自上世纪80年代以来,我国的船舶工业发展迅速,并且遇上了良好的建造出口船的机遇,所建造的船舶产品进入了国际船舶市场。2005年国内造船企业生产情况普遍向好。我国造船行业的产量和吨位已跃居世界造船工业的第3位,造船总吨位已占世界造船总吨位的18%强。建造的船舶越来越大,技术含量越来越高,建造周期越来越短。2004年就有包括沪东中华造船(集团)有限公司在内的3家造船企业造船吨位超过100万吨。
自上世纪80年代以来,我国的船舶工业发展迅速,并且遇上了良好的建造出口船的机遇,所建造的船舶产品进入了国际船舶市场。2005年国内造船企业生产情况普遍向好。我国造船行业的产量和吨位已跃居世界造船工业的第3位,造船总吨位已占世界造船总吨位的18%强。建造的船舶越来越大,技术含量越来越高,建造周期越来越短。2004年就有包括沪东中华造船(集团)有限公司在内的3家造船企业造船吨位超过100万吨。
目前,各大船厂都持有大量国外订单。出口船舶必须按照国际规范要求建造,事实上,即使是国内船东,我们也是按照国际规范要求建造。这也促使我国造船焊接技术迅速发展,技术水平大幅度提高。船舶焊接高效化、自动化的发展,既促进了船舶生产的发展,也为国家重点建设项目做出了贡献。
船舶焊接技术及焊接设备的发展,必须适应所建造船舶的类型和特点。因此,我们需要关注今后几年所要面对的主要船型。
一、大型、高技术是主要的建造船型
去年底,国家发改委根据国务院《关于发布实施<促进产业结构调整暂行规定>的决定》发布实施了《产业结构调整指导目录(2005年本)》。该规定明确了产业结构调整的动态思路和方向,要求按鼓励、限制和淘汰3种分类思路和原则进行产业结构调整。船舶工业有七个项目列入鼓励类,有二个项目列入限制类。列入鼓励类项目包括:高技术、高性能、特种船舶和10万吨级及以上大型船舶;万吨级及以上客船、客滚船、滚装船、客箱船、火车渡船等;5000m3及以上液化石油气(LPG)船、液化天然气(LNG)船;3000标准箱(TEU)及以上集装箱船等等。
很显然,今后大型造船企业的主要建造船型就在这个范围内。事实上,最近几年,各大船厂所接订单已经在向这个方向靠拢.
二、焊接电源的主要类型
从目前的现状看,所采用的高效焊接方法上主要有普通埋弧焊、双丝埋弧焊、FCB法埋弧单面焊、重力焊、CO2气体保护焊、简易自动CO2气体保护平角焊、自动CO2气体保护平角焊、SG-2法垂直气电焊、各种衬垫单面焊等。
这些焊接方法所采用的焊接电源,主要有晶闸管(SCR)控制的整流电源、采用IGBT的逆变电源。
70年代初,由晶闸管(SCR)构成的可控整流式弧焊机的出现标志着现代电力电子技术开始进入焊接电源设备领域。SCR弧焊机的电气特性和工艺特性优于二极管整流弧焊机,是当时广泛应用的一种重要焊接电源设备。70年代末开始出现晶闸管式逆变弧焊机并主要应用于TIG和手工电弧焊,后来又推广到CO2、MAG等焊接方法和切割。经过多年来不断的性能改进、功能扩展,采用晶闸管的弧焊机、CO2/MAG焊机在控制方式、耐用性方面有很大提高,目前在船厂占据着重要的地位。
IGBT逆变焊机出现于上世纪80年代末,主要应用于各种电弧焊和切割。经过十几年的发展,其耐用性能已大大提升,逆变频率都已在30kHz以上。逆变式焊机在日、美、欧等国家和地区都有较高的使用率,尤其在气体保护焊和TIG焊中。国内的船厂也不例外。以IGBT,MOSFET等为开关器件的弧焊逆变器,有着广泛的应用前景,是当前国际焊接电源设备发展的主流和方向。
当前,各大焊机生产商纷纷推出的新品是数字控制,从部分数字控制到全数字化,包括晶闸管整流的和IGBT逆变的。显而易见,其好处是提高焊接稳定性、减少飞溅,实现高速焊接和精确控制。由于可把各种焊接规范编成程序,以数据库形式存放在焊机里,在大大提高焊接性能、确保高品质焊接质量的前提下,对焊工操作技能的要求则大为降低。
数字化焊机的最大的意义还不在于获得“傻瓜型”焊机,在各种自动化焊接小车日益发展的今天,必须要有可编程、具有闭环控制功能的焊接电源来支持。这也是我们有时不得不选用国外进口的高档焊机的原因之一。至于在一般应用场合,数字化焊机所能表现出来的优越性是否能与其昂贵的价格相称,这也是需要考虑的。
二、焊接自动化与专机
随着现代造船模式的建立,我国各船厂都加大投入力度使焊接机械化、自动化的设备日益增加,从而实现了减员增效。随着舰船产量的不断递增,焊工人数则基本不增加,焊工每天焊接材料的消耗量大大提高。平面分段流水线、曲面分段流水线等大型装焊机械已经成为船厂所必需。
在大力提高焊接机械化、自动化的进程中,除了以上大型装焊机械设备外,各种小型、低成本焊接自动化装置(也就是通常所称的“专机”)也是十分必要和有效的。此外,有两项焊接技术值得关注。
一是各种有衬垫单面焊,包括埋弧焊和CO2气保护焊。例如,FCB法双丝、三丝单面埋弧自动焊,用于对接缝的单丝单面气电自动焊,单丝、双丝气电垂直自动焊,横对接气电自动焊等高效焊接技术。
二是全位置多功能焊接小车,尤其是各种自动角焊机。小巧玲珑(小型但有强劲的爬坡能力)、具有性能优良的摆动器,配上优良的焊接电源,这些是必要条件。
在各型高技术、特种船舶的建造中,许多场合按工艺规定必须使用自动焊。因此,这类自动焊接小车的需求必然也会日益增加。
三、焊接设备的环保性能
众所周知,为了实现可持续发展,节约能源、保护环境是一个重要方面。对焊接设备而言,采用IGBT的逆变焊机体积小、重量轻而且节能。就此而言,其发展前景是广阔的。另外,噪音小、对环境污染小,也十分重要。生产商应努力使其产品符合HSE(健康、安全、环保)体系的要求。
还有一个过去不太注意的方面,就是对电网的污染。不论是晶闸管还是IGBT,一般高频电磁波的辐射,都能控制在国家标准之内。但是,由于这些开关元件都会在某些工作阶段向电网回馈能量,造成对电网的污染。尤其是奇次谐波中3、5、7、9、11次谐波,如果幅度较大,对电源质量的影响不可小视。在船厂这样有大量焊机集中的场合,是否会对变配电设备造成冲击、对其他设备产生不良影响,这是需要引起重视、加以深入研究的。