據有關(guan) 機構統計,2021年前三季度超350家船東(dong) 下單造船,按載重噸計,同比增長220.8%,占全球新接訂單量的51.84%。對此,光大證券分析師認為(wei) ,多重因素疊加,造船業(ye) 新周期有望提前到來。

造船完工量、新 船訂單 量和手持訂單量三大指標 是業(ye) 界衡量造 船 工業(ye) 發展規模與(yu) 實力的重要依據,之前 三大指標全球第一一直被日本或韓國所占據 。
2010年中國首次躍居世界第一,但是在新船訂單方麵, 2018年、2019年又被韓國反超。
2020年中國船舶工業(ye) 逆勢上揚, 實現全麵的突破, 在造船完工量、新船訂單量和手持訂單量三大指標方麵實現了全球第一的市場份額,特別是中國造船工業(ye) 在各個(ge) 船型上都有斬獲,彰顯了中國船舶工業(ye) 極強的韌性和堅實的工業(ye) 基礎。



數據 顯 示 ,2021年 上 半 年 全 球 新 造 船 成 交 量 達 到7497萬(wan) 載重噸,同比增長了222%。中國造船業(ye) 三大指標造船完工量、新接訂單量、手持訂單量以載重噸計分別占世界總量的44.9%、51.0%和45.8%,市場份額在全球繼續保持著領先態勢。

2021年前三季度,國際造船市場行情向好,全球累計簽約新船訂單1404艘、9960萬(wan) 載重噸,按載重噸計,同比增長174.7%。
9月份,新船需求仍較為(wei) 旺盛,全球簽約訂單133艘、781.6萬(wan) 載重噸,按載重噸計,環比增加50.2%,同比增加128.7%。短期內(nei) 全球新船需求仍將較為(wei) 活躍,預計全年新船成交量將達1.2億(yi) 載重噸。

作為(wei) 世界前三的造船大國,中國造船行業(ye) 處於(yu) 長期的勞動密集型生產(chan) 模式。眾(zhong) 多熟練工人和低廉工資,以及促進就業(ye) 政策,導致船舶企業(ye) 升級生產(chan) 設備,提高製造自動化、智能化水平的動力不足,進而影響我國造船企業(ye) 核心競爭(zheng) 力。
麵對中國船舶製造出現的問題,我們(men) 要結合中國先進製造的模式,開展船舶智能製造關(guan) 鍵技術研究,有效地提高生產(chan) 效率、提升產(chan) 品質量,促進我國船舶行業(ye) 向智能化轉型發展,增強我國造船企業(ye) 的競爭(zheng) 力。


造船行業(ye) 對鋼材的消耗主要以中厚板為(wei) 主,常用材料型號為(wei) :2C、3C、4C、5C等專(zhuan) 用碳素鋼及12MnC、16MnC、15MnTiC、14MnVTiReC等專(zhuan) 用特種鋼。普通船隻對切割精度要求不高,但大型船隻,例如集裝箱船、LNG液化氣船、大型郵輪等船隻的建造均屬於(yu) “精度造船”,對切割精度有更高要求。
船舶行業(ye) 船體(ti) 板 材零件下料方式主要采用火焰切割、等離子切割、剪切加工以及激光切割。鋼板厚度範圍:2.5mm~50mm, 20mm以上合金鋼、不鏽鋼厚板主要采用等離子切割,碳素結構鋼采用火焰切割,還有一部分采用剪切加工,但這些加工方式存在割縫寬、切割精度差,容易產(chan) 生有害氣體(ti) , 對環境造成的汙染較大等問題。
在“精密造船”領域,激光切割會(hui) 有更大的優(you) 勢,它彌補了火焰切割與(yu) 等離子切割割縫寬、切割精度差,易產(chan) 生有害氣體(ti) ,環境汙染大等缺陷。通過激光切割的船用鋼板,割縫質量好,切口麵垂直性好,無掛渣,氧化層薄,表麵光滑,無需二次加工,可直接焊接,且熱變形小,曲線切割精度高,減少配合工時,實現無障礙切割高強船板。這為(wei) 造船業(ye) 的原料質量提供了保障,從(cong) 而減少裝配的工作量、裝配周期、材料與(yu) 人工成本浪費。

激光束可以聚焦成很小的光點, 同尺寸板材, 激光切割比等離子切割、火焰切割的割縫更小。等離子切割割縫5-6mm, 激光切割割縫則在1.5mm左右, 可節省6%-9%的材料。

油 船、集裝箱船等大型 船舶的甲板、肋板、肘板、肋骨、船側(ce) 外板等配件所需的板材厚度均在10-40mm之間, 且船舶製造的部分厚板原料為(wei) 了方便後期焊接的堅固性,還需要切割成坡口。



目前,在國內(nei) 的船舶行業(ye) 中,激光切割並未占據主導地位。主要原因在於(yu) 激光切割的大型設備不適合船舶行業(ye) 的製造特點,如現場施工、分段作業(ye) 、工作環境複雜等等。不過隨著激光加工係統裝備技術的提高,後期有望會(hui) 逐步打開造船市場空間,激光切割在船舶製造行業(ye) 的大規模普及也指日可待。

除了原料的切割外,焊接也是船舶加工製造以及船舶工業(ye) 發展中的一項關(guan) 鍵技術,焊接工時約占到建船總工時的30%~40%,而焊接費用則占整個(ge) 船體(ti) 造價(jia) 的30%-50%,焊接效率和焊接質量將直接影響到船舶加工製造的生產(chan) 周期、成本費用以及船體(ti) 質量等。

與(yu) 傳(chuan) 統焊接相比,激光焊接可以進行更加精準深入的焊接, 能夠迅速形成型材,且對焊接環境要求低, 能在空氣中直接焊接,焊接方式更靈活安全,可焊接傳(chuan) 統方法難以焊接的部位,因此成為(wei) 現代船舶製造的熱點研究工藝。
大型豪華郵輪、高速滾裝渡輪和軍(jun) 用艦艇的船艙和甲板等上層建築結構複雜,大量采用薄板及各種合金材料,采用傳(chuan) 統焊接方式容易發生翹曲和變形,約25%的工作量是對船板整形和錘平,以達到要求的平整度和曲率。而激光焊接可以顯著降低焊接變形,12m船板的長度公差在0.5mm以內(nei) ,焊接效率也可以得到大幅提升。
傳(chuan) 統焊接工藝焊接10mm以上鋼板需要打坡口填充焊料才能達到焊接要求,越厚的板材坡口角度更大,所需焊料越多,而且往往需要多道工序才能焊滿, 成本高,焊接時間長,焊縫平整度差,牢固性一般。若使用萬(wan) 瓦激光-電弧複合焊,20mm以下的鋼板不需要開坡口即可完成焊接,20mm以上鋼板隻需要開傳(chuan) 統坡口角度的四分之一即可,大大壓縮坡口間隙,成本更低,且效率可提高6-10倍,實現生產(chan) 效率和製造精度的雙重提升,牢固性也更強。

造船業(ye) 整體(ti) 的體(ti) 量是非常大的,但因其材料的特殊性和工藝的複雜性,引入激光焊接的量還不大。目前,在船舶製造業(ye) 中,激光焊接還處於(yu) 初步探索替代傳(chuan) 統焊接的進程中。隨著激光焊接技術和工藝的持續深入鑽研,未來可應用的範圍和場景必將得到有效拓展。

清理工作是船舶工業(ye) 中的一個(ge) 非常重要的加工成形技術,在焊接前後和塗裝前均有大量的清理工作。清理工作的質量也在一定程度上決(jue) 定了焊接和塗裝質量。
傳(chuan) 統的清洗技術主要有人工打磨、噴砂、高壓水衝(chong) 洗、化學清洗等,廣泛應用於(yu) 船舶的塗裝、焊接等工藝中。但是,傳(chuan) 統清洗技術勞動強度大,汙染嚴(yan) 重,職業(ye) 病危害大,對施工人員十分不友好。激光清洗技術具有對基底無損傷(shang) ,微米級精準控製,節能環保等眾(zhong) 多優(you) 勢,因此成為(wei) 船舶製造的研究熱點。

船用材料種類繁多,激光清洗作為(wei) 一種新興(xing) 技術,對相應材料的工藝研究尚不夠全麵和深入,在相應的規範和標準方麵也有所缺失。但近年來這些問題都得到了極大改善,船舶領域技術人員已逐步開展了激光清洗的工藝和應用方麵研究,得到了大量的試驗數據。相信不久的將來,這些試驗數據可以形成相應的工藝數據庫指導激光清洗在船舶工業(ye) 領域的應用。
激光加工技術作為(wei) 助推智能製造的先進工具和手段,現已被歐美及日本主要的大型船廠大量采用。中國要實現船舶工業(ye) 的高質量發展,必需推動智能製造與(yu) 船舶行業(ye) 相互適應、融合,讓智能製造在船舶行業(ye) 落地生根,推動我國船舶建造與(yu) 船舶產(chan) 品早日達到世界領先的一流水平,提高中國船舶的國際競爭(zheng) 力!
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