近日，煙臺(tái)中集來福士海洋工程有限公司在其龍口基地平面車間利用激光復(fù)合焊成功實(shí)現(xiàn)了鋼板長邊、短邊的連接焊接，這是激光復(fù)合焊接生產(chǎn)線在國內(nèi)造船行業(yè)的首次應(yīng)用。這條國內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)的激光復(fù)合焊接生產(chǎn)線也代表了國內(nèi)船舶行業(yè)焊接領(lǐng)域的最高水平。截至目前，中集來福士龍口基地已經(jīng)成功完成19個(gè)分段的片體拼板焊接，焊縫累計(jì)總長度1229米，重量281噸，質(zhì)量全部合格。
從2018年年初立項(xiàng)，到2018年7月3日正式啟動(dòng)，再到今年9月的成功應(yīng)用，在經(jīng)歷了長達(dá)20多個(gè)月的研發(fā)、設(shè)計(jì)、建造以及調(diào)試的艱辛歷程后，中集來福士、中集海洋工程研究院舉全廠之力與哈爾濱焊接研究院有限公司、無錫華聯(lián)科技集團(tuán)有限公司等聯(lián)合攻關(guān)研發(fā)建造的國內(nèi)首條以激光復(fù)合焊接設(shè)備為基礎(chǔ)的滾裝船和特種船智能化生產(chǎn)線正式投產(chǎn)，并應(yīng)用在渤海輪渡股份有限公司的高端客滾船上。從某種程度上講，這條助推我國船舶焊接技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的激光復(fù)合焊接線標(biāo)志著中國船舶焊接已經(jīng)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。
“激光復(fù)合焊代表著當(dāng)今船舶行業(yè)焊接技術(shù)的領(lǐng)先水平，歐洲造船業(yè)已經(jīng)把激光復(fù)合焊接技術(shù)應(yīng)用在滾裝船和特種船智能化生產(chǎn)線上。未來，建造高端滾裝船和特種船必須打破國外的技術(shù)封鎖，這就要求必須建造一條智能化的激光復(fù)合焊生產(chǎn)線。只有這樣才能使我們的造船水平實(shí)現(xiàn)大幅提升?！敝屑瘉砀Ｊ魁埧诨乜偨?jīng)理王文舉堅(jiān)定地說。
做第一個(gè)“吃螃蟹的人”
作為我國最大的半潛式鉆井平臺(tái)制造基地和唯一擁有自升平臺(tái)、半潛平臺(tái)、特種船舶系列產(chǎn)品的海工企業(yè)，中集來福士在國內(nèi)外海工領(lǐng)域均實(shí)現(xiàn)了一系列的突破和成就，以“藍(lán)鯨1”號(hào)等為代表的“大國重器”先后獲得好評。面對國際油價(jià)“斷崖式”下跌的不利形勢，該公司不等不靠、快速調(diào)整，憑借自身的技術(shù)積累、強(qiáng)大的制造能力和優(yōu)異的市場開拓能力，緊抓制造強(qiáng)國戰(zhàn)略實(shí)施和山東省新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的有利時(shí)機(jī)，主動(dòng)開展結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級(jí)工作。中集來福士龍口基地副總經(jīng)理尹巖太介紹說，該公司在成功實(shí)現(xiàn)“油轉(zhuǎn)漁”的基礎(chǔ)上形成了“油轉(zhuǎn)游”的轉(zhuǎn)型構(gòu)想，并把這種構(gòu)想變成了現(xiàn)實(shí)，與渤海輪渡簽署了亞洲最大多用途滾裝船（2+2艘）建造合同，以及豪華郵輪型客滾船及豪華國際郵輪產(chǎn)業(yè)合作戰(zhàn)略協(xié)議；與瑞典航運(yùn)公司W(wǎng)allenius SOL AB公司簽訂4艘雙燃料超級(jí)滾裝船工程總承包（EPC）合同，在高端客滾船以及豪華郵輪領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大突破。
雖然在海工領(lǐng)域是“排頭兵”，但是在高端客滾船以及豪華郵輪領(lǐng)域，中集來福士卻是一名不折不扣的“新兵”。“我們遇到的第一個(gè)‘?dāng)r路虎’就是焊接難題?！敝屑瘉砀Ｊ魁埧诨毓に嚥拷?jīng)理曹學(xué)軍介紹，客滾船、游艇、郵輪等高端船舶薄板焊接量大，變形和翻身一直是“老大難”問題，機(jī)械校平、水火整形、背燒、結(jié)構(gòu)加強(qiáng)等手段仍不能徹底解決變形問題。每道焊接工序由于焊縫熱影響大導(dǎo)致的變形，是造成項(xiàng)目成本和無用成本居高不下的“元兇”。
工欲善其事，必先利其器。為了解決這一難題，在開展了多方調(diào)研后，中集來福士將眼光投向了激光復(fù)合焊。曹學(xué)軍介紹，作為當(dāng)前世界最先進(jìn)的焊接技術(shù)，激光復(fù)合焊集眾多優(yōu)點(diǎn)于一身，采用激光與電弧相結(jié)合，利用激光深熔能力和電弧的搭橋能力，可真正實(shí)現(xiàn)單面焊接雙面成型，焊接熱影響區(qū)小，焊接質(zhì)量好，焊接速度快，焊接成本低，能夠有效控制焊接變形，而且減少了片體翻身和吊耳的焊接。
“在國外，激光復(fù)合焊已在造船業(yè)有十多年的應(yīng)用歷史了，意大利芬坎蒂尼船廠、德國邁爾船廠等豪華郵輪建造企業(yè)對這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用已十分成熟，但是由于國外的技術(shù)封鎖，國內(nèi)相關(guān)行業(yè)并不能得到關(guān)于激光復(fù)合焊的太多信息?！辈軐W(xué)軍介紹說，其實(shí)，中集來福士不是沒有考慮過從國外引進(jìn)先進(jìn)的裝備和技術(shù)，況且，也已經(jīng)有國內(nèi)船企花重金引進(jìn)了成套的激光復(fù)合焊接生產(chǎn)線設(shè)備。但是，如果從國外購買設(shè)備，不僅成本高，而且最快也只能2020年或者2021年投產(chǎn)。更重要的是，從國外購買的這種成套設(shè)備不能“拆包”，企業(yè)難以掌握激光復(fù)合焊的核心技術(shù)，最終還是會(huì)“受制于人”。
“我們認(rèn)準(zhǔn)了這是船舶行業(yè)焊接領(lǐng)域的未來發(fā)展方向，這項(xiàng)技術(shù)必須要掌握在我們自己手里?！蓖跷呐e介紹說，在中集來福士領(lǐng)導(dǎo)的支持下，在中集海工院以及研發(fā)中心工藝部的協(xié)助下，中集來福士龍口基地開始了激光復(fù)合焊生產(chǎn)線的“取經(jīng)之路”。
成功實(shí)現(xiàn)“落地開花”
2018年7月3日，中集來福士龍口基地正式建成國內(nèi)第一家以激光復(fù)合焊接設(shè)備為基礎(chǔ)建設(shè)滾裝船和特種船智能化生產(chǎn)線的平面車間和MPC車間。據(jù)介紹，這個(gè)平面車間長150米，寬60米，總面積只有9000平方米，從外面看上去與其他的平面車間并沒有什么不同，但是“內(nèi)有乾坤”：一條整潔的激光復(fù)合焊接線正在平穩(wěn)運(yùn)行，只用幾分鐘就將兩塊10毫米厚、10多米長的鋼板焊接在一起?！斑@條激光復(fù)合焊接線的焊接速度是1.2～1.5米/分鐘，實(shí)現(xiàn)了不用翻身就完成單面焊接雙面成型，綜合速度比埋弧焊至少快6倍；最長能夠焊接20米的鋼板?！鄙頌檫@條激光復(fù)合焊接線的“大管家”，已經(jīng)對這條生產(chǎn)線的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、生產(chǎn)指標(biāo)爛熟于心的邢俊健介紹說，現(xiàn)在這條激光復(fù)合焊接線已經(jīng)成功應(yīng)用在為渤海輪渡建造的高端客滾船上，不僅大大提高了效率，焊接質(zhì)量也得到了船檢和船東的高度認(rèn)可。
“哈焊所的激光焊接技術(shù)和無錫華聯(lián)的平面線技術(shù)在國內(nèi)都處于領(lǐng)先水平，中集來福士又有強(qiáng)大的技術(shù)儲(chǔ)備和建造能力，通過強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，從機(jī)械裝置到焊接工藝，我們開展了一次又一次的技術(shù)攻關(guān)。”曹學(xué)軍介紹說，在研發(fā)過程中，中集來福士龍口基地聯(lián)合哈焊所、無錫華聯(lián)、中集海工院、中集來福士技術(shù)中心工藝部等組成研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在引進(jìn)激光器的同時(shí)，充分調(diào)研激光復(fù)合焊在高鐵等其他行業(yè)的應(yīng)用情況，借鑒他們成功經(jīng)驗(yàn)。
“比如，激光復(fù)合焊在長縫焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用是我們面對的一個(gè)重要難題，目前，國內(nèi)外主流的激光焊接線的長度都是16米，考慮到未來的發(fā)展以及減少分段制造工作量等因素，我們確定的生產(chǎn)線長度是20米，而鋼板的長度只有12米，要做到20米必須短邊接長，這就涉及長縫焊接的問題。”曹學(xué)軍介紹說，通過深入調(diào)研激光復(fù)合焊接汽車吊吊臂技術(shù)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)深入了解了激光復(fù)合焊在長縫焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用。不過，吊臂焊接相對簡單，是一條直焊縫，而我們的拼板焊接存在短邊和長邊的焊接，甚至交叉焊接，給激光復(fù)合焊的應(yīng)用增添了很大的難度，甚至是“難上加難”。在經(jīng)過幾個(gè)月的論證，更改了十幾次方案，找了許多廠商確定平板的精度后，其最終采用了銑邊機(jī)同時(shí)銑兩張板，而后自動(dòng)對接，使平板精度達(dá)到要求，成功解決了這一難題，大大提高了生產(chǎn)效率。
在項(xiàng)目研發(fā)過程中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)“5+2”“白+黑”已經(jīng)成了慣例；連續(xù)幾天的封閉技術(shù)方案評審是“家常便飯”；成員幾乎都變成了“空中飛人”；有時(shí)為了確定一個(gè)小的技術(shù)細(xì)節(jié)，驅(qū)車幾個(gè)小時(shí)在第一時(shí)間向?qū)＜艺埥?。這個(gè)項(xiàng)目也成了中集來福士總裁辦公會(huì)的“熱門話題”。“皇天不負(fù)有心人”，也不負(fù)“苦心人”，這一切的辛苦都得到了回報(bào)。尹巖太介紹說，這條激光復(fù)合焊生產(chǎn)線不僅取得了海工裝備及高技術(shù)船舶用激光電弧復(fù)合焊接關(guān)鍵技術(shù)的突破，打破了國外公司的壟斷，成功解決了焊接接頭質(zhì)量、焊接變形及應(yīng)力控制、焊接效率等技術(shù)難題，還梳理完成了海工裝備及船舶用激光-電弧復(fù)合焊接系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)方案。
“雖然現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)成功應(yīng)用，但是這條‘取經(jīng)之路’并不平坦。作為國內(nèi)第一家在激光復(fù)合焊接線領(lǐng)域‘吃螃蟹’的企業(yè)，我們沒有這方面的專業(yè)人才積累，也沒有任何成功的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，只能‘摸著石頭過河’。”王文舉介紹說，激光復(fù)合焊接線成功應(yīng)用的背后是中集來福士集全廠之力的支持和一支優(yōu)秀研發(fā)團(tuán)隊(duì)的默默付出。通過“走南闖北”的學(xué)習(xí)和調(diào)研活動(dòng)，中集來福士研發(fā)團(tuán)隊(duì)先后考察了十余家船廠、十余家設(shè)備廠商和科研單位，參加了多次高效焊接交流和科研活動(dòng)，深入了解了激光技術(shù)在船舶行業(yè)的發(fā)展趨勢和應(yīng)用以及薄壁板結(jié)構(gòu)激光焊接系統(tǒng)和應(yīng)用，并最終確定了融合哈焊所的焊接技術(shù)、無錫華聯(lián)平面線技術(shù)，走產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的研發(fā)路子。
核心技術(shù)握在自己手里
現(xiàn)在，這條激光復(fù)合焊接線已經(jīng)成了邢俊健的“心頭好”了，對于各種優(yōu)異的表現(xiàn)更是“如數(shù)家珍”：實(shí)現(xiàn)了拼板縫的單面焊雙面成形，免除了大幅面鋼板使用起重機(jī)進(jìn)行翻身的工序；完成了平面流水線工藝再造，用高技術(shù)替代了傳統(tǒng)弧焊低效生產(chǎn)方式，極大地縮短了平面分段建造周期；節(jié)省了三分之一建造工時(shí)，生產(chǎn)效率提高40%。對于這條激光復(fù)合焊接線的表現(xiàn)，邢俊健用了“優(yōu)秀”來評價(jià)。
作為研發(fā)隊(duì)伍中激光焊引進(jìn)、轉(zhuǎn)化、研發(fā)方面的核心專家，曹學(xué)軍對激光復(fù)合焊生產(chǎn)線的評價(jià)是“世界先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先”。從某種程度上講，這條激光復(fù)合焊生產(chǎn)線的技術(shù)含量和水平與意大利芬坎蒂尼船廠、德國邁爾船廠生產(chǎn)線不相上下，激光器的功率甚至還要更高，而成本卻只有從國外購買同類設(shè)備成本的三分之一?！案匾氖牵@條激光復(fù)合焊生產(chǎn)線的核心技術(shù)是掌握在我們自己手里的。”曹學(xué)軍說。
中集來福士龍口基地的激光復(fù)合焊接線也得到了船東和船檢的高度認(rèn)可。CCS現(xiàn)場驗(yàn)船師表示，這條焊接線的應(yīng)用不僅大大提高了焊接效率，也讓焊接質(zhì)量滿足要求，為薄板焊接提供了一種新的解決方案和思路。激光復(fù)合焊是一種前沿的焊接方法，目前，我國在激光復(fù)合焊在船舶行業(yè)的應(yīng)用還沒有出臺(tái)統(tǒng)一的規(guī)范。中集來福士研發(fā)的國內(nèi)首條投入應(yīng)用的激光復(fù)合焊接線，通過項(xiàng)目的驗(yàn)證和大量數(shù)據(jù)的積累，能夠?yàn)榻窈髧以谶@方面標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的出臺(tái)提供豐富的經(jīng)驗(yàn)和翔實(shí)的數(shù)據(jù)，并促成標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的制定。
“最開始的時(shí)候，除了我們自己，很多人都不相信我們能夠做成這件事?！蓖跷呐e表示，對中國船舶行業(yè)來說，激光復(fù)合焊接肯定是未來的發(fā)展方向，他們只是為我國在這一領(lǐng)域的發(fā)展“打了個(gè)樣兒”。他認(rèn)為，不僅要滿足現(xiàn)在的需求，更要布局未來，這條激光復(fù)合焊接生產(chǎn)線還有很大的潛力可挖，比如應(yīng)用在分段建造、智能化的提升空間上等。接下來，他們還將致力研究激光切割機(jī)、激光除銹機(jī)、激光機(jī)器人焊接、機(jī)器人涂裝以及對不同金屬材料的激光焊接等前沿技術(shù)在造船和海工裝備領(lǐng)域的應(yīng)用，為今后中集來福士更好地實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級(jí)、取得更大的突破夯實(shí)基礎(chǔ)。
