中國報告大廳網訊,在全球船舶製造業蓬勃發展的當下,船舶焊接作為船舶建造的關鍵工序,其技術發展趨勢備受關注。2025年,船舶焊接行業正處於重大變革的節點,自動化與智能化技術的深度融合成為推動行業發展的核心動力。這不僅源於市場競爭壓力和勞動力短缺問題的日益凸顯,也是行業追求更高質量、更高效率生產的必然選擇。深入探究這一趨勢,對船舶製造業的持續進步意義重大。
《2025-2030年中國焊接行業項目調研及市場前景預測評估報告》指出,船舶焊接在船舶建造中占據著極為重要的地位,其工時占比高達30%-50%。當前,船舶總裝廠多為勞動密集型企業,人力成本在船舶總成本中占比頗高,約為30%,占售價的27%-28%,2023年前三季度國內外大型船企船舶製造及維修業務的毛利率僅約6.5%。從國際對比來看,中國在用人成本上的優勢逐漸減弱,以2023年10月數據為例,中日韓三國人力成本存在明顯差異,這使得控制勞務支出、降低經營成本成為船舶焊接自動化與智能化升級的重要訴求。
同時,焊工短缺問題愈發嚴峻,在相關部門公布的2023年「最缺工」榜單中,焊工排名第11位。在國際船舶市場上升、智能化及可再生能源船舶訂單量可觀的背景下,國內船廠為提升建造能力,縮小與國外先進船廠的技術差距,推進船舶焊接的自動化與智能化升級迫在眉睫。
我國船舶焊接技術歷經手工焊、半自動焊、高效焊、自動焊等多個發展階段,如今部分大型船舶企業已邁入智能焊接階段。但在發展過程中,不同技術並非簡單的替代關係,而是相互交融。傳統的焊條電弧焊,因其適應性強等特點,依然在船舶焊接中發揮著作用。
智能焊接與高效自動焊也並非相互取代,而是優勢互補。例如,目前應用較多的氣體保護焊在智能焊接解決方案中較為常見,而以多電極埋弧焊、氣電立焊為代表的高效自動焊,雖然熱輸入高,效率是氣體保護焊的10-30倍,但受設備限制,僅適用於開放空間的長直焊縫。智能焊接則主要用於無法使用高效自動焊的場景,替代人工焊接,降低對工人技術素質的要求,解放勞動力,且能保證焊接質量,提高焊接速度。
(一)擴大現有高效自動焊應用範圍
氣電橫焊技術是在氣電立焊技術基礎上發展而來,旨在船舶平台搭載、船塢總裝階段替代人工焊接,提高作業效率。該技術已在國外得到應用,國內也已引進並處於試用階段。由於氣電橫焊受重力影響,橫對接位置坡口正面上半部分填充存在困難,需要開發配套的補焊工藝。
埋弧角焊技術基於埋弧對接焊技術發展而來,主要應用於T排焊接流水線,能有效替代氣體保護焊小車或專機。該技術引進國內後投入生產應用,採用雙絲埋弧角焊技術,極大提升了熔覆效率,T排填角焊速度可達1700mm/min,遠超傳統氣體保護焊T排流水線。
(二)引進新的焊接方法
雷射-電弧複合焊融合了雷射焊和電弧焊的優點,在焊接船體結構薄板時,在效率和變形控制方面具有明顯優勢。部分船廠已成功將其應用於拼板焊接和縱骨焊接,大幅提升了薄板拼板和縱骨裝焊的效率,有效控制了變形。雷射焊接正朝著大功率、大熔深方向發展,相關技術的突破將為船舶焊接帶來更多可能。
雷射焊在LNG運輸船液貨艙不鏽鋼波紋薄膜板焊接中的應用,相比傳統的等離子電弧焊接,速度最快可提高5倍左右,有望顯著提升LNG運輸船的建造效率。並且,該技術還有望擴大應用到超低溫液化氫運輸船的液貨艙。
鎖孔氬弧焊技術(K-TIG技術)是一種高效的氬弧焊技術,能夠實現單面施焊雙面成型,適用於船舶管子高效對接焊。與傳統氬弧焊相比,該技術無需開坡口或只需開窄間隙坡口,減少了坡口加工時間和焊縫填充量,且單道自動焊接,無需道間清理,焊接效率成倍提高,探傷合格率高。
(一)擴大焊接機器人的應用範圍
在船舶分段搭載與合攏階段,受施工位置和空間限制,國內外船廠紛紛嘗試採用便攜焊接機器人方案。其中,行走式便攜焊接機器人可用於合攏焊縫,根據行走方式不同分為軌道式和磁吸爬行式,具備自動測量坡口-焊道智能排布功能,能適應全位置焊接;固定式便攜焊接機器人適用于格子間U型焊縫等狹窄空間,採用協作機械臂夾持焊槍,配備磁吸底座,操作簡便靈活,但設備部署依賴人工搬運或龍門架吊運。
(二)焊接生產的「新四化」升級
隨著第四次工業革命的推進,船舶製造向設計智能化、產品智能化、管理精細化和信息集成化方向發展。船舶焊接行業現狀分析指出,在船舶智能工廠中,製造自動化成為關鍵效率驅動因素。焊接生產需在信息化、智能化、網絡化和自動化四個維度進行升級。
目前,焊接機器人存在「數據孤島」問題,在智能工廠中,機器人應接入製造執行系統(MES),實現生產數據實時共享。管理者可通過MES系統實時查看生產信息,AI管理系統也能根據這些數據進行智能決策,如調整生產速度、優化焊接工藝等。同時,可視化工廠的實現,使管理者能遠程直觀掌握工廠運行情況。此外,焊接機器人未來應具備焊縫質量在線監測功能,通過對焊接過程中多種信號的監測預測焊接質量,減少焊後無損檢測,積累的質量監測數據還可為機器學習提供基礎,提升焊接質量。
船舶焊接行業在2025年正處於自動化與智能化加速融合的關鍵時期。自動化方面,現有高效自動焊應用範圍不斷擴大,新的焊接方法持續引進;智能化方面,焊接機器人應用範圍逐步拓展,焊接生產在「新四化」維度全面升級。推進船舶焊接的自動化與智能化發展,並非簡單的「機器換人」,而是通過「人機結合」優化生產流程,降低對工人技能的要求和職業傷害。未來,隨著MES系統與人工智慧、物聯網、數字孿生等技術的深度融合,船舶製造業將朝著智能化、高效化方向持續邁進,在全球市場競爭中展現更強的競爭力。