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中国造船业新周期激光切割有望提前到来
发布时间:2021-10-29 13:54:18 分类:行业资讯 点击量:

据有关机构统计,2021年前三季度超350家船东下单造船,按载重吨计,同比增长220.8%,占全球新接订单量的51.84%。对此,光大证券分析师认为,多重因素叠加,造船业新周期有望提前到来。

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图1)

造船完工量、新 船订单 量和手持订单量三大指标 是业界衡量造 船 工业发展规模与实力的重要依据,之前 三大指标全球**一直被日本或韩国所占据 。
2010年中国首次跃居世界**,但是在新船订单方面, 2018年、2019年又被韩国反超。

2020年中国船舶工业逆势上扬, 实现全面的突破, 在造船完工量、新船订单量和手持订单量三大指标方面实现了全球**的市场份额,特别是中国造船工业在各个船型上都有斩获,彰显了中国船舶工业极强的韧性和坚实的工业基础。

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图2)

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图3)

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图4)

数据 显 示 ,2021年 上 半 年 全 球 新 造 船 成 交 量 达 到7497万载重吨,同比增长了222%。中国造船业三大指标造船完工量、新接订单量、手持订单量以载重吨计分别占世界总量的44.9%、51.0%和45.8%,市场份额在全球继续保持着领先态势。

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图5)

2021年前三季度,国际造船市场行情向好,全球累计签约新船订单1404艘、9960万载重吨,按载重吨计,同比增长174.7%。
9月份,新船需求仍较为旺盛,全球签约订单133艘、781.6万载重吨,按载重吨计,环比增加50.2%,同比增加128.7%。短期内全球新船需求仍将较为活跃,预计全年新船成交量将达1.2亿载重吨。

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图6)

作为世界前三的造船大国,中国造船行业处于长期的劳动密集型生产模式。众多熟练工人和低廉工资,以及促进就业政策,导致船舶企业升级生产设备,提高制造自动化、智能化水平的动力不足,进而影响我国造船企业核心竞争力。

面对中国船舶制造出现的问题,我们要结合中国先进制造的模式,开展船舶智能制造关键技术研究,有效地提高生产效率、提升产品质量,促进我国船舶行业向智能化转型发展,增强我国造船企业的竞争力。

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图7)

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图8)

造船行业对钢材的消耗主要以中厚板为主,常用材料型号为:2C、3C、4C、5C等专用碳素钢及12MnC、16MnC、15MnTiC、14MnVTiReC等专用特种钢。普通船只对切割精度要求不高,但大型船只,例如集装箱船、LNG液化气船、大型邮轮等船只的建造均属于“精度造船”,对切割精度有更高要求。

船舶行业船体板 材零件下料方式主要采用火焰切割、等离子切割、剪切加工以及激光切割。钢板厚度范围:2.5mm~50mm, 20mm以上合金钢、不锈钢厚板主要采用等离子切割,碳素结构钢采用火焰切割,还有一部分采用剪切加工,但这些加工方式存在割缝宽、切割精度差,容易产生有害气体, 对环境造成的污染较大等问题。

在“精密造船”领域,激光切割会有更大的优势,它弥补了火焰切割与等离子切割割缝宽、切割精度差,易产生有害气体,环境污染大等缺陷。通过激光切割的船用钢板,割缝质量好,切口面垂直性好,无挂渣,氧化层薄,表面光滑,无需二次加工,可直接焊接,且热变形小,曲线切割精度高,减少配合工时,实现无障碍切割高强船板。这为造船业的原料质量提供了保障,从而减少装配的工作量、装配周期、材料与人工成本浪费。

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图9)

激光束可以聚焦成很小的光点, 同尺寸板材, 激光切割比等离子切割、火焰切割的割缝更小。等离子切割割缝5-6mm, 激光切割割缝则在1.5mm左右, 可节省6%-9%的材料。

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图10)

油 船、集装箱船等大型 船舶的甲板、肋板、肘板、肋骨、船侧外板等配件所需的板材厚度均在10-40mm之间, 且船舶制造的部分厚板原料为了方便后期焊接的坚固性,还需要切割成坡口。

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图11)

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图12)

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图13)

目前,在国内的船舶行业中,激光切割并未占据主导地位。主要原因在于激光切割的大型设备不适合船舶行业的制造特点,如现场施工、分段作业、工作环境复杂等等。不过随着激光加工系统装备技术的提高,后期有望会逐步打开造船市场空间,激光切割在船舶制造行业的大规模普及也指日可待。

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图14)

除了原料的切割外,焊接也是船舶加工制造以及船舶工业发展中的一项关键技术,焊接工时约占到建船总工时的30%~40%,而焊接费用则占整个船体造价的30%-50%,焊接效率和焊接质量将直接影响到船舶加工制造的生产周期、成本费用以及船体质量等。

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图15)

与传统焊接相比,激光焊接可以进行更加精准深入的焊接, 能够迅速形成型材,且对焊接环境要求低, 能在空气中直接焊接,焊接方式更灵活安全,可焊接传统方法难以焊接的部位,因此成为现代船舶制造的热点研究工艺。


大型豪华邮轮、高速滚装渡轮和军用舰艇的船舱和甲板等上层建筑结构复杂,大量采用薄板及各种合金材料,采用传统焊接方式容易发生翘曲和变形,约25%的工作量是对船板整形和锤平,以达到要求的平整度和曲率。而激光焊接可以显著降低焊接变形,12m船板的长度公差在0.5mm以内,焊接效率也可以得到大幅提升。

传统焊接工艺焊接10mm以上钢板需要打坡口填充焊料才能达到焊接要求,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满, 成本高,焊接时间长,焊缝平整度差,牢固性一般。若使用万瓦激光-电弧复合焊,20mm以下的钢板不需要开坡口即可完成焊接,20mm以上钢板只需要开传统坡口角度的四分之一即可,大大压缩坡口间隙,成本更低,且效率可提高6-10倍,实现生产效率和制造精度的双重提升,牢固性也更强。

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图16)

造船业整体的体量是非常大的,但因其材料的特殊性和工艺的复杂性,引入激光焊接的量还不大。目前,在船舶制造业中,激光焊接还处于初步探索替代传统焊接的进程中。随着激光焊接技术和工艺的持续深入钻研,未来可应用的范围和场景必将得到有效拓展。

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图17)

清理工作是船舶工业中的一个非常重要的加工成形技术,在焊接前后和涂装前均有大量的清理工作。清理工作的质量也在一定程度上决定了焊接和涂装质量。
传统的清洗技术主要有人工打磨、喷砂、高压水冲洗、化学清洗等,广泛应用于船舶的涂装、焊接等工艺中。但是,传统清洗技术劳动强度大,污染严重,职业病危害大,对施工人员十分不友好。激光清洗技术具有对基底无损伤,微米级精准控制,节能环保等众多优势,因此成为船舶制造的研究热点。

中国造船业新周期激光切割有望提前到来(图18)

船用材料种类繁多,激光清洗作为一种新兴技术,对相应材料的工艺研究尚不够全面和深入,在相应的规范和标准方面也有所缺失。但近年来这些问题都得到了极大改善,船舶领域技术人员已逐步开展了激光清洗的工艺和应用方面研究,得到了大量的试验数据。相信不久的将来,这些试验数据可以形成相应的工艺数据库指导激光清洗在船舶工业领域的应用。


         激光加工技术作为助推智能制造的先进工具和手段,现已被欧美及日本主要的大型船厂大量采用。中国要实现船舶工业的高质量发展,必需推动智能制造与船舶行业相互适应、融合,让智能制造在船舶行业落地生根,推动我国船舶建造与船舶产品早日达到世界领先的一流水平,提高中国船舶的国际竞争力!文章来源创鑫激光!


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