

就船舶焊接技术而言,一方面在21世纪前期仍将在目前传统船舶焊接技术的范围内继续提高与改进;另一方面,新钢材、新焊材、新焊接工艺、新焊接设备等的出现,可能在21世纪20年代左右对船舶焊接技术产生重大影响。
目前国外船舶焊接技术的发展主要表现为:船舶焊接机械化、自动化水平不断提高,具有高参数、高寿命、大型化等特征的船舶焊接制品不断出现,船舶焊接结构设计革新程序迅速提升,船舶焊接新工艺、新方法不断出现,投入生产实际应用的周期大为缩短;高效、优质船舶焊接材料及焊接设备系列化均攀上新台阶,船舶焊接标准体系日趋完整、科学。
用于船舶建造的钢材
在21世纪的前期,由于冶金工艺的进步,特别是纯洁化、微合金化和控轧控冷高密度位错的超强力轧制可变强磁场、精密热处理等技术以及制成的超细晶粒钢等材料在钢铁企业的推广,将使各种用于船舶与钢结构的钢材的可焊接性更好,不易产生焊接裂纹,并可以采用大热输入焊接,为全力追求焊接自动化和高效焊接技术奠定基础。
据预测,进入21世纪头20年,市场将会提供经济适用的新一代高强度(800兆帕~1500兆帕)钢材品种。可以设想,随着新一代高强度钢材的大量推广使用,21世纪将会朝着所谓“薄板组合时代”前进,这必将引起常规焊接工艺与焊接材料技术的重大变革。
船舶焊接材料
在近几年间,船舶焊接材料最明显的变化是气体保护焊丝用量在全部焊接材料用量中所占的比例大幅度上升。欧洲造船企业大力推广应用“实芯焊丝+混合气体保护焊”,而日本和韩国却大力推广应用“药芯焊丝+CO2气体保护焊”。对这二者的应用效果及成本核算各有各的说法。
欧洲船厂认为实芯焊丝适应性较强,焊接成本划算,可应用于自动化焊接。日本认为药芯焊丝具有高效率、工艺性等特点,可以在150~350安培的电流范围内正常施焊,使用起来更方便。尤其是角焊缝专用的金属型药芯焊丝,应用它可以获得比普通药芯焊丝焊脚大的焊缝,很适合大型或超大型船舶制造中的焊接。
近年来,日本还考虑开发适合船厂需要的各种类型高效率的药芯焊丝,如高效率立向焊接专用渣系药芯焊丝等。
为了保护环境,减少焊接时的污染物质与废弃物,国外近年来用于气体保护焊的金属粉型药芯焊丝发展很快,这些产品熔渣少,可使焊渣飞溅减少30%~40%,焊接烟尘减少30%~35%,施焊工艺和焊缝力学性能都很好。
最新研究动向表明,用于船用钢焊接的熔渣型药芯焊丝是高效全位置焊药芯焊丝,其在药芯中增加了脱氧剂(硅、铝等),脱氧剂通过降低被熔化金属的含氧量而增加粘度,向造渣剂中添加氧化铝则提高了熔渣粘度和凝固点,增强被熔化金属的抗力。这些特征在自动化焊接操作中起了良好的作用。
用于全位置低温韧性好的药芯焊丝,以日本神户制钢的DW-55L和DW-55LSR药芯焊丝为代表。其近几年技术发展方向是:通过提高熔渣的碱度或者在焊丝中添加适当数量的脱氧剂(如镁)来减少焊缝金属的含氧量,从而使其更容易达到淬火效果;通过复合添加钛和硼,使焊缝金属结构发生相变,促进粗大晶粒细小化;也可以通过减少焊缝金属中沉淀硬化型元素(铌、钒等)的含量,解决钢板焊接热处理后不能保持低温韧性这一困扰船舶工业多年的难题。
由于低温钢用熔渣型药芯焊丝在这些技术上得到了发展,具有了优良的断裂韧性,同时又保持了高效率和良好的焊接性,所以已被成功地应用于海洋结构、液化石油气(LPG)船以及低温用压力容器等不同领域。
船舶特种焊接技术的发展趋势
搅拌摩擦焊在造船中的应用:最近由英国TW1所发明的搅拌摩托焊(Frictionsfirwelding)已成功地焊接了铝、锌、镁、铜等材料,并可焊25毫米以下的钢材,这是一个很吸引力的焊接新方法。
这一方法可广泛应用于经济建设和军事工程的一切领域。
激光焊接:在船舶建造中获得应用的有两种类型的激光器,一种是CO2激光器,另一种是YAG激光器。最近在船舶结构中出现了夹层平面分段结构,而运用激光焊接夹层平面分段则具有抗拉强度高、施工方便、成本比常规的平面分段低等优点。
目前,德国Meyer、Werft公司已应用激光焊接设备生产游船及其他客船上非主力结构甲板和上层建筑。激光+MIG、激光+MAG、激光+等离子等复合焊接:这是最近几年来奥地利的Fronius公司正在研发的激光复合焊接工艺与装备。它可以加大焊接厚度,提高焊接效率,同时也可以更好地适应船舶大型构件装焊过程中装备间隙的变化。
汽车制造焊接领域拥有50多年经验的Fronius伏能士早已针对这种材料变化趋势,推出了全面的焊接解决方案,不论是铝的焊接还是高强钢亦或镀锌钢的焊接,或者钢和铝之间异种金属的连接,Fronius伏能士都能满足客户要求。

