哈工程船舶學(xué)院大三專題報(bào)告

實(shí)習(xí)專題報(bào)告實(shí)習(xí)專題報(bào)告Time\@"yyyy年M月d日"2023年7月9日Time\@"yyyy年M月d日"2023年7月9日—我國(guó)船舶焊接技術(shù)的現(xiàn)狀與未來開展班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)老師：摘要：焊接是一門既古老又新穎的技術(shù)，在各種產(chǎn)品制造工業(yè)中，焊接是一種十分重要的加工工藝。焊接技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、造船、海洋開發(fā)、汽車制造、機(jī)車車輛、石油化工、航天、航空技術(shù)、原子能發(fā)電、電子技術(shù)及鋼結(jié)構(gòu)建筑等部門。而在船舶制造領(lǐng)域，船舶焊接技術(shù)已現(xiàn)代造船模式中的關(guān)鍵技術(shù)之一。先進(jìn)的船舶高效焊接技術(shù)，在提高船舶建造效率，降低船舶建造本錢，提高船舶建造質(zhì)量等方面具有重要的作用，也是企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。先進(jìn)的船舶高效焊接技術(shù)涉及到船舶制造中的工藝設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)數(shù)控下料、小合攏、中合攏、大合攏、平面分段、曲面分段、平直立體分段、管線法蘭焊接、型材部件裝焊等工序和工位的焊接工程。同時(shí)也會(huì)牽動(dòng)與之相關(guān)的焊接產(chǎn)業(yè)鏈，如焊接材料、焊接設(shè)備和專用工裝、焊接輔器具、金屬的加工、焊接接頭設(shè)計(jì)、焊接接頭性能與質(zhì)量控制、焊接標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)等。本文主要介紹當(dāng)前我國(guó)船舶領(lǐng)域焊接技術(shù)開展的假設(shè)干方面以及其未來的方向，以供關(guān)心焊接領(lǐng)域的相關(guān)人員參考。關(guān)鍵字：焊接技術(shù)開展趨勢(shì)金屬焊接是指通過適當(dāng)?shù)氖侄?，使兩個(gè)別離的金屬物體〔同種金屬或異種金屬〕產(chǎn)生原子〔分子〕間結(jié)合而連接成一體的連接方法。焊接是一門既古老又新穎的技術(shù)，在各種產(chǎn)品制造工業(yè)中，焊接是一種十分重要的加工工藝。它在工業(yè)中應(yīng)用的歷史不長(zhǎng)，但是它的開展卻是非常迅速的。應(yīng)用面之廣也是非常廣泛的。在短短的幾十年中焊接已在許多工業(yè)部門的金屬結(jié)構(gòu)中，如建筑鋼結(jié)構(gòu)，造船、車輛、壓力容器以及航空、航天工程中幾乎全部取代了鉚接。焊接在整個(gè)工業(yè)中的地位還可以從這樣一個(gè)事實(shí)來判斷，即世界主要工業(yè)國(guó)是每年生產(chǎn)的焊接結(jié)構(gòu)約占鋼產(chǎn)量的45%左右。隨著我國(guó)改革開放政策的實(shí)施，焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也有較大增長(zhǎng)，到上世紀(jì)末我國(guó)焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)量已達(dá)鋼產(chǎn)量的35%以上。焊接技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、造船、海洋開發(fā)、汽車制造、機(jī)車車輛、石油化工、航天、航空技術(shù)、原子能發(fā)電、電子技術(shù)及鋼結(jié)構(gòu)建筑等部門。隨著現(xiàn)代科學(xué)的蓬勃開展，焊接技術(shù)也隨之不斷進(jìn)步，僅以新型焊接方法而言，到目前為止已達(dá)幾十種之多，按其分類也有三種分類法〔族系法、一元座表法、二元座表法〕。船舶焊接作為一種傳統(tǒng)的船舶制造工藝技術(shù)，在進(jìn)入21世紀(jì)后遇到了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。先進(jìn)制造技術(shù)的蓬勃開展，對(duì)船舶焊接技術(shù)的開展提出了越來越高的要求，使船舶焊接技術(shù)在廣度和深度方面均產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。就船舶焊接技術(shù)而言，一方面在21世紀(jì)前期仍將在目前傳統(tǒng)船舶焊接技術(shù)的范圍內(nèi)繼續(xù)提高與改良；另一方面，新鋼材、新焊材、新焊接工藝、新焊接設(shè)備等的出現(xiàn)，可能在21世紀(jì)20年代左右對(duì)船舶焊接技術(shù)產(chǎn)生重大影響。1.船舶焊接技術(shù)在造船中的地位焊接在造船中的應(yīng)用，引起了造船工業(yè)的革命，極大地促進(jìn)了造船事業(yè)的開展。船舶焊接代替船舶鉚接后，不僅出現(xiàn)了全焊接船〔1920年在世界上出現(xiàn)了第一艘全焊接船〕，并使船體從散裝建造方式開展到分段建造，以及現(xiàn)在的區(qū)域造船法，極大地縮短了造船周期。在船舶的建造中，焊接是其中的關(guān)鍵和支撐技術(shù)，焊接的總工時(shí)和本錢各占船體建造的總工時(shí)和本錢的30-40%，焊接技術(shù)的質(zhì)量是反映船體建造質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)。因此，研究和開發(fā)機(jī)械化、自動(dòng)化的高效焊接技術(shù)就成為造船企業(yè)提高造船質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率、降低建造本錢、縮短造船周期的有效技術(shù)途徑。焊接技術(shù)的開展是與20世紀(jì)科技高速開展密切相關(guān)的。目前船舶焊接技術(shù)已進(jìn)入到一個(gè)嶄新的開展階段。在手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊的根底上開展成功能各異的高效機(jī)械化、自動(dòng)化焊接方法；并將當(dāng)代計(jì)算機(jī)、微電子、信息、機(jī)器人、激光、電子束、等離子等技術(shù)領(lǐng)域的最新成果廣泛應(yīng)用于船舶焊接技術(shù)，從而將船舶焊接技術(shù)推上了現(xiàn)代造船科學(xué)技術(shù)的領(lǐng)軍地位。船舶焊接技術(shù)正作為船舶建造工藝這門系統(tǒng)工程中主力而更廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代船舶制造業(yè)當(dāng)中。2.我國(guó)造船焊接技術(shù)的開展目前國(guó)內(nèi)船舶焊接技術(shù)的開展主要表現(xiàn)為：船舶焊接機(jī)械化、自動(dòng)化水平不斷提高，具有高參數(shù)、高壽命、大型化等特征的船舶焊接制品不斷出現(xiàn)，船舶焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)革新程序迅速提升，船舶焊接新工藝、新方法不斷出現(xiàn)，投入生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用的周期大為縮短；高效、優(yōu)質(zhì)船舶焊接材料及焊接設(shè)備系列化均攀上新臺(tái)階，船舶焊接標(biāo)準(zhǔn)體系日趨完整、科學(xué)。下面分幾個(gè)方面詳細(xì)闡述我國(guó)造船焊接技術(shù)的開展：2.1船用鋼材對(duì)于船用鋼材，筆者分兩個(gè)方面來講。第一，民用船舶用鋼材：分ABDE四級(jí)。高強(qiáng)度船舶結(jié)構(gòu)鋼國(guó)內(nèi)主要使用的有：A32，D32，E32，這三種是國(guó)內(nèi)32kg，315mpa的主流。然后，A36，D36，E36，E40，這四種是36kg，355kpa的主流。以上所有鋼的強(qiáng)度等級(jí)都是一樣的，是235mpa，24kg，34j，它們之間的區(qū)別就在于沖擊韌性，承受溫度的不同，A表示承受的適合溫度是常溫，B表示承受的適合溫度是零攝氏度，D表示承受的適合溫度是零下二十度，E表示承受的適合溫度是零下四十度。第二，軍用鋼：其最根本的要求是要用最薄的鋼保持最強(qiáng)度。國(guó)內(nèi)現(xiàn)在主流使用的有三種：901,902,903.901:16Mn,35kg902:15Mnv;15MnT,40kg903:14MnTivRe,45kg2.2船舶焊接材料我國(guó)船舶建造焊接材料根本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，然而仍有局部焊接材料依賴進(jìn)口，如船廠大型平面分段流水線上的多絲埋弧焊焊絲和焊劑，氣電垂直自動(dòng)焊工藝上的藥芯焊絲，雙絲MAG焊的焊絲以及建造特種船舶如LNG、LPG船、化學(xué)品船等所用的焊接材料。高效焊材在船舶建造中發(fā)揮極其重要的作用，因此引起了世界各國(guó)的重視，不斷研究開發(fā)出新的高效焊接材料。進(jìn)入新世紀(jì)，根據(jù)我國(guó)造船工業(yè)開展的需要，高效焊接材料會(huì)有更大的開展空間。從開展的方向來看，可有以下幾方面值得重視。2.2.1手工電焊條分三種焊條而言：向下立焊焊條與立向上焊相比，效率提高1～2倍；鐵粉焊條：熔敷效率可提高130%～240%，生產(chǎn)效率提高50%以上；重力焊條：采用高效鐵粉焊條(一般直徑為Φ5～Φ8mm，長(zhǎng)度為550、700、900mm)。生產(chǎn)效率是常規(guī)手工焊的6倍。2.2.2氣保護(hù)實(shí)芯焊絲我國(guó)氣保護(hù)實(shí)芯焊絲的品種太少(E49-1、E50-6)，今后應(yīng)大力擴(kuò)大品種，同時(shí)也應(yīng)進(jìn)一步改良實(shí)芯焊絲的工藝性能，降低飛濺，成型美觀。如研制開發(fā)的活性實(shí)芯焊絲，外表活化處理，并具備防銹、潤(rùn)滑功能等。2.2.3氣保護(hù)藥芯焊絲從開展的趨勢(shì)來看，藥芯焊絲將是21世紀(jì)船舶企業(yè)的主要焊材，目前應(yīng)用率已到達(dá)60%以上。其特點(diǎn)為焊道成型美觀、電弧穩(wěn)定、焊接飛濺小、全位置焊接工藝性能良好、焊接熔敷速度快、生產(chǎn)效率高等。為此，國(guó)內(nèi)大局部船廠均實(shí)現(xiàn)了集中儲(chǔ)罐式供氣和焊接工位的焊絲盤托盤供給。目前我國(guó)的藥芯焊絲，無論是數(shù)量、質(zhì)量、品種與國(guó)外相比均有較大的差距，應(yīng)大力開發(fā)與研究：如堿性藥芯焊絲、自保護(hù)藥芯焊絲、金屬型藥芯焊絲，以及水下藥芯焊絲和不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼、低溫鋼藥芯焊絲等。2.2.4其他焊接材料隨著我國(guó)焊接自動(dòng)化程度的提高，將大力開展多絲MAG焊、垂直立焊、全位置管線MAG焊，以及機(jī)器人MAG焊等。無論是實(shí)芯焊絲和藥芯焊絲，在適應(yīng)性方面都要進(jìn)行大量的工作。多絲埋弧焊也將有很大的開展空間，焊絲、焊劑，特別是燒結(jié)焊劑需大力開展。單面焊雙面成型的各類襯墊在高效焊接中也是不可無視的。2.2.5可持續(xù)開展的高效焊材焊接是污染大戶，有強(qiáng)光、噪音，并伴有大量煙塵、飛濺，污染空氣和環(huán)境，時(shí)有職業(yè)病發(fā)生。因此，在開展高效焊材的同時(shí)，必須考慮可持續(xù)開展。根據(jù)我國(guó)《焊劑與切割平安》GB9448-88的規(guī)定，各類焊接作業(yè)的煙塵量≤6mg/m3。然而，實(shí)際各工廠的焊接場(chǎng)地均超過此規(guī)定，特別是在車間和封閉的容器內(nèi)，如在船艙內(nèi)可達(dá)38～312mg/m3，碳弧氣刨的煙塵量更大，達(dá)200～1300mg/m3。不同焊條的發(fā)塵速度及發(fā)塵量見表1。不同焊材的平均發(fā)塵速度及飛濺見表2。從表中數(shù)據(jù)可以看出，高效焊材(實(shí)芯及藥芯焊絲)發(fā)塵量最多，其次是低氫焊條。但各類焊材均超出規(guī)定的衛(wèi)生指標(biāo)。因此，開展各類高效焊材的同時(shí)必須降低發(fā)塵量。減少飛濺，特別是對(duì)堿性低氫焊材尤為重要。表1不同焊條的發(fā)塵速度及發(fā)塵量焊條類型發(fā)塵速度/(mg?min-1)每kg焊條的發(fā)塵量/(g?kg-1)鈦鈣型焊條200～2806～8高鈦型焊條280～3207～9鈦鐵礦焊條300～3608～10低氫型焊條300～45010～20表2不同焊材的平均發(fā)塵速度及飛濺焊條實(shí)芯焊絲藥芯焊絲發(fā)塵速度/(mg?min-1)200～450400～600500～850飛濺/(g?min-1)2～32.5～3.50.7～1.2日本神鋼研制出I系列的藥芯焊絲，比同類藥芯焊絲發(fā)塵量和飛濺量減少30%～40%。這種I系列焊材主要通過調(diào)整藥芯的組成物，如以MgCO3局部代CaCO3，減少CaF2及K的含量，以及適當(dāng)減少劇烈氧化等(降低鋼帶的含碳量)。金屬型藥芯焊絲，也可減少煙塵及飛濺，并能提高生產(chǎn)率和改善焊接工藝性。采用活性焊絲可以提高焊接電弧的穩(wěn)定性，減少飛濺。此外采用逆變電源亦可降低飛濺，改善焊縫成型。為了保護(hù)焊工的健康，焊接工位應(yīng)安裝通風(fēng)、洗塵設(shè)備，特別是在封閉容器之內(nèi)焊接時(shí)。2.3鋼種等級(jí)與焊接材料的選配鋼種等級(jí)與焊接材料的選配，見表3。表3鋼材等級(jí)與焊接材料的選配序號(hào)焊接方法焊接材料鋼材等級(jí)適用范圍1手工電弧焊E4315.01(SH427.01)A、B、D構(gòu)架對(duì)接全位置角焊外板對(duì)接E5015.01(SH507.01)其它等效焊材AH32～DH36E5015.02(SH507.02)其它等效焊材EH32、EH36外板對(duì)接構(gòu)架全位置角焊2埋弧自動(dòng)雙面焊焊絲：H08A焊劑：SHJ431其它等效焊材A、B、D拼板焊絲/焊劑H10Mn2/HJ101(CHJ101)H10Mn2G/HJ331(SHJ331)其它等效焊材AH32AH36DH32DH36EH32EH363CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊E71T-1(DW-100)〔2Y〕E70T-1(MX-200)E71T-1(SM-1F)〔2Y〕E71T-1(KFX-712C)E501T-1(YJ-502)〔Q〕E71T-1(TWE-711)其它等效焊材A、B、D、AH32AH36DH32DH36EH36外板及構(gòu)架對(duì)接，構(gòu)架與板平角，立角焊表3〔續(xù)〕鋼材等級(jí)與焊接材料的選配序號(hào)焊接方法焊接材料鋼材等級(jí)適用范圍4CO2氣體保護(hù)單面焊焊絲：E71T-1(TWE-711)E71T-1(KFX-712C)襯墊：TC-1JN-4其它等效焊材A、B、D、AH32AH36DH32DH36EH32、E36中、大組立板材對(duì)接及總組立中合攏對(duì)接縫5手工襯墊單面焊焊條：E5015.01(SH507.01)襯墊：JN-1其它等效焊材A、B、DAH32AH36DH32DH36中、大、總組立中板材對(duì)接及合攏對(duì)接縫6高效鐵粉重力焊E4313(CJ421FeZ)其它等效焊材A、B、D中、大組立中的構(gòu)件平角焊縫E5024(CJ501FeZ)其它等效焊材AH32AH36DH32DH367手工下行焊E5015(CJ507Fe)其它等效焊材A、B、DAH32DH32船體構(gòu)件合攏垂直角焊縫8垂直氣電焊焊絲:EG70T-2(DWS-43G)襯墊:KL-4GT其它等效焊材BAH32、AH36DH32、DH36總組立合攏旁板，縱、橫艙壁的垂直對(duì)接焊焊絲:EG70T-2(DWS-43G)襯墊:JN-10其它等效焊材A、B、DAH32DH32AH36DH369FCB三絲埋弧自動(dòng)單面焊焊絲：Y-A外表焊劑：NSH-50底面焊劑：NSH-IR其它等效焊材A、B、DAH32DH32AH36DH36平面分段流水線中板材的對(duì)接焊2.4船舶焊接方法及設(shè)備根據(jù)我國(guó)船舶企業(yè)造船模式的現(xiàn)狀，可把企業(yè)分為三類：第一類主要是眾多的小型造船企業(yè)和沙灘船廠，屬于整體造船模式。其焊接方法及設(shè)備的使用現(xiàn)狀為：平板拼接、管道焊接及船體焊接均采用硅整流式變壓器手工焊條電弧焊，剛開始應(yīng)用晶閘管式CO2氣體保護(hù)焊機(jī)。第二類主要是地方造船廠和規(guī)模較大的民營(yíng)造船廠，其造船模式屬于分段造船模式。其焊接方法及設(shè)備的使用現(xiàn)狀為：平板拼接采用CO2氣體保護(hù)焊機(jī)和晶閘管式埋弧焊機(jī)。平角焊、立角焊工藝采用CO2氣體保護(hù)焊和手工電弧焊。分段焊接亦以CO2氣體保護(hù)焊和手工電弧焊為主。管道焊接那么采用TIG焊、CO2氣體保護(hù)焊和手工焊條電弧焊。其趨勢(shì)是向以CO2氣體保護(hù)焊和焊接過程自動(dòng)化為主的方向開展。第三類那么是中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司和中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司下屬的大型企業(yè)，如外高橋船廠、大連船廠、滬東中華以及南通的中遠(yuǎn)川崎等，其造船模式已屬于分道造船模式，并向更先進(jìn)的集成造船模式開展。上述企業(yè)焊接方法及設(shè)備的使用現(xiàn)狀為：平板拼接采用CO2氣體保護(hù)焊和晶閘管式埋弧焊機(jī)。平角焊、立角焊工藝根本為CO2氣體保護(hù)焊。區(qū)域連接應(yīng)用氣電立焊工藝。管道焊接為TIG焊和CO2氣體保護(hù)焊。其船舶焊接根本以CO2氣體保護(hù)焊和焊接過程自動(dòng)化為主導(dǎo)，并開始采用機(jī)器人焊接。所謂高效焊接技術(shù)是指與常規(guī)焊條手工電弧焊相比，熔敷速度高、焊接速度快、操作方便且易于自動(dòng)焊的焊接工藝方法。其特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好、節(jié)約能源和材料、改善勞動(dòng)條件和保護(hù)環(huán)境等。對(duì)于船舶制造可以大大縮短造船周期、降低造船本錢，故對(duì)我國(guó)造船業(yè)來說，船舶焊接方法及設(shè)備的整體開展趨勢(shì)應(yīng)是向高效焊接工藝及設(shè)備開展。目前我國(guó)的第三類造船企業(yè)中高效焊接技術(shù)已占全部焊接工作量的80%，但眾多的中小船舶企業(yè)那么相差很遠(yuǎn)。船舶高效焊接技術(shù)主要有：①手工焊：鐵粉焊條、重力焊、下向焊；②氣體保護(hù)焊：CO2氣體保護(hù)焊、雙絲MAG焊、垂直氣電自動(dòng)焊、TIME焊；③埋弧焊：?jiǎn)谓z、多絲埋弧焊、窄間隙埋弧焊；④單面焊：手工單面焊、CO2氣體保護(hù)單面焊、埋弧單面焊(FCB、FAB、RF法)；⑤其他：電渣焊、激光焊、激光電弧復(fù)合熱源、攪拌摩擦焊等。3.造船焊接技術(shù)開展方向船舶焊接作為一種傳統(tǒng)的船舶制造工藝技術(shù)，在進(jìn)入21世紀(jì)后遇到了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。先進(jìn)制造技術(shù)的蓬勃開展，對(duì)船舶焊接技術(shù)的開展提出了越來越高的要求，使船舶焊接技術(shù)在廣度和深度方面均產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。就船舶焊接技術(shù)而言，一方面在21世紀(jì)前期仍將在目前傳統(tǒng)船舶焊接技術(shù)的范圍內(nèi)繼續(xù)提高與改良；另一方面，新鋼材、新焊材、新焊接工藝、新焊接設(shè)備等的出現(xiàn)，可能在21世紀(jì)20年代左右對(duì)船舶焊接技術(shù)產(chǎn)生重大影響?？傮w上來看，先進(jìn)船舶焊接技術(shù)的開展趨勢(shì)是：高速化、大線能量—高性能化、高品質(zhì)化—完全自動(dòng)化。也只有這樣才能滿足我國(guó)建造大型化船、高附加值船、高性能船的需要。比方現(xiàn)在我國(guó)各大船廠普遍采用的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊就是一種非常值得推廣的一種焊接技術(shù)，它可以單面焊、一次成型、焊接變形小、工藝簡(jiǎn)單、操作方便，極大地縮短了工藝周期，確保了焊接質(zhì)量。從材料、鋼材和焊接設(shè)備來說，又可細(xì)分為一下三方面：3.1用于船舶建造的鋼材在21世紀(jì)的前期，由于冶金工藝的進(jìn)步，特別是純潔化、微合金化和控軋控冷高密度位錯(cuò)的超強(qiáng)力軋制可變強(qiáng)磁場(chǎng)、精密熱處理等技術(shù)以及制成的超細(xì)晶粒鋼等材料在鋼鐵企業(yè)的推廣，將使各種用于船舶與鋼結(jié)構(gòu)的鋼材的可焊接性更好，不易產(chǎn)生焊接裂紋，并可以采用大熱輸入焊接，為全力追求焊接自動(dòng)化和高效焊接技術(shù)奠定根底。據(jù)預(yù)測(cè)，進(jìn)入21世紀(jì)頭20年，市場(chǎng)將會(huì)提供經(jīng)濟(jì)適用的新一代高強(qiáng)度〔800兆帕~1500兆帕〕鋼材品種?？梢栽O(shè)想，隨著新一代高強(qiáng)度鋼材的大量推廣使用，21世紀(jì)將會(huì)朝著所謂“薄板組合時(shí)代〞前進(jìn)，這必將引起常規(guī)焊接工藝與焊接材料技術(shù)的重大變革。3.2船舶焊接材料在近幾年間，船舶焊接材料最明顯的變化是氣體保護(hù)焊絲用量在全部焊接材料用量中所占的比例大幅度上升。歐洲造船企業(yè)大力推廣應(yīng)用“實(shí)芯焊絲+混合氣體保護(hù)焊〞，而日本和韓國(guó)卻大力推廣應(yīng)用“藥芯焊絲+CO2氣體保護(hù)焊〞。對(duì)這二者的應(yīng)用效果及本錢核算各有各的說法。歐洲船廠認(rèn)為實(shí)芯焊絲適應(yīng)性較強(qiáng)，焊接本錢劃算，可應(yīng)用于自動(dòng)化焊接。日本認(rèn)為藥芯焊絲具有高效率、工藝性等特點(diǎn)，可以在150~350安培的電流范圍內(nèi)正常施焊，使用起來更方便。尤其是角焊縫專用的金屬型藥芯焊絲，應(yīng)用它可以獲得比普通藥芯焊絲焊腳大的焊縫，很適合大型或超大型船舶制造中的焊接。近年來，日本還考慮開發(fā)適合船廠需要的各種類型高效率的藥芯焊絲，如高效率立向焊接專用渣系藥芯焊絲等。為了保護(hù)環(huán)境，減少焊接時(shí)的污染物質(zhì)與廢棄物，國(guó)外近年來用于氣體保護(hù)焊的金屬粉型藥芯焊絲開展很快，這些產(chǎn)品熔渣少，可使焊渣飛濺減少30%~40%，焊接煙塵減少30%~35%，施焊工藝和焊縫力學(xué)性能都很好。下列圖為最近由日本新日鐵熔接工業(yè)研究所開發(fā)出來的被稱為SX-1系列的新一代無縫藥芯焊絲。這種新型無縫藥芯焊絲，其藥芯藥的含量要比原來的一些金屬型粉芯的藥芯焊絲少1/2，中間藥粉的主要成分是脫氧劑、電弧穩(wěn)定劑以及一些合金元素。這種新型的無縫藥芯焊絲渣劑少，可以適合全位置焊接。由于這種焊絲焊渣飛濺的金屬顆粒很小，因此可以在焊接電流較寬的范圍內(nèi)施焊。在150~550安培土范圍內(nèi)，焊絲給送速度為6米/分~30米/分，焊縫的金屬性能好，擴(kuò)散氫含量達(dá)2.2毫升/100克。該焊絲受到國(guó)際造船界的好評(píng)。最新研究動(dòng)向說明，用于船用鋼焊接的熔渣型藥芯焊絲是高效全位置焊藥芯焊絲，其在藥芯中增加了脫氧劑〔硅、鋁等〕，脫氧劑通過降低被熔化金屬的含氧量而增加粘度，向造渣劑中添加氧化鋁那么提高了熔渣粘度和凝固點(diǎn)，增強(qiáng)被熔化金屬的抗力。這些特征在自動(dòng)化焊接操作中起了良好的作用。用于全位置低溫韌性好的藥芯焊絲，以日本神戶制鋼的DW-55L和DW-55LSR藥芯焊絲為代表。其近幾年技術(shù)開展方向是：通過提高熔渣的堿度或者在焊絲中添加適當(dāng)數(shù)量的脫氧劑〔如鎂〕來減少焊縫金屬的含氧量，從而使其更容易到達(dá)淬火效果；通過復(fù)合添加鈦和硼，使焊縫金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生相變，促進(jìn)粗大晶粒細(xì)小化；也可以通過減少焊縫金屬中沉淀硬化型元素〔鈮、釩等〕的含量，解決鋼板焊接熱處理后不能保持低溫韌性這一困擾船舶工業(yè)多年的難題。由于低溫鋼用熔渣型藥芯焊絲在這些技術(shù)上得到了開展，具有了優(yōu)良的斷裂韌性，同時(shí)又保持了高效率和良好的焊接性，所以已被成功地應(yīng)用于海洋結(jié)構(gòu)、液化石油氣〔LPG〕船以及低溫用壓力容器等不同領(lǐng)域。3.3船舶焊接設(shè)備3.3.1船舶平面分段裝焊生產(chǎn)線引入新概念船舶焊接設(shè)備根本的平面分段生產(chǎn)線已沿用了30年，但近10年來引入了新的概念，如增加了焊接、控制、操作及機(jī)構(gòu)定位系統(tǒng)，綜合起來形成高質(zhì)量、低本錢焊縫。德國(guó)Ogden公司就設(shè)計(jì)了帶有9級(jí)磁鐵的電磁性平臺(tái)，專門用于平面分段拼板工位。3.3.2肋板安裝焊接工藝設(shè)備這是專門用于平面分段上安裝肋板的高效焊接裝置，德國(guó)的KVaernerWarnow船不久前裝備了Pamamex公司提供的12米寬的平面分段生產(chǎn)柔性線，它既適用于船舶結(jié)構(gòu)焊接又適應(yīng)于海洋結(jié)構(gòu)物的焊接。3.3.3PEMA-VWS垂直焊工藝裝備Pamamex公司推出的該焊機(jī)被安裝在移動(dòng)門架上，主要用于雙層底艙壁結(jié)構(gòu)的垂直焊接。這種焊機(jī)可以同時(shí)焊成4條垂直焊縫，并具有自動(dòng)調(diào)節(jié)平臺(tái)高度的功能。4套ESAB、MIG焊槍由一個(gè)擺動(dòng)環(huán)支承，并且還裝一個(gè)適用于要求較大焊縫厚度的可編程控制的振蕩系統(tǒng)，焊接部件通過一束激光射線進(jìn)行定位，據(jù)稱這種焊接系統(tǒng)的生產(chǎn)效率相當(dāng)于8~10臺(tái)手工焊機(jī)或2臺(tái)焊接機(jī)器人的效率。3.3.4NH-HISAW四電級(jí)高速埋弧單面焊設(shè)備該設(shè)備的焊接速度是普通單面埋弧焊的2.5倍。3.3.5曲面外板的單面焊接機(jī)器人工藝裝備最近，日本已開發(fā)出難度極大的曲面分段裝焊的焊接機(jī)器人。該設(shè)備具有4軸檢測(cè)，NC門架控制焊接機(jī)器人進(jìn)行曲面拼板自動(dòng)焊接。這臺(tái)焊接機(jī)器人用雙絲CO2保護(hù)單面焊，前絲采用實(shí)芯焊絲，后絲采用藥芯焊絲。這種焊接方法與以往的FAB埋弧焊法相比速度提高近2倍。3.3.6雙絲MAG高效角焊工藝裝備最近，日本大阪電氣和日本大阪大學(xué)聯(lián)合科學(xué)研究共同研制推出一種高效雙絲GMA角焊工藝及裝備。該焊接工藝及裝備可應(yīng)用于高速角焊，在焊接速度高達(dá)4米/分的條件下也不會(huì)出現(xiàn)咬邊現(xiàn)象，而且在傾角斜坡小于200的情況下也能正常進(jìn)行焊接。其焊接原理是：