关键词:船舶 高效焊接 发展趋势
1 引言
(相关资料图)
高效焊接方法是现代船舶建造的主要生产工艺之一,其焊接效率高低直接影响着船舶建造周期,也是体现一个造船企业焊接技术水平和生产能力的重要标志。近年来,随着我国船舶制造业的蓬勃发展,船舶焊接逐步向设备大型化、技术自动化迈进[1]。本文结合生产实际情况,重点解决产品焊接关键技术和工艺,不断加强高效焊接方法的技术研究,同时扩大生产应用范围,为全面完成公司生产任务、提高产品质量发挥了巨大作用。
2 高效焊在船厂中应用探讨
高效焊在船厂的发展轨迹,可以明显发现有以下几大特点[2]:
2.1高效焊机械化率逐年提升,发展速度比较缓慢
加快分段建造速度、减少单船船台周期,是缩短造船周期、提高船舶生产总量的主要手段。不断扩大高效焊技术生产应用,从而提高自动化、机械化焊接生产比率是实现快速造船的重要保障基础。
通过三种高效焊方法比较,我们发现C02气体保护焊占有率从2000年到2005年提高近15%,且呈稳定上升趋势,埋弧焊应用率波动稍大,但占有率仅占总量10%左右,铁粉焊条占有率有下降趋势,但幅度不大。另外,从机械化率、高效化率及焊工人均焊材日耗量等技术指标可以看出,公司在船舶生产中焊接机械化率有所提高,但发展较慢,具体表现在焊工人均焊材耗量5年来仅提高了约3kg。
2.2自动化程度不高,焊接新工艺推广应用不多
自动化焊接技术在船舶建造中有着举足轻重的地位,FCB单面焊、薄板压力架单面焊、垂直气电焊等自动焊接工艺是我公司目前生产效率较高的几种焊接方法。
公司的TTS平面分段拼板焊接压力架采用FCB法三丝埋弧单面焊方法,焊丝直径4-6.4mm,主要用于平面组装阶段的船底外板、舷侧外板、双层底板、顶板、甲板和隔板等的拼板对接焊及相应结构的拼板对接焊,可焊接厚度5~35mm钢板的拼板焊缝,拼板尺寸大小为(1.5×6)mm~(3×12)mm,其中5-25mm厚度钢板可以采用单丝或多丝单道焊接完成,大大提高了拼板焊缝的焊接生产效率。
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,埋弧焊丝适用直径2.4-5.0mm,气保护焊丝适用直径1.0mm-2.4mm,对3-20mm厚度钢板的拼焊可采用单面焊工艺,一次拼焊长度达到12m。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,该设备投入生产使用后缓解了中、厚板拼板焊接的生产压力。
除拼板单面焊、垂直气电焊等典型自动化焊接方法外,公司船舶制造焊接工艺方法中大量采用的是C02半自动气体保护焊。而其他许多新工艺受设备、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。
2.3焊接设备技术更靳不快,焊条电弧焊机仍拥有一定数量
通过5年的设备更新和技术改造,焊条电弧焊机总量下降,且比例由原来的70%降低至50%左右,但仍拥有一定数量,这也是导致生产中手工焊条消耗总量居高不下的主要原因。这也是高效机械化率没有大幅提高、焊工人均焊材耗量增加不快、焊接生产效率依旧保持较低水平的原因之一。
3 船厂高效焊发展趋势
中国正朝着世界第一造船大国的目标迈进,船舶建造能力不断扩大。要实现目标,除了扩大船坞规模,提升造船管理水平外,加快高效焊接方法应用,提高焊接生产效率也势在必行。因此,今后几年的高效焊发展趋势有以下几大特点。
3.1焊接工艺、方法的多样化
为了适应船舶制造不同区域生产流程节奏,确保各生产节点有序按时完工。部件工场、血面分段区域采用的双丝埋弧自动焊拼板焊接装置将进一步提高焊接效率,此外,船坞大合拢焊接将根据船板厚度需要适时开发双丝垂直气电焊等新工艺。
3.2CO2气保护焊将完全替代焊条电弧焊方法
目前,手工焊条焊接仍是江南造船不可或缺的主要生产工艺。自动角焊、半自动角焊、垂直自动角焊等各类C02气保护焊将替代焊条电弧焊,甚至在船坞、平台区域和曲面分段制造车间也将不再采用焊条电弧焊方法,或许只在少量焊缝修补中可能会使用。
3.3焊接设备向大型化、系统化、集成化、自动化转变
造船基地由于造船模式、生产管理、工艺流程变化,对焊接生产提出了全新要求,焊接必将以机械化、自动化生产为主,这决定了选用的焊接设备具有大型化、集成化特点,以平面分段生产线为例,另外,曲面分段、船坞、平台等生产区域需配备C02气保护自动焊、双丝埋弧焊、垂直气电焊等各类自动化焊接设备。
3.4焊接材料的工艺、性能要求高
由于焊接方法的多样化和自动化程度提高,对焊材工艺要求进一步提高,自动化焊接势必提高焊接热输入量,为保证焊接接头综合力学性能,特别是焊缝强度、韧性等指标,船舶焊接生产中需要大量高性能焊材应用。对某些特殊船型,由于船板及部件的特殊性,焊接材料的性能同样需要具有特殊的技术特点。
4 结语
从目前情况来看,船厂新厂承接的船型与老厂有很大区别,板厚、等级强度都有所提高,产品种类更为丰富。我们应该珍惜江南搬迁的良好契机,充分利用现代化造船用焊接设备,通过对造船焊接工艺不断研究、改进,开发出适宜于新造船的焊接生产工艺,从而加快向现代化造船模式转化、把船舶焊接技术水平提高到一个新的高度。
参考文献:
[1]张永达,孙成文,于小虎,等.船舶高效焊接工艺及存在的问题[J].造船技术,2009,(5).
关键词:核电设备制造 焊接技术 高效焊接
中图分类号:TG47 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)07(c)-0042-02
中国核电项目在各种各样的争论中,渐渐成为影响广泛而深远的话题之一。2011年3月11日发生在日本福岛县的福岛第一核电站事故,1986年4月26日发生在切尔诺贝利核电厂的第四号反应堆事故,此次事故造成辐射危害超过二战中广岛原子弹的400倍。产生的灾难程度,完全已经是人类难以消散的噩梦。核电站核泄漏事故始终是人们最担心的。因此,在核电设备制造过程中应用好高效焊接技术,能够明显地降低设备出现事故的可能性,确保核电设备的运行安全性和稳定性,对提高核电工业安全因素具备重大意义。
1 核电设备制造原理
根据核电站工作原理来分析,因为利用原子的分裂来产出热能的原理来达到加热液体的目的,再通过加热水达到高温、高压的蒸汽来使涡轮进行高速旋转,再引动发电机的旋转,从而产生巨大的电能。
2 核电设备制造中的焊接技术
2.1 发展历史
焊接技术的产生,是因为金属的应用越来越广泛。在金属加工过程中出现了多种多样的加工工艺,而焊接技术就是其一。这种古老的方法延用至今,而今,在古人的基础上不断地更新技术,使得焊接技术出现了目前的高效焊接技术,主要用于焊接技术要求高的生产制造。
2.2 焊接问题
焊接是焊缝附件的高温区金属受周围金属的制约,产生不均匀的压缩塑形变形,焊接后冷却时,这部分压缩的塑形金属同样受周围冷态的金属制约,不能自由收缩,导致了拉应力和变形。变形的危害:焊后尺寸不合格、影响美观和降低承载能力。
2.3 焊接出现问题及处理方法
焊接过程中产生变形的现象,一般处理方法是勤磨钨针、降底焊接电流、提高焊接速度的同时尽量短弧施焊。总之,前面所做的一切都是为降底溶池温度服务的。只有熟练地掌握好溶池温度的核心知识,才不会容易导致变形发生。
对于焊接工艺来说,焊接精度要求高,焊接不实接触不良,容易短路,不平整。为了防止焊接变形,一般来说有两种方法:一是防止变形,就是做一些相应的工装控制其不让变形,另外一种就是预变形,焊前装配时往相反方向做些调整,焊完变形后刚好到设计的装配尺寸。
焊接的时候发现有的焊缝很亮,有的发暗,一般是金属光泽,表面平整会看起来亮一些,粗糙会暗一些,这是光线反射问题,如果差别很大,暗的自然就是有杂质了。另外,有水焊接是工艺绝对禁止的。焊接的过程中焊缝上面出现像烤蓝一样的颜色,是因为有杂质掺入,氧化造成的。不一定只是底漆,如果认为底漆的话,还要看底漆的可焊性,可以查一下底漆的说明书。焊接过程中火花飞溅熔化的金属未在熔池内冷却造成的。产生原因有很多种,不外乎力的作用。
3 现代的高效焊接技术
高效焊接技术在工艺上主要是以提高熔敷的效率和焊接速度来实现其工艺的一个过程。其中高熔敷效率焊接是指其在单位时间内熔化更多的焊接材料,高速焊接是在提高焊接速度的同时提高焊接电流,以维持焊接热输入大体上保持不变,代表工艺以多丝弧焊技术为主。此外,高效焊接技术还包括其他焊接方法,都可以大大提高焊接效率,主要有激光复合焊,A―TIG焊等承接了传统的工艺。为了使核电事业得到稳定正规的发展,国内相关焊接工艺研究者在研制最新高效焊接技术时,加进了机械化和自动化的水平,广泛采用数控设施,在增强焊接质量、安全和可靠性方面大大提高了性能。另外,在焊接时还需考虑工件的影响因素:例如:厚度,坡口角度,焊接材料,环境温度(确定是否预热)。焊接是用于材料之间的连接,焊接接头的焊缝的质量保证是最重要的,它的机械性能必须得到保证。
4 核电设施设备的制造过程中应用高效焊接技术的现状
目前,从焊接技术的角度上看,核子裂变引发巨大的热量,其加热的液体的装置,至少是应该耐高温以及耐高压的容器和循环管道。其将热量输送给水,再来形成一个高温和高压蒸汽一体化装置,也无非就是耐高温和耐高压的压力容器和循环的管道。从以上流程可知,核电站比较需要的是有操作耐高温耐高压容器管道技术经验的技工。探伤技术,只要能方便移动的探伤设备,探伤准确度比较高、比较可靠的都可以使用。当前超声波技术已经相当成熟,可以推荐。另外,磁粉探伤可以及时灵活地检查裂缝,在复杂节点受力处可定期检查,以保安全。核电设备设施必须在现场进行焊接,需掌握的基本原则是将焊接构件解剖分解后,尽可能在车间里完成元件和成套的组件,在内场工作条件较好,焊接质量比较容易保证。然后将它们分类形成配套的运到核电站工地,不能混乱。在现场焊接的尽量减少,一般是那些形成构件后运输困难的,必须在现场对接的,尺寸要现场确定的,有特殊原因的才在现场焊接。
根据跳动的溶化钢水来控制焊接的速度,每当焊接时,可以发现刚溶化的钢水在跳动,根据它的速度,来调整操作的速度,在跳动钢水紧跟在焊丝后面。操作过程中焊接速度过快,会造成焊缝变窄,凹凸不平,焊缝波形尖,容易产生咬边现象。核电设备违规补焊检查后会发整改通知甚至停工令,如果是质保检查发现,发纠正措施(CAR),要求施工单位自查整改,确认符合规范后再开工,总之焊接在核电设施设备中工作环节非常关键。对焊接工艺要有明确规定和规章制度,才能正确地运用高技能加上先进的数控手段。把核电设备制作工艺提高加强。由此成熟的核电设备制造的焊接工艺首要的条件是安全生产是前提。工作人员要防止触电 焊机要安全接地、用前要检查焊机及电线、气管等是否正常、防止灼伤,施焊过程要注意劳动防护用品的穿戴、护目墨镜、焊工手套、工作服、工作鞋准备到位。目前,随着核设备制造业的发展和核电设备制造方案的完善,国内越来越多的企业获得了核电设备制造的资质。为了提高自身企业的制造能力和优质生产能力。加强推进最新焊接技术已经成为金属加工工艺技术市场的热门。通过传统的焊接技术和现代数字化技术相结合,再加入红外线感应和激光的全路线跟踪系统的投入制造环节,必定会得到生产上的效率优化。
5 结语
所谓高效焊接技术是焊接技术中效率高于用普通的焊接技术,用以进行手工焊操作的其他各种焊接方法的总称。推广应用高效焊接的方法,对推动核电工业安全发展、提高核电工业运行质量、推动国内核发电站具有十分重要的意义。高效焊接技术工艺已经成为现代工业中一种日益重要的金属加工的工艺方法,加强高效焊接技术的力度,完善焊接应用方案,能够有效提高核电设备运行的可靠性与稳定性,用于保证核电设施设备的正常运行,增强核电工业运作系统的安全质量起到了积极的推进作用。
参考文献
[1] 孙灵飞.核电设备制造过程中的高效焊接技术应用情况[J].金属加工,2015(16):13-14.
[2] 孙占,王勇.核设备潜在供方焊接能力评价[J].电焊机,2013(10):63-66.
[3] 李晓军.浅谈核电厂核安全级设备焊接质量保证[J].核标准计量与质量,2013(2):45-49.
关键词:建筑钢结构 焊接技术 材料 企业 发展趋势 分析
中图分类号:TG457 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)02(b)-0035-01
伴随着现代科学技术的持续发展与经济社会现代化建设进程的日益完善,社会大众持续增长的物质与精神文化需求开始得到了极为蓬勃的发展与进步。我国国民经济体系在这一发展过程当中也取得了长足的进步。特别是对于钢铁工业而言,自1996年,我国全年度钢铁产量突破1亿t以来,我国的钢铁产量就始终占据着世界领先地位。特别是对于建筑行业用钢而言,迅速发展的城市化建设使得建筑钢结构的应用备受关注。该文以此为研究背景,现针对建筑钢结构焊接技术的应用及其发展趋势相关问题做详细分析与说明。
1.建筑钢结构焊接技术发展进程分析
20世纪40年代,钢结构行业引入焊条电弧焊接技术,钢结构焊接技术的应用开始引起部分工作人员的特别关注。50年代中期,引入埋弧焊接技术(该项技术自前苏联引进)。直至70年代后期,包括气体保护焊接技术、螺栓焊接技术以及熔嘴电焊焊接技术等焊接技术开始广泛应用于钢结构焊接过程当中。特别是在城市建设的规模化发展过程当中,大量的钢结构建筑物建设蓬勃兴趣,焊接技术的应用与发展备受各方特别关注与重视。
特别是在建筑钢结构箱型柱大量应用于建筑施工实践的背景作用之下,高效焊接技术支持下的栓钉焊接设备以及焊接材料得到了充分且深入的发展。与此同时,建立在CO2气体支持基础之上的气体保护焊接技术也成为了建筑钢结构焊接技术发展中的主流所在。大量的实践研究结果证实:在建筑钢结构大量应用CO2气体保护焊接技术的过程当中,焊接作业的生产效率得到了显著提升,同时也能够大量缩短建筑钢结构焊接施工的工作周期,有着极为显著的综合效益。在此基础之上,建筑钢结构焊接技术所对应的工作人员资质认证、培训有所完善,焊接设备有所发展,焊接材料更为多元。上述发展进程均在不同程度上推动着整个建筑钢结构焊接技术的稳妥前进。
2.建筑钢结构焊接技术发展趋势分析
传统意义上的建筑钢结构焊接企业处于对自身发展的保障需求,势必需要在剧烈的市场竞争环境下,通过恰当且合理的技术改造与技术升级方式,谋求稳定的生存与发展。而实现这一要求的关键,即在于对建筑钢结构焊接技术的发展与推广。在此过程当中,需要重点关注以下几个方面的问题。
(1)需要逐步加大对高效焊接方法及建筑钢结构焊接工程实践的应用:首先,需要相关工作人员不断针对焊接方法及焊接方式进行研究与完善,以提高焊接熔敷率为目的,加大对于15kg/h单位以上,高效焊接技术方法的研究。与此同时,还可以通过对国外成功焊接方法(包括旋转喷射电弧高效焊接技术以及多丝焊接技术等在内)的引入方式,为自主技术的研制与成功应用提供一定的借鉴与经验;其次,可以通过适当控制接头焊接填充量的方式,一方面提高建筑钢结构焊接的工作质量,另一方面可提高工程应用中的经济效益。从当前技术发展趋势的角度上来看,应当将研究重点集中在对激光焊接技术以及氩弧激光焊接技术的应用方面;最后,需要从技术装备的角度上入手,在合理提升建筑钢结构持续焊接时间的基础之上,降低辅助操作时间。同样从现阶段的技术发展趋势上来看,需要重点关注的发展方向是:一方面,是以连续送丝为中心的自动焊接技术装备;另一方面是以成套性为主的高效焊接技术装备。
(2)需要逐步加大对于高效且优质焊接材料的开发与应用:对于焊接材料的发展重点在于,研发与高效焊接技术相适应的,具备优越综合性能的自动焊丝、保护焊丝以及气电焊丝等。与此同时,结合我国现阶段建筑结构的用钢型号特点,需要将建筑钢结构用钢向着高强度、高耐火性、高纯净性以及高抗震性等多个方面发展。而高性能建筑钢结构焊接材料的规模性开发与应用也势必会在一定程度上推动建筑钢结构焊接技术的蓬勃发展。特别需要注意的一点是:伴随着建筑钢结构的进一步发展与完善,实芯CO2焊丝、药芯CO2焊丝、特种电渣焊材料以及气电焊焊接材料的使用总量势必会不断扩大的推升,由此也带动着上述建筑钢结构焊接材料的国产化发展与升级。
(3)需要逐步加大对于焊接设备生产商的发展与进步:独立的单纯性焊接设备生产商受到整个建筑钢结构焊接市场覆盖面较窄、在工作人员、作业资金以及应用技术等多个方面存在的缺陷问题影响,导致整个行业的发展前景不容乐观。为更好的建筑钢结构焊接技术的发展趋势相适应,需要在充分联合焊接材料以及焊接设备的基础之上,通过对现代化焊接技术工艺以及操作方式的有效综合,提高焊接设备生产商的综合性优势,为焊接技术的发展提供可靠驱动动力。
3.结语
从我国的焊接材料发展现状上看,钢铁的产量逐年增加,成为钢铁大国。以钢铁的生产为主,焊接材料的增长率也得到了稳步提升。从焊接技术的发展上来看,以往我国的传统焊接工程中主要采用的是手动焊接技术方法,在实际的应用中降低了装备制造的效率。而近些年为了满足高端装备的制造需求,也对焊接技术进行了一定的改进。但是无论是焊接材料还是焊接技术虽然取得了一定的成绩,但是从整体上看,焊接材料仍然存在着严重的问题,如焊接材料品种缺乏,装备制造的配套型不完善等,焊接技术水平也依然低于世界先进水平。最终导致高端装备制造质量的稳定性比较差,降低了其市场竞优势。
2高端装备制造对焊接材料和焊接技术的需求与挑战
在高端装备制造过程中,需要对焊接技术和焊接材料等两方面进行深入介绍。现如今,从焊接材料的种类上进行分析,主要有低合金钢,不锈钢,铝合金以及钛合金等材料,这些焊接材料主要用于钎焊以及特征焊为主。从材料的技术形态上看,主要有丝状、条状以及带状等等。从这些因素上可以看出,高端装备制造工程对于焊接材料的相关技术指标要求比较严格,同时其复杂性也比较突出。需要对材料的技术性能指标进行明确和保证。通常情况下,材料的技术性能指标需要达到一定的稳定性和高效性,这样才能保证焊接材料达到相关技术标准。高端装备制造对焊接材料的技术性能也提出了一定的挑战,首先,在研发方面,焊接材料技术发展中所面临的最大挑战就是焊接材料的成分、组织以及性能之间关系的处理。其次,在实际的材料生产制备中,所面临的技术挑战主要有三点:①高端装备制造原材料和辅助材料的质量需要进行严格把关。②制高端装备制造焊接技术和相应的焊接装备性能也是不可忽视的重要因素。③由于焊接材料的系统性比较强,因此焊接材料制备技术的研究非常重要,不容忽视。每一个焊接技术环节都应该严格按照相应的标准来进行。其中包括焊条大压力压涂技术,剂匹配技术以及烧结焊剂的造粒技术等等。从比较典型的拉丝工艺上看,国内的研究所受到的影响因素较多。为了对拉丝工艺进行优化,需要选择科学合理的配剂,以及拉丝的制定工艺等等。④在焊接材料和焊接技术的质量控制方面也面临着一定的挑战。具体来说可以从两个方面来阐述:第一,现如今,信息化和智能化技术比较发达,但是从焊接技术的控制方面来看,在线质量检测技术的落后现象比较严重,焊接技术检测还只是停留在对几何尺寸进行检测,深入程度不够。所以,在实际的工作中,对于焊丝的应力以及变形的情况等方面还无法进行详细地检测。第二,焊接材料的工艺性对于焊接技术的发展也提出了较高的要求,但是焊接技术中涉及到的焊接工艺参数和材料的质量无法达到相关的标准,不能从本质上对焊接功能和材料工艺进行解释,可见,焊接工作的质量控制方面还不健全,亟待改善。
3高端装备制造的新型焊接技术
3.1活性化焊接技术
活性化焊接能很好的克服普通TIG焊方法熔深浅、对材料成分敏感的缺点。与普通TIG焊方法相比,相同的焊接参数,活性剂能使熔深增加200%~300%,焊接时间减少50%,焊接效率提高2-6倍,焊接成本也相应减少,在高端装备制造的焊接作业中能够发挥很好的作用。
3.2高速焊接技术
高效焊接技术一直是高端装备制备焊接技术的重点发展方向,目前已经取得了一些成就,例如熔化极等离子弧焊接技术,这种技术综合了熔化极气体保护焊和等离子弧焊的优点,非常适宜铝镁等轻金属及合金的焊接。在焊接薄板时,可以实现高速焊,例如对2mm铝板,焊接速度可达3000mm/min;对于厚板连接,其熔敷效率高,参数范围广,焊接过程稳定。由于等离子弧对接头区的充分清理作用,焊缝中气孔缺陷明显较少,尤其适合在高端装备这种对焊接质量要求较高的焊接作用中使用。
3.3智能化与自动化焊接技术
高端装备制造离不开自动化焊接技术,对其需求越来越强烈,自动化焊接技术不但可以大幅度提高焊接效率,还可以保证焊接质量。尤其是近些年针对高精度、多品种和小批量产品的需求增加,柔性化加工单元及技术逐渐被重视。具有初步人工智能的加工单元能够实现自动生成焊接轨迹、焊接参数、焊枪姿态等,并能进行动态仿真。对于大型装备的焊接结构,也可以实现自动导引焊接机器人进入焊缝起点、自动焊缝对中、自动保证焊缝熔透和成形。结语现如今,高端装备制造对焊接材料合焊接技术所提出的要求越来越高。为了提升高端装备制造的高效性和稳定性,需要对焊接材料的性能以及相关的焊接技术工艺进行完善,国家应该加大对焊接材料优化的投入力度,逐渐形成一种自主研发和独立生产的模式和体系,并积极研发新的焊接技术。从目前我国的焊接技术和材料生产的相关技术方面看,高端装备制造技术仍然面临着诸多挑战,所以,需要抓住机遇,迎接挑战,在实际的工作中提升其焊接材料和技术的研发力度,提高我国高端装备制造业的发展水平。
关键词:建筑钢结构;焊接技术;发展现状;趋势研究
中图分类号: TU391 文献标识码: A
引言:随着我国经济和科学技术的快速发展,我国的建筑行业已逐渐达到世界先进水平,在建筑钢结构的很多技术方面甚至已达到世界领先,然而建筑钢结构的焊接技术上仍然存在着一些不足和问题需要我们的探索与解决,同时也要对建筑钢结构焊接技术的发展趋势进行研究。
一、建筑钢结构概述
结构是建筑物的受力骨架,由基本构件和连接构成,工程应用中常见的梁、板、柱属于结构构件。钢结构 (steeltructure)是以钢材为主要材料构成建筑物的受力骨架,大型库房或者工业厂房中的变截面门式刚架 (portal fram e),多、高层建筑 (m ulti―storey and tall buildings)中的多跨多层框架,都属于平面结构体系。平面结构体系构造简单,传力明确,易于实现标准化、定型化,制作简单,安装方便,施工进度较快。大跨度房屋中的平板网架、网壳、高层建筑中钢框架 -支承结构、核心筒钢框架结构、钢管混凝土结构、型钢混凝土结构等均属于空间结构体系,空间结构体系形式多样,易满足使用功能和建筑造型要求,缺点是难于实现标准化、定型化,制作和安装难度大。建筑行业中建筑钢结构的应用有着基础性的作用,而建筑钢结构又是以钢结构的焊接技术为中心进行的,所以建筑钢结构的焊接技术和焊接材料关系着建筑行业的质量和发展水平。
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二、建筑钢结构焊接技术现状
2.1 建筑钢结构焊接技术和焊接材料
在 20 世纪后,建筑钢结构的焊接技术经历了多个技术过度,由之前的焊条电弧焊的焊接到埋弧焊接,再由 70 年代出现的实芯焊丝以及药芯焊丝为材料的气体保护焊接技术和螺旋焊接技术,在这些焊接技术的基础上逐步发展出了现代化的建筑钢结构的焊接技术,使现代钢结构的焊接技术大大缩短了工期,提高了生产效率,为企业创造了更多的经济效益。但有时,建筑钢结构焊接不是仅仅采用一种焊接技术就能够完成,需要根据钢结构所采用的钢铁原料和焊接技术所需的原料相结合,采用多种焊接技术和工艺。
2.2 建筑钢结构焊接技术中焊接设备的应用
建筑钢结构的焊接还需要考虑焊接设备的应用,虽然我国钢结构的很多技术都已处于世界领先水平,但现阶段我国的钢结构焊接所采用的设备大都是由国外生产制造的,国内的建筑钢结构焊接设备相比,在技术性和自动化程度上远远低于国外的焊接设备,我国的建筑钢结构企业在努力学习国外的先进建筑钢结构焊接技术的同时,也在积极努力的研究探寻属于自己的更为先进的钢结构焊接技术设备。
2.3 焊接技术工作者的培养
在我国建筑行业蓬勃发展的今天,建筑钢结构所需要的焊接技术工作者也在与日俱增,也就难免会出现鱼龙混杂的情况。建筑钢结构的焊接技术有很强的专业性和复杂性,要求焊接人员有很强的技术性。虽然我国的焊接工作者很多,相应的焊接工作也能够得以顺利完成,但缺少真正优秀的焊接技术人员。因为建筑行业在我国的发展时间有限,所以与其他发达国家比起来,我国的焊接技术人员的培养、考核、认证制度还不够完善,管理和认证方式比较混乱,不能准确保持焊接人员的技术水平,也就使钢结构焊接存在着安全隐患和质量没有保证,不利于我国建筑钢结构焊接水平的整体提高。
三、 建筑钢结构焊接技术发展趋势分析
传统意义上的建筑钢结构焊接企业处于对自身发展的保障需求,势必需要在剧烈的市场竞争环境下,通过恰当且合理的技术改造与技术升级方式,谋求稳定的生存与发展。而实现这一要求的关键,即在于对建筑钢结构焊接技术的发展与推广。在此过程当中,需要重点关注以下几个方面的问题。
(1)需要逐步加大对高效焊接方法及建筑钢结构焊接工程实践的应用:
首先,需要相关工作人员不断针对焊接方法及焊接方式进行研究与完善,以提高焊接熔敷率为目的,加大对于15 k g/ h 单位以上,高效焊接技术方法的研究。与此同时,还可以通过对国外成功焊接方法(包括旋转喷射电弧高效焊接技术以及多丝焊接技术等在内)的引入方式,为自主技术的研制与成功应用提供一定的借鉴与经验;其次,可以通过适当控制接头焊接填充量的方式,一方面提高建筑钢结构焊接的工作质量,另一方面可提高工程应用中的经济效益。从当前技术发展趋势的角度上来看,应当将研究重点集中在对激光焊接技术以及氩弧激光焊接技术的应用方面;最后,需要从技术装备的角度上入手,在合理提升建筑钢结构持续焊接时间的基础之上,降低辅助操作时间。同样从现阶段的技术发展趋势上来看,需要重点关注的发展方向是:一方面,是以连续送丝为中心的自动焊接技术装备;另一方面是以成套性为主的高效焊接技术装备。
(2)需要逐步加大对于高效且优质焊接材料的开发与应用:
对于焊接材料的发展重点在于,研发与高效焊接技术相适应的,具备优越综合性能的自动焊丝、保护焊丝以及气电焊丝等。与此同时,结合我国现阶段建筑结构的用钢型号特点,需要将建筑钢结构用钢向着高强度、高耐火性、高纯净性以及高抗震性等多个方面发展。而高性能建筑钢结构焊接材料的规模性开发与应用也势必会在一定程度上推动建筑钢结构焊接技术的蓬勃发展。特别需要注意的一点是:伴随着建筑钢结构的进一步发展与完善,实芯C O2焊丝、药芯C O2焊丝、特种电渣焊材料以及气电焊焊接材料的使用总量势必会不断扩大的推升,由此也带动着上述建筑钢结构焊接材料的国产化发展与升级。
3)需要逐步加大对于焊接设备生产商的发展与进步:
独立的单纯性焊接设备生产商受到整个建筑钢结构焊接市场覆盖面较窄、在工作人员、作业资金以及应用技术等多个方面存在的缺陷问题影响,导致整个行业的发展前景不容乐观。为更好的建筑钢结构焊接技术的发展趋势相适应,需要在充分联合焊接材料以及焊接设备的基础之上,通过对现代化焊接技术工艺以及操作方式的有效综合,提高焊接设备生产商的综合性优势,为焊接技术的发展提供可靠驱动动力。
四、 完善建筑钢焊接工作人员考核制度
完善的制度和规范是对行业持续健康发展的保障,钢结构焊接工作者作为一种高技术工种,其资格认证的体系不严格,全国性统一的资格考试所包括的行业和领域较窄,缺乏统一专业的划分,不能很好的适用于现如今的建筑钢结构焊接行业,所以应建立完善的焊接工作者的考试资格认证系统。
五、结语
我国建筑行业虽然起点较低,相应的科学技术和专业的设备技能不够完善,但在近半个世纪的发展与学习中,不断的缩小与发达国家之间的差距,在某些技术上甚至已处于世界领先水平。但也需要清醒的认识到,我国建筑行业的基础和技术能力方面存在的不足,健全和完善焊接技术工作人员的培养考核制度,努力学习发达国家先进的焊接技术和理念,同时研究和发展具有自主知识产权的先进焊接技术,提高我国建筑行业的整体水平。
参考文献
[1] 李斌 .建筑钢结构焊接技术的发展现状和发展趋势 [J].科技创新与应用,2013(13).
[2] 陈建 .会展综合技术报――焊接材料 [J].第十六届北京・艾森焊接与切割展览会,2011.
关键词:焊接;生产现状;技术
中图分类号:U671.8 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2014)32-0007-01
随着社会经济的快速发展,焊接技术也随之不断的创新与改革,这不仅有利于我国社会经济的快速发展,还有效的促进我国制造行业的快速发展,在我国现阶段,人们为了推动制造行业的发展,将许多先进的技术应用到制造行业中,焊接技术是制造行业应用较为广泛的技术,所以,本文就焊机技术的现状及未来的发展趋势进行分析与研究,以促进焊接技术在制造行业中快速发展。
1 我国当前焊接技术的发展现状
在我国现阶段,随着社会经济的快速发展,人们的生活水平在不断的提高,我国城市建设及社会发展的主要材料之一就是钢结构材料,人们对钢结构的材料质量要求也在不断的提高,因此在对钢结构进行加工的时候,对钢结构焊接技术要进行严格的控制,使之达到钢结构工程设计的相关规定。但是随着电子信息时代的快速发展,焊接加工技术被广泛的应用到各个行业中,从而有效的实现了焊接技术的自动化,这不仅加快了焊接技术的快速发展,而且更有效的提高了焊接的施工质量。在现阶段,焊接技术已经广泛的被应用到各个行业中,并且还充分的利用计算机技术对焊接过程中存在的应力变形及相关的问题进行控制。目前,人们已经对焊接技术创新进行了全面的分析与研究,以促进我国焊接技术的快速发展。
2 我国焊接技术的发展特点
焊接技术是一项综合性很强的工艺技术,焊接技术的发展与现代科技发展相辅相成,近二三十年焊接技术在我国得到了快速的发展,各种焊接技术不断的增多,真空、红外线、等离子物理、电子束、声学微、电子、超声等现代化科技技术在焊接技术方面得到了广泛的应用。焊接新技术不仅促进了焊接技术的快速发展,也奠定了焊接技术在制造行业的地位,并且有效的扩大了焊接技术的应用范围。
在我国现阶段,机械制造行业以及其他产业的主要制造技术就是焊接技术,焊接技术广泛的应用于家用电器、轻工纺织、部件、海洋工程、机车、汽车、船舶、特种设备、桥梁、建筑、矿山、冶金、煤炭、石化、航空航天、核能及电站等我国社会经济的各个行业中。焊接技术中渗透着现代化的科学技术,有效地促进了我国焊接技术的快速发展。
3 现代工业常用的高效焊接方法
3.1 气体保护焊
一般以气体作为电弧的媒介,并且保护焊接区及电弧的电弧焊就是气体保护焊,依据气体保护焊焊接效果的不同,分为非熔化极(钨极)惰性气体保护焊和熔化极气体保护焊。
3.2 电阻焊
在两电极之间压紧被焊接的焊件,并对其加以电流,使电流流经被焊接的焊件接触面以及焊件临近区域产生的电阻热效应将其加热至塑性状态或者融化,使焊件形成金属结合的一种方法叫做电阻焊。电阻焊一般广泛的应用于航空航天、汽车、家用电器及电子等行业中。
3.3 螺柱焊接
螺柱焊接一般按照焊接方式不同分为拉弧式和分为储能式两种,这两种焊接方式都是单面焊接。由于螺柱焊接不需要穿孔,所以螺柱焊接不漏气、不漏水,也不需要对非焊接面进行再次焊接或者加工。
3.4 磁控焊接
磁控焊接技术是近几年发展的新型焊机技术。磁控焊接一般使用外加磁场控制焊接的质量,磁控焊接具有投入成本低、效益高、耗能少及附加装置简单等提点,在国外有“无缺陷焊接”的美誉,所以,磁控焊接技术得到了广泛的应用,也引起了焊接工作人员的兴趣。
3.5 多电弧共熔池焊接
由于一个熔池上燃烧多个电弧,不仅可以提高总的焊接热量,还可以改变焊接热量的分布特点,能向熔池及焊接两侧面提供一定的热量和液体金属,有效地提高了焊接的速度及焊接的生产质量。
4 我国焊接技术在各个领域中的应用
4.1 在航空航天中的应用
众所周知,焊接技术性能可靠、焊接质量优良,在航空航天工业中被广泛的应用,在航空航天工业中焊接技术占全部工时的10%,航空航天领域中50%以上的连接部件使用的都是焊接技术。由于航空航天工业对材料的要求比较特殊,所以在航空航天种焊接技术应运而生,在现阶段,高能束流焊接技术及固态焊接技术在航空航天工业中应用比较多。其中在我国航空航天工业中最常用的先进焊机技术是搅拌摩擦焊、电子束焊及激光焊,焊接技术在航空航天技术中被广泛的应用,促进了航天航空业的快速发展。
4.2 汽车制造领域中的应用
在汽车制造领域中汽车的变速箱齿轮、汽缸、离合器、行星齿轮框架、后桥及发动机增压器涡轮等部件都使用的是电子束焊接技术;而汽车中的车身拼焊、零部件的焊件及框架结构主要使用的是激光焊接技术;在汽车制造领域中汽车的液压成型管附件、汽车车门预成型件、汽车地方车身支架、汽车轮毂及发动机引擎主要应用的也是搅拌摩擦焊接技术,由此可见,焊接技术广泛地应用于汽车制造领域。
4.3 船舶工业中的应用
高效焊接技术在船舶制造工业中具有至关重要的地位,高效焊接技术是一项专业性、技术性很强的系统工程,尤其是二氧化碳气体有效的保护半自动焊接技术的应用率达到60%~65%,高效焊接技术成为我国船舶制造工业中的关键技术之一。现阶段先进的船舶焊接技术是保证船舶制造质量、缩短船舶制造工期、降低船舶制造成本、提高船舶制造效率的有效途径,也可以有效地提高企业的经济效益。
5 我国焊接技术的发展趋势
我国焊接材料的产量在全世界位居首位,但是焊接产品的质量以及高品质焊接材料的生产与世界先进国家存在一定的差距,主要表现在以下几点:①对焊接材料预处理缺少专业的体系及技术,如对焊接原材料的筛选及检验,对焊接材料的混合均匀度及焊接预烧结处理等;②在工作中对于焊条药皮密实度的改善,就我国目前的油压式压涂机的具体工作性能来看,依旧存在很多不完善的方面,比如工作中由于对水玻璃加入量的加大,就会降低药皮在工作中的实际性能;③在实际的生产车间环境治理方面国外主要是以密闭的方式来进行熔炼焊剂工作中,但是从我国的现状来看,其主要是使用敞开式的生产方式;④在相关焊剂生产设备的自动化水平方面,对于焊剂的成形以及相关的颗粒度等方面依旧存在很大的差距;⑤在实际工作中的无铅连接材料以及技术应用方面,就目前我国的实际应用现状来看,与国际先进水平依旧存在很大差距,相关的钎焊理论与实践水平只在部分领域取得了一些成绩,也就是说,其发展应用的总体技术水平依旧不高,在以后的工作中要特别注意高端焊接产品以及特种助焊剂等方面的应用以提升工作。
6 结 语
在我国现阶段,随着焊接技术的快速发展,在促进社会经济快速发展的同时,也给人们的生活带来了便利,但是随着焊接材料的不断变化及焊接技术的快速发展,制造行业对焊接技术提出了更高的要求,同时,在现代化的社会中,焊机技术已经进入了数字化的时代,所以,我们应该尽可能地将先进的科学技术及理念应用在焊接技术中,加大焊接技术的研发力度,努力研发新的焊接技术及方法、发现新的焊接材料及焊接设备,进一步提高焊接机械化、安全可靠性及自动化水平,有效地促进我国焊接技术及制造行业的快速发展,提高经济效益。
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关键词:船舶焊接;热切割技术;造船模式;焊接材料
中图分类号:U671 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)13-0018-02
1 概述
在现代造船模式中的一项重要内容就是船舶焊接技术,尽可能压缩造船周期是在船舶工业领域中所面临的永恒主题。我国已经是世界焊接大国,借助现代化先进船舶焊接技术,可以有效控制造船成本,提升造船效率,确保船舶质量,对于促进企业经济效益的进一步提升具有重要现实意义。现代化先进船舶高效焊接技术涉及船舶制造工艺设计、计算机数控下料、大中小合拢、平面分段、曲面分段以及管线法兰焊接等内容,除此之外,还会牵动诸如钢铁、金属热切割以及保护气体等焊接产业链,总而言之,船舶焊接技术在船舶制造过程中的地位不容小觑,是一项具有极强专业性及技术性的系统性工程。
2 船舶焊接技术及发展
我国船舶工业“十一五”计划目标于2010年顺利实现,并积极着手“十二五”规划。我国当前已经制订了一系列有关船舶制造焊接的政策及指导规范,为确保我国造船焊接技术的健康迅猛发展提供可靠性保障。我国造船工业高效焊接技术在主管部门及相关技术人员的共同努力之下已经取得阶段性进展,并以统筹规划、分类指导以及整体推进为指导方针,积极推广高效、节能及环保焊接新技术及新设备,并已经取得阶段性进展。
2.1 焊接材料及设备
我国积极推进船舶焊接材料及设备的研发工作,当前已经在船舶专用高强钢厚板焊接抗裂药芯焊丝方面取得一定成绩,已经有一批拥有自主知识产权的高新焊接技术项目,并在实践中得以应用,国产高强钢厚板专用焊接材料靠进口的时代已经过去;单丝及双丝船舶专用气电垂直焊机等设备已经在实践中逐步得到推广,是当前我国船舶制造领域中不可或缺的重要设备之一;在船舶焊接领域中引入拥有自主知识产权的平面分段装焊流水线,开创我国大规模自动化焊接技术新时代;船舶制造领域中引进数字化逆变焊机,促进我国船舶焊接技术数字化进程的顺利推进。
船舶制造中,焊接时瞬间内应力、焊后残余应力的产生是不可避免的。但在实际制造中,焊接变形控制往往是企业关注的焦点,通常采用一些支撑、卡具来强化刚性,进而达到变形控制的目的,但是这些支撑和卡具却往往会进一步增大焊后应力。对于一些截面惯性矩较大、板厚较大的刚性构件,虽然焊接变形较小,但却会有较大的焊接内应力,甚至造成裂纹的产生。因此,对于那些焊接节点复杂、截面大、钢材强度高、使用条件恶劣及约束度大的重要结构,保证焊接应力控制的质量就成为重点。焊接应力控制的目的主要是促进局部应力峰值的降低,来使其分布均匀。常用的焊接应力控制技术包括应力热处理法、振动时效技术、爆炸法、液压超载法、锤击法。其中,振动时效技术的应用最为普遍。我国自20世纪70年代开始振动时效技术的研发,至今已有许多成功案例。其相比于应力热处理法,设备投资少,降低能耗90%,且工期已从原先的10多小时缩减至1小时之内。同时,振动时效技术尺寸精度稳定、无氧化,可取得较好的应力消除效果。通过国v内相关研究表明,振动时效技术可消除焊接应力达50%~70%。
为促进焊接技术的进一步提高,江门市南洋船舶工程有限公司积极开展新产品及新技术的研发,积极致力于焊接作业机械化及自动化水平的不断提升,在大型或超大型船舶制造方面,主要使用厚度为16~36mm的钢板,同时考虑到船舶制造业中焊接人员工作调动较为频繁,员工整体专业技术水平有限的实际情况,积极组织专业技能培训,提高员工薪金待遇,吸引更多优秀人才,为船舶焊接质量不断提升提供切实保障,促进焊接机械化及自动化水平不断提升。
不仅如此,还积极寻求跨行业合作机会,在船舶焊接工艺及设备研发方面创造性地提出产学研合作形式,尤其是在节能减排方面,主动将那些能耗高、效率低的焊接设备予以淘汰,引入逆变手工焊,用更加绿色环保的等离子气刨机取代之前的碳弧气刨设备,这样可以实现对碳粉及有害气体的有效控制,不但可以有效地控制船舶制造焊接成本,而且还可以显著降低对环境的污染。此外还积极致力于双丝二氧化碳横向自动焊接工艺及设备、双丝摆动垂直气电自动焊等技术的研发工作。
2.2 新型焊接材料
随着现代化技术水平的不断提升,我国造船业焊接自动化及半自动化水平也显著提高,并在埋弧焊工艺方面成功推出三丝及四丝等单面焊双面成型技术,除此之外,在埋弧焊用焊剂方面,为确保新船型低合金钢建造现实需求得到切实满足,成功研发出碱性烧结型焊剂。作为一种高效、低价的新型焊接材料,药芯焊丝的熔敷率已经超出80%,相比较于之前的实心焊丝,其生产效率也提升了近两倍,随着相关研究的日益深入,又新研发出一系列拥有自主知识产权且功能更加齐全的药芯焊丝及气电垂直焊专用药芯焊丝,与国际水平之前的差距越来越小,在国际上影响力日益提升。
2.3 船舶焊接机器人
目前我国已经成功研发出船舶焊接机器人,并在船舶型材装焊流水线及管子装焊流水线中得到广泛应用;为确保焊接质量,提升焊接作业效率,改进作业条件,在此基础之上已经着手研发船舶特种工况中应用的智能型焊接机器人。
除此之外,我国早已成立船舶工业高效焊接技术指导小组,主要负责船舶焊接领域的技术指导、组织、规划及协调,组织相关工作人员进行专业技能培训,增进对焊接技术的掌握的熟练程度,充分认识到船舶焊接技术对于造船业的重要性,进一步扩大造船高效焊接技术的应用范围。为满足建造诸如豪华型铝合金船、化学品船以及海上钢结构船等技术含量更高、造型更加新颖的现代化科技型船舶的实际需求,必须对船舶焊接技术予以高度重视,可以说,高质量、高水平的焊接技术是成功制造这些产品的关键所在。当前我国部分具有一定实力的船厂已经开始着手铝合金、低合金高强钢、高镍合金、超低碳不锈钢以及不锈复合钢等新材料的焊接工艺的相关研究工作。
3 结语
综上所述,历经几十年的发展,我国已经步入世界焊接大国行列,在造船领域中位居世界前三,但依然称不上是焊接强国。造船焊接工艺方法多样化一直是摆在造船焊接技术人员面前的重大课题。当前我国的造船焊接工艺及方法已经超过40种,已经获取船级社的认可。高效焊接技术不但可以在散货船、集装箱船以及油船等主力船型中进行应用,而且还广泛应用于液化天然气船、大型散装箱船、液化石油气船以及大型油船等。
参考文献
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关键词:现代焊接技术;发展;现状;展望
中图分类号:P755.1 文献标识码:A
焊接技术是在高温或高压条件下,使用焊接材料(焊条或焊丝)将两块或两块以上母材(待焊接的工件)连接成一个整体的操作方法。焊接技术作为制造业中传统的基础工艺和技术,虽应用到工业中的历史并不长,但发展却非常迅速。短短几十年间,焊接技术已被广泛应用于航空航天、汽车、桥梁、高层建筑、造船以及海洋钻探等许多重要工业领域,并且为促进工业经济发展做出了重要贡献,使得焊接已经成为一个重要的制造技术和材料科学的重要专业学科。
一、焊接技术发展的现状
(一)焊接生产率是推动焊接技术发展的重要驱动力
连接简单的构件以及制造毛坯是最初的焊接方式,随着技术的不断更新,焊接已成为制造业中一项不可代替的基础工艺以及生产精确尺寸制成品的生产手段。目前,焊接技术最需要的就是有效的保证焊接产品质量的稳定性及提高劳动生产效率。提高生产率的途径有两种:一是提高焊接熔敷率,焊条电弧焊中的铁粉焊条、重力焊条、躺焊条等工艺以及埋弧焊中的多丝焊、热丝焊均属此类,其效果显著。二是减少坡口断面及熔敷金属量,其中窄间隙焊接效果最显著。窄间隙焊接采用气体保护焊为基础,利用单丝、双丝或三丝进行焊接。无论接头厚度如何,均可采用对接形式,所需熔敷金属量会数倍、数十倍地降低,从而大大提高生产率。窄间隙焊接的关键是保证两侧熔透和电弧中心自动跟踪处于坡口中心线上。为解决这两个问题,世界各国开发出多种不同方案,因而出现了种类多样的窄间隙焊接法。如果能够在以下方面取得进展,焊接方法的先进性会得到更高的评价:提高熔敷速度,减少生产周期,提高过程控制水平,减少返修率,减少接头准备时间,避免焊工在有害区域工作,减小焊缝尺寸,减少焊后操作,改进操作系数,降低潜在的安全风险,简化设备设置,高效快速优质焊接方法将成为主力军。
(二)焊接过程自动化、智能化
国外焊接技术发展速度快,国内焊接技术发展存在较大差距。工业发达国家焊接机械化、自动化率水平由1996年的19.6%增加到2008 年的70-80%以上,目前焊接技术与现代制造技术、焊接科学与工程、焊接自动化与焊接机器人不断融合,焊接技术已经向自动化,智能化方向发展。焊接过程自动化,智能化以提高焊接质量稳定性,推进焊接自动化进程,学习、吸收、借鉴、提高是十分重要的环节,应加强现有工艺的学习和提高。但是我国目前的工艺大多数都为手工操作,存在一定的局限性。目前我国焊接的自动化率还不到30%,相对而言,焊接生产的机械化以及自动化水平非常低,但是如果能够在学习的基础上利用现代的自动化技术进行嫁接改造,往往可以实现一定的突破。20世纪90年代以来,我国逐渐在各个行业推广气体保护焊来取代传统的手工电弧焊,现在已经取得了一定的效果。目前我国在焊接生产自动化、过程控制智能化、研究和开发焊接生产线以及柔性制造技术、发展应用计算机辅助设计以及制造技术等方面取得了很大的进步。计算机技术、控制理论、人工智能、电子技术及机器人技术的发展为焊接过程自动化提供了十分有利的技术基础,并已渗透到焊接各领域中,取得了很多成果,焊接过程自动化已成为焊接技术的生长点之一。焊接过程控制系统的智能化是焊接自动化的核心问题之一,也是未来开展研究的重要方向。
(三)热源的研究和开发
热源是可提供热能以实现基本焊接过程的能源,热源是运动的。在焊接过程中,热源以点线面等传热方式来传导热能。焊接热源具有如下特点:能量密度高度集中、快速实现焊接过程、保证高质量的焊缝和最小的焊接热影响区。当前,焊接热源已十分丰厚,如电弧焊、化学热、电阻热、高频感应热、摩擦热、电子束等离子焰、激光束等。焊接热源的研讨与开拓始终在延续,焊接新热源的开发将推动焊接工艺的发展,促进新的焊接方法的产生。每出现一种新热源,就伴随一批新的焊接方法出现。焊接工艺已成功地利用各种热源形成相应的焊接方法,今后的发展将从改善现有热源,使它更为有用、便利、经济合用和开发。
(四)节能技术
随着社会的发展,节约能源已经成为各行各业首要考虑的问题,焊接行业也不例外。焊接产业发展节能、环保的焊接已成为必然的趋势;同时,高效焊接工艺的应用,对提高焊接效率,节约能源消耗意义很大。为了顺应节约环保的要求,手弧焊机以及普通的晶闸管焊机正在逐步被高效节能并能自动调节参数的智能型逆变焊接取代,同时为了适应当今淡化操作技能的趋势,焊接的操作也逐渐趋向智能化简单化。
二、现代焊接技术的任务和展望
(一)寻求解决制约焊接新材料、新结构的应用途径
在研究开发新材料的焊接技术时,应从材料的研制与焊接技术两个方面着手。由于先进的材料在实际焊接过程中并不一定容易焊接,因此造成材料的高性能和良好的焊接性要求之间的矛盾,而往往这又是难以协调的,所以要把矛盾的主要方面指向材料的研制,并且在研制高性能材料时,要把焊接性纳入材料高性能的技术指标。因此,寻求解决制约焊接新材料、新结构的途径时,焊接工程师必须和材料工程师进行合作,使新型材料的焊接质量更好、成本更低、生产效率更高、焊接产品更受市场欢迎。
(二)提高焊接产品质量,使焊接不再成为制造过程中的“薄弱环节”
在实际焊接工程中,形成了焊接是制造过程中的“薄弱环节”这一固化思维,我们必须消除这种老化思维的影响,提高焊接质量。为此,焊接界将进行长期的研究工作,开发新的焊接工艺,进一步提高焊接质量控制的智能化技术水平,使焊缝达到“零缺陷”,并提出实现这一目标的可行性方法。
(三)改善焊接能效,提高生产效率,降低焊接成本
新材料的研制将向着高效能、高性能和有益于保护环境的方向发展,焊接界将研究出更佳的焊接工艺,研制出更优良的焊接电源并开发出相应的控制技术,提高自动化程度,扩大机器人的应用范围;减少废品率和返修率,降低焊接成本,提高生产效率,彻底消除“焊接是制造工序障碍”的观念。
(四)全面改善焊接生产环境,提升焊接行业的整体形象,吸引高素质人才的加盟
新材料的研制、先进焊接工艺的应用不仅降低了材料与能源的消耗,而且将焊接对自然资源的影响降到最低程度,通过消除烟尘、噪音和辐射,使焊接工作环境更具吸引力;新型焊接技术的应用、焊接自动化及机器人的发展和多种高新技术在焊接领域中的应用,必将改变焊接行业的负面影响,吸引更多的年轻科技工作者,保证焊接技术领域的人才需求。
三、结语
焊接技术进步的需求是在经济和社会等多方面因素影响下形成的,这显著地促进了高效材料和设备的开发以及自动化技术的应用,规模生产和专业化生产开创新局面,高效快速优质焊接方法成为主力军,一个明显的趋势是在传统焊接过程中使用更先进的控制和监测技术。焊接新方法和先进材料技术的引入,提高了焊接技术的水平,同时也提出了新的挑战。国内外专家认为,焊接作为一种精确、可靠、低成本并采用高科技连接材料的方法,在未来的数十年内仍旧是制造业的重要加工工艺。我们广大焊接工作者任重而道远,务必树立知难而上的决心,抓住机遇,为我国焊接自动化水平的提高而努力奋斗。
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[关键词]建筑;钢结构;焊接技术;发展现状;趋势;
中图分类号:TG457.11 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)18-0239-01
一、建筑钢结构焊接技术现状
1.1 建筑钢结构焊接技术和焊接材料
在20世纪后,建筑钢结构的焊接技术经历了多个技术过度,由之前的焊条电弧焊的焊接到埋弧焊接,再由70年代出现的实芯焊丝以及药芯焊丝为材料的气体保护焊接技术和螺旋焊接技术,在这些焊接技术的基础上逐步发展出了现代化的建筑钢结构的焊接技术,使现代钢结构的焊接技术大大缩短了工期,提高了生产效率,为企业创造了更多的经济效益。但有时,建筑钢结构焊接不是仅仅采用一种焊接技术就能够完成,需要根据钢结构所采用的钢铁原料和焊接技术所需的原料相结合,采用多种焊接技术和工艺。
1.2 建筑钢结构焊接技术中焊接设备的应用
建筑钢结构的焊接还需要考虑焊接设备的应用,虽然我国钢结构的很多技术都已处于世界领先水平,但现阶段我国的钢结构焊接所采用的设备大都是由国外生产制造的,国内的建筑钢结构焊接设备相比,在技术性和自动化程度上远远低于国外的焊接设备,我国的建筑钢结构企业在努力学习国外的先进建筑钢结构焊接技术的同时,也在积极努力的研究探寻属于自己的更为先进的钢结构焊接技术设备[1]。
1.3 焊接技术工作者的培养
在我国建筑行业蓬勃发展的今天,建筑钢结构所需要的焊接技术工作者也在与日俱增,也就难免会出现鱼龙混杂的情况。建筑钢结构的焊接技术有很强的专业性和复杂性,要求焊接人员有很强的技术性。虽然我国的焊接工作者很多,相应的焊接工作也能够得以顺利完成,但缺少真正优秀的焊接技术人员。因为建筑行业在我国的发展时间有限,所以与其他发达国家比起来,我国的焊接技术人员的培养、考核、认证制度还不够完善,管理和认证方式比较混乱,不能准确保持焊接人员的技术水平,也就使钢结构焊接存在着安全隐患和质量没有保证,不利于我国建筑钢结构焊接水平的整体提高。
二、建筑钢结构焊接技术的发展趋势研究
2.1 焊接技术人员素质的提高
随着建筑钢结构焊接技术的发展,对焊接技术人员的整体素质要求和技术水平要求不断提高。21世纪是一个知识的时代,人的整体能力的提高是社会的发展趋势,社会会更加注重各类人才综合素质的提高。因此,未来的局势要求各类从业人员不断提高自己知识水平,提高数字化技术水平,将自己所学到的知识应用于焊接工作中。
2.2 加大对建筑钢结构焊接工程实践
首先,需要相关工作人员不断针对焊接方法及焊接方式进行研究与完善,以提高焊接熔敷率为目的,加大对于15kg/h单位以上,高效焊接技术方法的研究。与此同时,还可以通过对国外成功焊接方法(包括旋转喷射电弧高效焊接技术以及多丝焊接技术等在内)的引入方式,为自主技术的研制与成功应用提供一定的借鉴与经验;其次,可以通过适当控制接头焊接填充量的方式,一方面提高建筑钢结构焊接的工作质量,另一方面可提高工程应用中的经济效益。从当前技术发展趋势的角度上来看,应当将研究重点集中在对激光焊接技术以及氩弧激光焊接技术的应用方面;最后,需要从技术装备的角度上入手,在合理提升建筑钢结构持续焊接时间的基础之上,降低辅助操作时间。同样从现阶段的技术发展趋势上来看,需要重点关注的发展方向是:一方面,是以连续送丝为中心的自动焊接技术装备;另一方面是以成套性为主的高效焊接技术装备[2]。
2.3 建筑钢结构焊接与切割工艺的创新
建筑钢结构具有空间大、跨度高并且绿色环保的优势得到迅速发展和广泛应用。作为连接钢结构的重要技术,焊接技术是发挥钢结构功能和作用的最重要基础。在建筑钢结构焊接与切割工艺上,不断创新的技术层出不穷,在钢结构的切割和焊接上,智能切割和智能焊接设备正在研究制造之中,采用智慧的焊接方式和切割方式,可以减少原材料的浪费,并能有效提高焊接质量,为制造质量更好和安全性能更强的建筑钢结构提供了可能。
2.4 焊接设备生产商的发展
独立的单纯性焊接设备生产商受到整个建筑钢结构焊接市场覆盖面较窄、在工作人员、作业资金以及应用技术等多个方面存在的缺陷问题影响,导致整个行业的发展前景不容乐观。为更好的建筑钢结构焊接技术的发展趋势相适应,需要在充分联合焊接材料以及焊接设备的基础之上,通过对现代化焊接技术工艺以及操作方式的有效综合,提高焊接设备生产商的综合性优势,为焊接技术的发展提供可靠驱动动力。
2.5 自动焊接技术的应用
目前,世界工业发达国家已经开始采用自动焊接技术来进行建筑钢结构的焊接,大大提高了整个建筑钢结构的强度和质量,并提高了建造效率,节省了工期。在我国,自动焊接技术而在不断被我国建筑钢结构生产企业所采用。建筑焊接结构可以实现大型化、重型化和高精度方向发展。自动化焊接技术对于焊接技术人员的技术水平要求较低,并且具有焊接质量高,焊缝美观实用,焊接效率高等特点。因此,自动焊接技术在建筑钢结构中会普遍采用。
2.6 优质焊接材料的开发与应用
对于焊接材料的发展重点在于,研发与高效焊接技术相适应的,具备优越综合性能的自动焊丝、保护焊丝以及气电焊丝等。与此同时,结合我国现阶段建筑结构的用钢型号特点,需要将建筑钢结构用钢向着高强度、高耐火性、高纯净性以及高抗震性等多个方面发展。而高性能建筑钢结构焊接材料的规模性开发与应用也势必会在一定程度上推动建筑钢结构焊接技术的蓬勃发展。特别需要注意的一点是:伴随着建筑钢结构的进一步发展与完善,实芯CO2焊丝、药芯CO2焊丝、特种电渣焊材料以及气电焊焊接材料的使用总量势必会不断扩大的推升,由此也带动着上述建筑钢结构焊接材料的国产化发展与升级[3]。
2.7 完善建筑钢焊接工作人员考核制度
完善的制度和规范是对行业持续健康发展的保障,钢结构焊接工作者作为一种高技术工种,其资格认证的体系不严格,全国性统一的资格考试所包括的行业和领域较窄,缺乏统一专业的划分,不能很好的适用于现如今的建筑钢结构焊接行业,所以应建立完善的焊接工作者的考试资格认证系统。
三、结语
传统意义上的建筑钢结构焊接企业处于对自身发展的保障需求,势必需要在剧烈的市场竞争环境下,通过恰当且合理的技术改造与技术升级方式,谋求稳定的生存与发展。而实现这一要求的关键,即在于对建筑钢结构焊接技术的发展与推广。焊接技术的发展不单单体现为焊接工艺以及焊接技术本身的发展,同时也体现在对焊接材料以及焊接设备生产商的发展方面,这对于现代意义上建筑钢结构焊接技术的发展而言同样如此。总而言之,该文针对有关建筑钢结构焊接技术发展过程中所涉及到的相关问题做出了简要分析与说明,希望能够引起各方工作人员的特别关注与重视。
参考文献
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关键词:石油工程建设;储罐;管道;焊接技术;自动化;现状;问题
Abstract: In the field of petroleum engineering construction, welding technology is the application of one of the most important technology widely, making such as ball form, vertical storage tank, tank pipeline and refining equipment are inseparable from the welding technology. In petroleum engineering construction projects, engineering installation welding in the total workload of the accounting for 40% of the total. The welding efficiency has a direct impact on the progress of the project and the enterprise benefit, the welding quality has become one of the important factors of the service life of the project and the safety of people"s life and property. This article since the nineteen sixties, vertical in the petroleum industry in our country in the tank, the tank ball form, especially the development of welding technology of long-distance pipeline is summarized and Gu, and in view of the present situation on China petroleum engineering construction welding technology and with the international advanced welding technology gap, combined with the development needs the next 10-15 years industry of oil natural gas, petroleum engineering construction in our country put forward new problem faced by welding technology.Key words: Petroleum Engineering Construction; storage tank ; bonding technique; robotization;present situation;problem
中图分类号:TU74 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)04-0000-00
一、石油工程建设焊接技术现在的情况及所发现的问题
1.1 焊接技术基本状况
截至2007年9月底,石油工程建设队伍中从事焊接施工的企业共30家,其中的职工总人数大约有7万人。据统计。就有2234人是焊接技术人员,10410人是焊工, 69人是焊接技师,1137位焊工,其中持有44位工程师拥有国际执业资格,各类焊接设备共17470台,其中进口设备4850台。各类焊接设备中,手工焊机11383台,半自动焊机4222台,球罐自动焊机108套,储罐自动焊机422套,气电立焊设备174套,管道外自动焊机470套,管道内自动焊机5套,管道打底焊机340台。进入“十五”规划以来,企业的技术装备得到了较大的提升,设备新度系数平均为0.73,自动化焊接施工装备新度系数普遍提高到0.8以上,大幅度提高了技术装备水平。
1.2焊接技术存在的主要问题
近年来,我国石油工程焊接技术有了长足的进步,球形储罐、立式储罐、管道的建设逐步开始推行了半自动焊技术、和新的自动焊技术。但是,目前自动焊的比例只占到20%左右,与发达国家的70~80%还有较大差距。其中球罐自动焊应用较少,不到5%,大型储罐自动焊技术应用在80%以上,长输管道自动焊技术自西气东输工程开了先河应用约16%,其中,高效自动焊打底技术依然是制约工程质量和效率的瓶颈;炼化安装现场施工大部分采用手工焊或半自动焊;海上石油设备的钢结构及管道现场焊接自动焊比率几乎 为零。但是总体来看,我国石油工程焊接术主要存在以下几个方而的问题:焊工基础理论薄弱,操作技能需要提高;焊接科研机构分散,研究力量相对薄弱;焊接设备和焊接材料的国产化研究不足;专业人才不足等很现实的问题。
二、发展石油工程建设焊接技术的思考和建议
2.1 建设中国石油集团焊接技术中心
作为石油工程技术的主要专业之一,焊接技术必须统筹规划,全而提升,满足新时期日益迫切的技术需求。建设中国石油集团焊接中心,以中国石油集团工程技术研究院现有的焊接试验室为基础,重新的规划,新的整合组成六个专业试验室,和建了一个机械加工中心:①焊缝理化及性能检测、金相试验室;②焊接结构完整性、安全性评价试验室;③焊接工艺及无损检测试验室;④激光一电弧复合备开展在焊接冶金、焊缝力学行为、
焊接结构完整性及安全性评价、高效自动焊技术、特殊条件下焊接等的研究试验基础条件。焊接试验室;⑤焊接自动控制试验室;⑥水下焊接试验室,以形成具备开展在焊接冶金、焊缝力学行为、焊接结构完整性及安全性评价、高效自动焊技术、特殊条件下焊接等的研究试验基础条件。
2.2改善技术人员待遇,关心一线科技人员
一定要重视科研人才队伍建设,全力支持年青人岗位成才,关心一线科技人员的待遇和职称,让他们在科研管理氛围中享受职业自豪感,达到稳定科研队伍,保障企业健康发展。
2.3实施差异化管理,重点突出建设色技术
石油工程建设企业当中,一般都设有焊接培训中心,大多承担着企业内部焊工培训、焊接工艺试验、新焊接方法的掌握和运用等应用研究性工作。实行差异化管理,突出特色技术是今后焊接技术管理工作的要点。今后将根据不同地域和上、中、下游技术需求,在油田建设、长输管道、炼油化工、海洋工程领域,引导企业走特色焊接技术发展之路。
2.4加强焊接共性新技术的研究与开发
当前,石油工程建设焊接技术的共性技术研究是结合长输管道工程、海洋石油工程、石油战略储备库、LNG接收站等工程开展高效自动焊技术、配套工艺技术和焊接材料的研究。
2.4.1LN G工程焊接技术;
2.4.2高强管线钢焊接工艺;
2.4.3高效管道自动焊技术;
2.4.4海洋工程焊接技术;
2.4.5水下焊接技术;
2.4.6焊接结构完整性和安全评价技术;
2.4.7高速高效焊接新方法的研究与应用。
2.5实施“一三四”工程,发挥焊接专委会核心作用
早在1999年,焊接专委会就提出了实施“一三四”工程,就一个中心:把工程院焊接所作为科研中心;根据三个层次:以大庆、管道局、中油一公司三个培训中心为骨干层,其紧密层是以石油企业焊培中心,把大专院校、生产厂家等作为合作层;和四个功能:实现“科研、培训、交流、服务”等功能,使其做到一体化。“一三四”工程得到了集团公司和协会领导的高度重视和支持,目前,紧密层由3个发展到了7个,合作层的成员也在不断扩大,己经取得了卓有成效的工作业绩。今后将继续紧密围绕实现“科研、培训、交流、服务”一体化的功能定位,开展好各项工作。
2.5.1科研:瞄准世界先进水平,组织实施焊接装备、焊接材料、焊接工艺的科研攻关,引领全行业焊接技术进步。
通过这几个方面工作的不断发展,几个层次之间的紧密合作和相互支持,努力的使焊接专委会真正成为具有强大的辐射功能,使其成为重要的技术核心,同时,也要做到让焊接专委会真正拥有引领、维系和执行的功能,使其在推动石油行业焊接技术的发展中发挥重要的作用。
三、结论
我国石油工业正处于稳步发展时期,随着国民经济的快速增长,石油需求量也迅速增加,中国的石油工业将进入一个新的发展阶段。石油工程离不开钢铁材料,随着其使用条件的严酷复杂,对钢铁材料的性能要求也越来越高。石油工业建设用钢正朝着高强度、高韧性方向发展,并要求焊接各种耐高、低温及耐各种腐蚀介质的压力容器,从而对新钢种和特殊性能材料如高强钢、超高强钢、耐热钢、不锈钢、铝合金、钦合金、耐热合金及异种金属材料的焊接问题也提出了更高要求。解决有关焊接关键技术也是未来石油工程建设中的重要发展方向。
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