆等特种金属材料的连接，因而已广泛应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、石油化工、航天技术、原子能、电力、电子技术及建筑等部门。
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的带动作用，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。中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，中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21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，成效显著。2006年中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中国造船业强劲的快速发展势头。船舶焊接技术是现代造船模式中的关键技术之一，先进的船舶高效焊接技术，在提高船舶建造效率、降低船舶建造成本、提高船舶建造质量等方面具有非常重要的作用，也是企业提高经济效益的有效途径。文中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。
作为船舶制造过程中的重要技术，焊接技术将会直接决定船舶的密封性和基本强度。倘若在实际焊接过程中存在焊接质量，那么可能使得船舶渗漏甚至是断裂，最严重的将会造成船舶沉没。随着社会的发展，我国的民用船舶已经呈现出大型化的发展趋势，而船舶焊接技术在船舶建设过程中所发挥的作用愈加重要。基于上述分，应当加强对船舶焊接缺陷的研究，将缺陷限制在可接受范围之内，从而有效确保船舶建设的基本质量。
1 船舶焊接技术应用及发展
1.1 船舶焊接工艺的应用及发展
船舶焊接技术是现代造船模式中的关键技术之一。先进的船舶高效焊接技术，在提高船舶建造效率，降低船舶建造成本，提高船舶建造质量等方面具有重要的作用，也是企业提高经济效益的有效途径。先进的船舶高效焊接技术涉及到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。同时也会牵动与之相关的焊接产业链，如焊接材料、焊接设备和专用工装、焊接辅器具、金属的加工、焊接接头设计、焊接接头性能与质量控制、焊接标准与规范等。
（1）进行结构设计的优化，有效提升船舶的稳定性
作为一项基础性工作，焊接结构在实际设计过程中必须严格按照船舶制造的相关技术要求进行，并加强研究以实现船舶结构设计方案的最优化，从而有效提升船舶焊接的整体质量。另外，船舶焊接管理人员还应当加强对船舶焊接质量的风险控制，根据船舶制造的实际需求对船舶焊接的风险点进行全面系统评估，从而有效杜绝船舶焊接质量问题的出现。在船舶焊接质量控制过程中应当将质量监管贯穿于制造全过程，将责任落实到个人，有效提升船舶制造的整体质量，从而通过高效的建造管理方式保证船舶焊接的基本质量。通过源头控制实现船舶焊接质量的风险控制，避免各种矛盾的出现，要求所有工作人员完全按照相关工作要求开展工作，有效提升焊接的整体质量，最终推动现代化船舶制造健康发展。
（2）进一步完善制造设备和材料，有效提升焊接质量
由于船舶制造是一项综合性极强的工作，在实际建设过程中涉及内容极为复杂，更会受到社会经济发展情况的影响。譬如，钢材生产和焊接材料的基本质量将会对船舶建造的整体质量产生极大影响。随着我国经济发展速度的不断加快，社会对于大型船舶制造的需求正在不断增加，但是与其他行业不同，大型船舶制造过程中对于材料和设备的要求也越来越高。而船舶制造成功的根本是使用的建造材料和相应的制造技术必须匹配。随着我国科学技术的不断发展，更多全新材料已经出现在了船舶制造过程中，但是在新材料的选择和使用过程中必须进行严格审查，并且结合当前的船舶制造新技术和新工艺进行可行性分析，从而有效确保材料以及相关设备配置的合理性，最终确保船舶制造的基本质量。
（3）提升技术研究力度，保证操作水平的专业化
作为船舶制造业持续发展的基本保障，焊接技术将会直接影响船舶的制造质量，而随着科技水平的提升，焊接技术水平也在不断提升，因此船舶整体建造质量也得到了极大地提升。所以在后期的船舶建造过程中，应当以传统工艺为基础，推动船舶设计理念的更新，加大对焊接技术的研发力度，推动船舶焊接技术的快速发展。
1.2 船舶焊接材料的应用
我国船舶建造焊接材料基本实现了国产化，然而仍有部分焊接材料依赖进口，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。高效焊材在船舶建造中发挥极其重要的作用，因此引起了世界各国的重视，不断研究开发出新的高效焊接材料。进入新世纪，根据我国造船工业发展的需要，高效焊接材料会有更大的发展空间。从发展的方向来看，可有以下几方面值得重视。船舶焊接技术是现代造船模式中的关键技术之一。先进的船舶高效焊接技术，在提高船舶建造效率，降低船舶建造成本，提高船舶建造质量等方面具有重要的作用，也是企业提高经济效益的有效途径。先进的船舶高效焊接技术涉及到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。同时也会牵动与之相关的焊接产业链，如焊接材料、焊接设备和专用工装、焊接辅器具、金属的加工、焊接接头设计、焊接接头性能与质量控制、焊接标准与规范等。
（1）手工电焊条
向下立焊焊条：与立向上焊相比，效率提高1～2倍。
铁粉焊条：熔敷效率可提高130%～240%，生产效率提高50%以上。
重力焊条：采用高效铁粉焊条(一般直径为Φ5～Φ8mm，长度为550、700、900mm)。生产效率是常规手工焊的6倍。
（2）气保护实芯焊丝
我国气保护实芯焊丝的品种太少(E49-1、E50-6)，今后应大力扩大品种，同时也应进一步改进实芯焊丝的工艺性能，降低飞溅，成型美观。如研制开发的活性实芯焊丝，表面活化处理，并具备防锈、润滑功能等。
（3）气保护药芯焊丝
从发展的趋势来看，药芯焊丝将是21世纪船舶企业的主要焊材，目前应用率已达到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、生产效率高等。为此，国内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。
目前我国的药芯焊丝，无论是数量、质量、品种与国外相比均有较大的差距，应大力开发与研究：如碱性药芯焊丝、自保护药芯焊丝、金属型药芯焊丝，以及水下药芯焊丝和不锈钢、耐热钢、耐酸钢、低温钢药芯焊丝等。
（4）其他焊接材料
随着我国焊接自动化程度的提高，将大力发展多丝MAG焊、垂直立焊、全位置管线MAG焊，以及机器人MAG焊等。无论是实芯焊丝和药芯焊丝，在适应性方面都要进行大量的工作。多丝埋弧焊也将有很大的发展空间，焊丝、焊剂，特别是烧结焊剂需大力发展。单面焊双面成型的各类衬垫在高效焊接中也是不可忽视的。
1.3 船舶焊接设备的应用
（1）船舶平面分段装焊生产线引入新概念
船舶焊接设备基本的平面分段生产线已沿用了30年，但近10年来引入了新的概念，如增加了焊接、控制、操作及机构定位系统，综合起来形成高质量、低成本焊缝。德国Ogden公司就设计了带有9级磁铁的电磁性平台，专门用于平面分段拼板工位。
（2）肋板安装焊接工艺设备
这是专门用于平面分段上安装肋板的高效焊接装置，德国的KVaerner Warnow 船不久前装备了Pamamex公司提供的12米宽的平面分段生产柔性线，它既适用于船舶结构焊接又适应于海洋结构物的焊接。
（3）PEMA-VWS垂直焊工艺装备
Pamamex公司推出的该焊机被安装在移动门架上，主要用于双层底舱壁结构的垂直焊接。这种焊机可以同时焊成4条垂直焊缝，并具有自动调节平台高度的功能。4套ESAB、MIG焊枪由一个摆动环支承，并且还装一个适用于要求较大焊缝厚度的可编程控制的振荡系统，焊接部件通过一束激光射线进行定位，据称这种焊接系统的生产效率相当于8~10台手工焊机或2台焊接机器人的效率。
（4）NH-HISAW四电级高速埋弧单面焊设备
该设备的焊接速度是普通单面埋弧焊的2.5倍。
（5）曲面外板的单面焊接机器人工艺装备
