船舶焊接技术应用现状.ppt
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船舶焊接技术应用现状船舶焊接技术应用现状2007.9.062021/3/102021/3/101 1 焊接技术对船舶建造重要性我国船舶焊接技术的起步与发展几种船舶焊接工艺介绍江南焊接技术现状国外船舶焊接先进技术国内船舶行业焊接技术发展趋势船舶焊接中存在的问题2021/3/102 焊接技术对船舶建造重要性焊接技术对船舶建造重要性n n焊接工作量占船体建造总工作量30%～40%n n焊接成本占船体建造成本的30%～50%n n扩大造船总量n n缩短造船周期n n稳定焊接质量n n提高经济效益n n减轻劳动强度2021/3/103 我国船舶焊接技术的起步与发展我国船舶焊接技术的起步与发展n n造船焊接技术起步于50年代手工电弧焊n n50年代中期引进埋弧自动、半自动焊n n50年代末期～70年代末,试验半自动CO2焊、重力焊、下行焊、衬垫单面焊获得成功n n80年代初，船总大力发展高效焊技术，成立高效焊接技术指导组，推广应用各种高效焊接工艺2021/3/104 船总船厂高效化率统计表船总船厂高效化率统计表年份年份COCO2 2气保护焊气保护焊埋弧自动焊埋弧自动焊高效化率高效化率198319830.590.5914.8014.8019.5019.50198619863.893.8916.7216.7230.0830.08199019909.519.5119.8619.8650.2550.251996199623.7423.7414.6114.6168.5668.561998199835.6035.6015.7015.7074.8074.802000200049.5349.5310.9910.9976.8076.802001200155.0055.0010.0310.0380.9880.982002200265.6265.6210.0310.0383.0283.022003200376.7076.708.598.5991.3091.302004200477.8077.8010.6010.6092.3092.30(%)(%)2021/3/105 船总船厂高效化率变化趋势船总船厂高效化率变化趋势2021/3/106 我国船舶焊接三大主要方法我国船舶焊接三大主要方法n n船舶焊接特点是工件庞大、形状复杂、施工环境差。
n n埋弧自动焊：普通单、双丝埋弧焊、FCB法、RF法、FAB法；n nCO2气保护焊：常规CO2半自动焊、双丝自动焊（MAG）、自动角焊、 CO2气保护单面焊、 CO2气电垂直自动焊n n手工焊条焊：铁粉焊条焊、下行焊条焊、深熔焊条焊、重力焊、普通焊条2021/3/107 铜衬垫单面埋弧自动焊（铜衬垫单面埋弧自动焊（FCBFCB））n n原理原理: :焊缝反面采用铜衬垫焊缝反面采用铜衬垫支撑，其上铺设衬垫焊剂，支撑，其上铺设衬垫焊剂，利用通气软管将铜垫板压紧利用通气软管将铜垫板压紧在坡口背面，正面焊接，反在坡口背面，正面焊接，反面同时成形面同时成形n n应用应用: :主要用于平面组装阶主要用于平面组装阶段的船底外板、舷侧外板、段的船底外板、舷侧外板、双层底板、顶板、甲板、隔双层底板、顶板、甲板、隔板等的拼板对接焊板等的拼板对接焊 2021/3/108 江南造船厂江南造船厂FCBFCB单面焊工装单面焊工装三丝FCB埋弧焊双丝FCB埋弧焊2021/3/109 FCBFCB焊接特点焊接特点n n双丝、三丝(多丝)焊，熔敷效率高；n n单面焊实现焊缝反面成型，节省工时；n n装配定位焊缝可在坡口内实施；n n坡口形状、焊接条件的波动允许范围广；n n长焊缝焊接需要大型门架结构支持；n n易产生热裂纹，特别是厚板终端裂纹；2021/3/1010 热固型焊剂衬垫单面埋弧焊（热固型焊剂衬垫单面埋弧焊（RFRF法）法）n n原理原理: :一种单面自动埋弧焊一种单面自动埋弧焊方法，可以得到均匀的背面方法，可以得到均匀的背面焊道。
焊接只在正面一侧进焊道焊接只在正面一侧进行，背面是含有热硬化性树行，背面是含有热硬化性树脂的衬垫焊剂，它的下部是脂的衬垫焊剂，它的下部是装有底层焊剂的焊剂袋，再装有底层焊剂的焊剂袋，再下部是通气软管，它们都被下部是通气软管，它们都被放置在衬垫外壳之内，依靠放置在衬垫外壳之内，依靠密封的通气软管将焊剂压紧密封的通气软管将焊剂压紧在坡口背面在坡口背面2021/3/1011 FCBFCB、、RFRF工艺比较工艺比较 FCB FCB 法法 RF RF法法不同点不同点l l错边、板厚差适应性低错边、板厚差适应性低l l需要足够大且均匀压紧力需要足够大且均匀压紧力l l反面必须采用铜衬垫支撑反面必须采用铜衬垫支撑l l错边、板厚差适应性强错边、板厚差适应性强l l可依靠板列自重可依靠板列自重l l无需铜衬垫无需铜衬垫相同点相同点uu适用拼板平对接单面焊适用拼板平对接单面焊uu反面成型依靠焊剂衬垫反面成型依靠焊剂衬垫uu可实现大线能量焊接可实现大线能量焊接2021/3/1012 焊剂石棉衬垫单面埋弧焊（焊剂石棉衬垫单面埋弧焊（FABFAB））n n原理：利用柔性衬垫材料装原理：利用柔性衬垫材料装在坡口背面一侧，并用铝板在坡口背面一侧，并用铝板和磁性压紧装置将其固定的和磁性压紧装置将其固定的单面埋弧焊单面埋弧焊n n特点：具有良好柔性，对较特点：具有良好柔性，对较大接头错边、变形、不等厚大接头错边、变形、不等厚接头有好的适应性，使用操接头有好的适应性，使用操作灵活、方便。
作灵活、方便n n应用：平板及背面侧有曲率应用：平板及背面侧有曲率的对接焊，如弯曲外壳板、的对接焊，如弯曲外壳板、甲板、底板适用于船体分甲板、底板适用于船体分段中合拢、船台（船坞）大段中合拢、船台（船坞）大合拢2021/3/1013 COCO2 2气保护焊气保护焊n n按船舶焊缝类型：角焊缝，对接焊缝角焊缝焊接位置：平角焊、立角焊（立向上，立向下）、仰角焊对接焊：单面焊，双丝MAG焊，垂直气电焊 船舶焊接应用最广泛一种焊接方法，以药芯焊丝CO2气保护焊为主，大量角焊缝焊接采用该方法2021/3/1014 T T排制作自动角焊排制作自动角焊n n无需装配焊接无需装配焊接n n焊接速度快焊接速度快n n焊接变形小焊接变形小2021/3/1015 船体纵骨自动角焊船体纵骨自动角焊n n双丝双电弧双丝双电弧n n平直分段纵骨焊接平直分段纵骨焊接n n同时焊接同时焊接4 4纵骨纵骨8 8条缝条缝2021/3/1016 简易简易COCO2 2自动角焊自动角焊n n专用自动焊接小车，专用自动焊接小车，轻便、灵活、易携轻便、灵活、易携n n永久磁铁、导向机构，永久磁铁、导向机构，避免脱离焊接线避免脱离焊接线n n适用于长直焊缝适用于长直焊缝n n立角焊具有摆动功能，立角焊具有摆动功能，可以调整摆动速度、可以调整摆动速度、摆动幅度、中心位置摆动幅度、中心位置与左右停留时间与左右停留时间n n焊缝两端需要补焊。
焊缝两端需要补焊2021/3/1017 COCO2 2垂直气电自动焊垂直气电自动焊n n原理原理 焊接时采用焊接时采用COCO2 2专用药芯焊丝，专用药芯焊丝，焊缝正面通过水焊缝正面通过水冷铜滑块强制成冷铜滑块强制成型，反面借助于型，反面借助于衬垫也同时成型衬垫也同时成型的一种高效焊接的一种高效焊接方法2021/3/1018 特点与应用特点与应用n n高熔敷效率，生产效率比手高熔敷效率，生产效率比手工焊提高工焊提高5~75~7倍；倍；n n焊丝伸出长度控制在恒定值，焊丝伸出长度控制在恒定值，适应变化的焊接条件；适应变化的焊接条件；n n单道焊可焊接最大板单道焊可焊接最大板32mm32mm；；n n坡口间隙必须严格控制；坡口间隙必须严格控制；n n用于船台（船坞）大合拢垂用于船台（船坞）大合拢垂直对接缝，如船体外侧壳板、直对接缝，如船体外侧壳板、隔板；隔板；2021/3/1019 双丝双丝MAGMAG焊焊n n双电极双摆动双电极双摆动COCO2 2气体保护气体保护单面焊双面成型单面焊双面成型n n无间隙装配，可在坡口内侧无间隙装配，可在坡口内侧定位焊定位焊n n坡口背面敷粘贴型陶瓷衬垫坡口背面敷粘贴型陶瓷衬垫n n送丝机和丝盘与焊机一体化，送丝机和丝盘与焊机一体化，可进行长拼缝连续焊可进行长拼缝连续焊n n22mm22mm板厚拼接可一次焊接完板厚拼接可一次焊接完成，焊接效率是普通成，焊接效率是普通COCO2 2焊焊8 8倍倍n n适用大合拢主甲板、内底板适用大合拢主甲板、内底板对接，中合拢平板对接对接，中合拢平板对接。
2021/3/1020 普通普通COCO2 2气保护单面焊气保护单面焊n n船厂应用最广泛的船厂应用最广泛的焊接工艺焊接工艺n n设备投资少，高效设备投资少，高效且工艺实施方便且工艺实施方便n n打底焊第一道焊接打底焊第一道焊接是关键n n可在平、立、横多可在平、立、横多个位置施焊个位置施焊2021/3/1021 焊条高效化焊条高效化n n重力焊：重力焊： 平直角焊缝，一人可同时操作多台平直角焊缝，一人可同时操作多台n n铁粉焊条：药皮中加入铁粉，提高熔敷效率铁粉焊条：药皮中加入铁粉，提高熔敷效率n n下行焊条：改变药皮渣系，提高电弧吹力、熔渣凝下行焊条：改变药皮渣系，提高电弧吹力、熔渣凝 固点温度固点温度n n深熔焊条：可焊透板厚深熔焊条：可焊透板厚12mm12mm以下对接焊缝以下对接焊缝2021/3/1022 江南焊接技术现状江南焊接技术现状n n高效焊机械化率逐年提升高效焊机械化率逐年提升n n拥有部分自动化焊接技术拥有部分自动化焊接技术n n机械化焊接设备不断更新机械化焊接设备不断更新2021/3/1023 2000~2005年公司高效焊接方法应用统计表年公司高效焊接方法应用统计表指标类别2000年2001年2002年2003年2004年2005年埋弧自动焊11.85%11.78%4.54%8.11%10.7%8.6%CO2气体保护焊55.1%52.64%59.88%64.39%62.82%69.6%铁粉焊条焊19.2%23.81%24.94%18.76%19.8%15.8%机械化率66.9%64.4%64.42%72.5%73.5%78.2%高效焊率86.1%88.21%89.37%91.28%93.3%94%单面焊总长度（米）9221011258091700124100146600179450焊工人均焊材日消耗量12.9kg13.2kg14.5kg14.9kg15.1kg15.8 kg2021/3/1024 三种焊接方法应用量比较三种焊接方法应用量比较2021/3/1025 2000~2005年公司高效焊发展情况年公司高效焊发展情况2021/3/1026 平面分段拼板焊接压力架，平面分段拼板焊接压力架，采用采用FCBFCB法三丝埋弧自动单面焊法三丝埋弧自动单面焊方法，焊丝直径方法，焊丝直径4mm4mm～～6.4mm6.4mm，，主要用于平面组装阶段的船底主要用于平面组装阶段的船底外板、舷侧外板、双层底板、外板、舷侧外板、双层底板、顶板、甲板、隔板等的拼板对顶板、甲板、隔板等的拼板对接焊以及相应结构的拼板对接接焊以及相应结构的拼板对接焊，可焊接厚度焊，可焊接厚度5 5～～35mm35mm钢板的钢板的拼板焊缝，拼板尺寸大小为拼板焊缝，拼板尺寸大小为1.5×6m1.5×6m～～3×12m3×12m，其中，其中5 5～～25mm25mm厚度钢板可以采用单丝或厚度钢板可以采用单丝或多丝单道焊接完成，大大提高多丝单道焊接完成，大大提高了拼板焊缝的焊接生产效率。
了拼板焊缝的焊接生产效率2021/3/1027 薄板压力架焊接设备对改善薄板压力架焊接设备对改善薄板焊接变形，提高焊接质量有薄板焊接变形，提高焊接质量有重要作用该设备具有双丝埋弧重要作用该设备具有双丝埋弧焊和单丝气保护焊的兼容性，埋焊和单丝气保护焊的兼容性，埋弧焊丝适用直径弧焊丝适用直径2.42.4～～5.0mm5.0mm，气，气保护焊丝适用直径保护焊丝适用直径1.0mm1.0mm～～2.4mm2.4mm，，对对3 3～～20mm20mm厚度钢板的拼焊可采用厚度钢板的拼焊可采用单面焊工艺，一次拼焊长度达到单面焊工艺，一次拼焊长度达到12m12m 通过采用适当焊接工艺，可以控制船通过采用适当焊接工艺，可以控制船舶上层建筑结构拼板焊接变形另外，该舶上层建筑结构拼板焊接变形另外，该设备投入生产使用后缓解了中、厚板拼板设备投入生产使用后缓解了中、厚板拼板焊接的生产压力焊接的生产压力 2021/3/1028 焊机类别焊机类别20002000年焊机数量年焊机数量（台）（台）20052005年焊机数量年焊机数量（台）（台）手工直流焊机手工直流焊机93393310321032手工交流焊机手工交流焊机852852236236COCO2 2焊机焊机547547940940氩弧焊机氩弧焊机105105306306埋弧焊机埋弧焊机8989146146公司2000年与2005年焊接设备情况统计表 2021/3/1029 高效焊总体情况为： 大量采用CO2半自动气体保护焊，手工焊和埋弧自动焊方法占有一定比例，其中手工焊约占总量的1/3，拼板焊接采用FCB法，船台大合拢纵缝焊接采用垂直气电焊，受船型小、分段划分多等因素影响， CO2气保护自动角焊未能在实际生产中大量推广使用，就是在小合拢T形肋骨、肋板角焊缝焊接中，也很少采用CO2自动角焊机，通常采用半自动CO2气保护焊和手工电弧焊方法。
而在埋弧自动焊方法中大量采用普通的单丝双面埋弧焊，在CO2气保护焊采用的焊接工艺中比较高效方法也仅是单面焊双面成形而其它许多新工艺受设备、技术、生产设计、组织管理等因素影响，目前还未能在公司承接的船舶建造中应用 2021/3/1030 江南长兴焊接技术发展前景江南长兴焊接技术发展前景n n自动化程度进一步提高自动化程度进一步提高n n高效焊接工艺应用扩大高效焊接工艺应用扩大n n焊接总量大幅度提升焊接总量大幅度提升n n技术开发、推广任务艰巨技术开发、推广任务艰巨2021/3/1031 FCBFCBFCBFCB焊接工位装置焊接工位装置焊接工位装置焊接工位装置2021/3/1032 纵骨自动角焊工位装置纵骨自动角焊工位装置纵骨自动角焊工位装置纵骨自动角焊工位装置2021/3/1033 双丝自动埋弧焊装置双丝自动埋弧焊装置双丝自动埋弧焊装置双丝自动埋弧焊装置2021/3/1034 国外船舶焊接先进技术国外船舶焊接先进技术n n搅拌摩擦焊（搅拌摩擦焊（FSWFSW）） 1991 1991年年, ,由英国焊接研究所（由英国焊接研究所（The Welding Institute-The Welding Institute-TWITWI）发明。
焊接过程属于固相焊接，核心技术是搅拌头，）发明焊接过程属于固相焊接，核心技术是搅拌头，焊接工艺参数包括搅拌头旋转速度、焊接速度、倾斜角度、焊接工艺参数包括搅拌头旋转速度、焊接速度、倾斜角度、焊接压力高质量焊接接头，无裂纹、夹杂、气孔等缺陷，焊接压力高质量焊接接头，无裂纹、夹杂、气孔等缺陷，焊接变形小，无需焊接材料，焊前工件表面清理要求低，焊接变形小，无需焊接材料，焊前工件表面清理要求低，焊接过程中无飞溅、烟尘、噪音等环境污染适用制造大焊接过程中无飞溅、烟尘、噪音等环境污染适用制造大型船舶铝合金结构件，挪威、日本、澳大利亚等国的船舶型船舶铝合金结构件，挪威、日本、澳大利亚等国的船舶制造公司生产预成型结构件（一般为板材或挤压型材），制造公司生产预成型结构件（一般为板材或挤压型材），使船舶制造由零件的制造装配转变为船舶甲板以及壳体的使船舶制造由零件的制造装配转变为船舶甲板以及壳体的预成型结构件的装配单道焊接铝合金厚度达预成型结构件的装配单道焊接铝合金厚度达100mm100mm，双，双道焊接达道焊接达180mm180mm 2021/3/1035 n n激光复合焊（激光复合焊（Laser-HybridLaser-Hybrid））激光激光+ +常规常规MIGMIG或或MAGMAG焊，与单纯激光焊比较有许多优点：焊，与单纯激光焊比较有许多优点：1 1、可有效利用激光能量，电弧先将母材熔化，提高激光吸收率。
可有效利用激光能量，电弧先将母材熔化，提高激光吸收率2 2、增加熔深，利用激光束作用于电弧形成的熔池底部，进一步提高焊、增加熔深，利用激光束作用于电弧形成的熔池底部，进一步提高焊接熔深3 3、稳定电弧，激光使气体电离产生等离子体，有助于电弧稳定稳定电弧，激光使气体电离产生等离子体，有助于电弧稳定4 4、降低焊缝装配精度，装配间隙由、降低焊缝装配精度，装配间隙由0.3mm0.3mm增大至增大至1mm1mm 船舶建造的激光焊大部分采用大功率船舶建造的激光焊大部分采用大功率COCO2 2激光器，主要用于大型豪激光器，主要用于大型豪华邮轮、高速滚装华邮轮、高速滚装/ /客滚船、军用舰艇等高附加值的军民用舰船薄板客滚船、军用舰艇等高附加值的军民用舰船薄板及合金材料焊接，可以保证船体结构轻盈，焊缝性能好，表面成型及合金材料焊接，可以保证船体结构轻盈，焊缝性能好，表面成型美观，构件不变形美观，构件不变形应用船厂：应用船厂： 德国德国MeyerMeyer（玛亚）船厂、（玛亚）船厂、Blohm+VossBlohm+Voss（博隆（博隆··福斯）船厂、福斯）船厂、 丹麦丹麦OdenseOdense（欧登塞）船厂、德国（欧登塞）船厂、德国Kvaerner WarnowKvaerner Warnow（克瓦尔纳（克瓦尔纳··瓦瓦 诺）船厂诺）船厂2021/3/1036 n n焊接机器人 计算机技术、自动控制技术、气保护焊接技术的完美计算机技术、自动控制技术、气保护焊接技术的完美结合，适用于船舶构件批量化、小型化焊接生产，以及结合，适用于船舶构件批量化、小型化焊接生产，以及狭窄舱室短焊缝全位置焊接。
有固定机械臂式焊接机器狭窄舱室短焊缝全位置焊接有固定机械臂式焊接机器人、可移动便携式离线编程焊接机器人，上世纪人、可移动便携式离线编程焊接机器人，上世纪9090年代年代初，日本船厂已开始使用焊接机器人，随后又研制出自初，日本船厂已开始使用焊接机器人，随后又研制出自动切割机器人动切割机器人20032003年，韩国现代重工研发出年，韩国现代重工研发出5 5种获得国种获得国际认证的焊接机器人，用于造船焊接际认证的焊接机器人，用于造船焊接 具有焊接重现性好，环境适应性强、智能化程具有焊接重现性好，环境适应性强、智能化程度高的优点度高的优点2021/3/1037 管子生产线中管和法兰自动焊接工位管子生产线中管和法兰自动焊接工位管子生产线中管和法兰自动焊接工位管子生产线中管和法兰自动焊接工位2021/3/1038 国内船舶行业焊接技术发展趋势国内船舶行业焊接技术发展趋势n n船舶行业发展需求船舶行业发展需求 造船总量不断上升，造船总量不断上升，20152015年预计可突破年预计可突破30003000万吨；万吨； 船舶大型化，船型多样化；船舶大型化，船型多样化； 进一步提高船舶市场国际竞争力；进一步提高船舶市场国际竞争力；n n船舶焊接技术发展方向船舶焊接技术发展方向 CO CO2 2气保护焊自动化程度不断提高，应用范围扩大；气保护焊自动化程度不断提高，应用范围扩大； 手工焊条焊应用逐步减少，焊接机器人（智能化焊接系统）手工焊条焊应用逐步减少，焊接机器人（智能化焊接系统）尝试应用；尝试应用； 焊接设备趋向低能耗，高负载率，数字化；焊接设备趋向低能耗，高负载率，数字化； 2021/3/1039 船舶焊接中存在的问题船舶焊接中存在的问题n n造船模式相对落后；造船模式相对落后；n n大型焊接系统国产化率低；大型焊接系统国产化率低；n n高性能焊接材料依赖进口；高性能焊接材料依赖进口；n n国产船用钢板大线能量焊接适应性；国产船用钢板大线能量焊接适应性；n n焊接技术人员流失严重，工艺开发能力不足；焊接技术人员流失严重，工艺开发能力不足；n n生产组织管理不够完善；生产组织管理不够完善；n n工艺研究成果转化为生产应用比率不高；工艺研究成果转化为生产应用比率不高；2021/3/1040 长兴造船基地进口焊材长兴造船基地进口焊材焊接方法焊接方法焊材牌号焊材牌号生产厂家生产厂家三丝三丝FCBFCB法法Y-DM3, NSH-55EY-DM3, NSH-55E，，Y-DL, NSH-50M, NSH-1RMY-DL, NSH-50M, NSH-1RM日铁溶接工业日铁溶接工业双丝双丝MAGMAG焊焊YM-55HYM-55H，，SF-1 SF-1 ，，YK-CMYK-CM，，SB-41GLSB-41GL双丝双面埋弧焊双丝双面埋弧焊US-36US-36，，PFH-55EPFH-55E神户制钢神户制钢COCO2 2自动角焊自动角焊MX-200HMX-200H垂直气电焊垂直气电焊DWS-43GDWS-43G，，SC-EG2COREDSC-EG2CORED2021/3/1041 报告结束报告结束谢谢大家谢谢大家2021/3/1042 。
