造船巨头出手,焊接速度提高五倍!三星重工开发出LNG船激光高速焊接机器人

材变 2023-09-25
2164 字丨阅读本文需 5 分钟

为应对前所未有的LNG船手持订单量,提高建造效率,当地时间周四,韩国造船巨头三星重工(Samsung Heavy Industries)宣布,公司已开发出应用出海事领域的一款激光高速焊接机器人,该技术预计能够大幅改善LNG运输船液货舱薄膜面板焊接速度。

关于韩国三星集团

造船业是一个国家工业发展的重要标志,不仅需要科学技术,还需要大量的资金投入 。1973年,韩国三星集团开始投资造船业,并创建了三星重工造船厂,当时造船公司有10000多名员工,工厂占地面积6000多亩,经过不断的投资和发展,直到1999年,韩国造船业成功超过其他国家,成为全球最大的造船国。三星重工造船厂在韩国造船业中占有非常重要的地位,他的造船经验和技术为韩国出口了多艘大型集装箱船到世界各地。

韩国引领全球LNG船市场

(一)韩国政府全力扶持国内LNG船发展

韩国LNG船在短短几十年内从无到有再到全球领先,离不开政府的全力支持。这种支持一方面表现在政府支持本国企业“吃螃蟹”。韩国船企起初LNG船订单多数由政府加持下获得。另一方面,韩国政府通过“政府出资支援”措施推动大、中、小型造船企业和船舶配套企业参与 LNG船的研建,即大型船企提供技术帮助,中小船企和配套企业则研发制造各种配套部件。同时,韩国政府还通过资金加持推动“产学研抱团”的方式助力推进LNG船核心技术国产化。第二代LNG船液货围护系统“KC-2”就是在此背景下开展的核心设备国产化项目,有望打破法国GTT公司薄膜型液货围护系统在该领域的垄断地位。

(二)韩国三大船企占据全球LNG船市场主导地位

在全球具备LNG船建造能力的船企中,韩国船企占据了绝对主导地位,其中大宇造船、三星重工、现代重工更是长期占据全球十大LNG船造船厂前三位。这三大船企LNG船研发起步早,在积极开展技术引进吸收的同时重视技术创新,取得多个“首次”。其中,大宇造船于2005年开发出全球首艘多功能天然气运输船,具有将液化天然气还原成气体的功能,适用于没有天然气气化终端站的港口。三星重工于2001年成功开发出以电能为推进动力的新一代LNG船,此前在航或在建的LNG船均以柴油机为推进动力。现代重工于1994年建造了韩国首艘LNG船,期间自主研发了自动高电流金属惰性气体焊接机,被公认为一项重大技术成果。

基于长期的技术积累与创新,韩国三大船企几乎包揽了全部大型LNG船订单,占据约70%的市场份额。2022年1~8月,全球共发标111艘LNG船,创历史新高,其中韩国中标83艘,占比高达75%。2020年以来,随着全球脱碳化的推进以及俄乌危机持续带来的全球能源运输格局剧变,全球LNG海上运输量增加,进而刺激LNG船订单激增。近年来,韩国三大船企持续提升其LNG船产能,目前韩国大型LNG船年交付能力达60艘。

(三)韩国拥有LNG船整个产业链高水平竞争力

自开始研建LNG船以来,韩国不仅攻克多项核心技术,实现核心设备国产化,同时重视提升LNG船配套能力。2015年,韩国政府、国企和行业组织联手建立了LNG船配套设备研发试验、验证和认证中心,以支持LNG船配套企业研发新技术与设备。经过多年发展,韩国当前已成为全球LNG船配套能力最完善的国家,其再液化装置、气化设备、电机设备和特种材料均由本国企业自主建造。韩国建造的LNG船配套设备本土化率高、采购价格低、供货及时可保证施工的连续性,有利于缩短建造周期,降低生产成本,从而使韩国LNG船整个产业链形成高水平竞争力。

突破!提速5倍!

为应对前所未有的LNG船手持订单量,提高建造效率,三星重工在造船业界首次开发出了一种能够大幅改善LNG运输船液货舱薄膜面板焊接速度的“激光高速焊接机器人”。

9月21日,三星重工正式发布了这一成果。三星重工表示,与现有的等离子电弧焊接(PAW)方式相比,激光高速焊接机器人的速度最快可提高5倍左右,有望大幅提高LNG运输船的建造生产效率。

LNG液货舱的建造过程主要由隔热材料的安装和薄膜施工组成。其中,直接接触超低温LNG的薄膜面板的施工占据了大部分高难度的焊接工作,因此非常繁琐,需要很长时间。一艘17.4万立方米LNG运输船搭载的4个液货舱的薄膜面板焊接长度达60公里,相当于从韩国首尔到平泽的直线距离。

但由于韩国造船业界很难确保该领域足够的熟练焊接技能人才,而且等离子电弧焊在提高生产效率方面也存在局限性,因此业界要求开发新的焊接技术的呼声一直不断。对此,三星重工生产技术研究中心从2021年开始应用激光焊接的技术特性,开发出了最适合薄膜型货舱焊接作业的高速焊接机器人。

高速焊接机器人有哪些技术突破?

该型激光高速焊接机器人的特点包括:使激光束以一定间隔和速度旋转的摇摆焊接(Wobble);利用离焦量(Defocusing)技术,可以生成广阔的堆焊(Weld)宽度;内置激光位移传感器,可以自动找到弯曲的焊接位置。

在2米长的薄膜面板焊接时,等离子电弧焊需要5分钟左右,而激光焊接的速度却加快到只需1分钟,因此正在成为大幅提高LNG液货舱工程生产效率的革新技术。

据悉,三星重工已在今年8月成功完成了在韩国型LNG液货舱(KC-2C)上应用激光高速焊接机器人的测试,计划在今年年内完成法国GTT的LNG液货舱(MK-Ⅲ)应用测试后,经过订购方的最终使用许可,正式应用于生产。

三星重工生产技术研究中心主任Choi DuJin表示:“激光高速焊接机器人将成为在LNG运输船的核心工程——液货舱制造方面保持压倒性竞争力的核心技术。今后,公司还计划将其扩大应用到超低温液化氢运输船的液货舱。”

近年来,三星重工在全球LNG船订单潮中承揽了大量新船订单,进一步稳固其作为全球最大单体船厂的地位。克拉克森的数据显示,目前三星重工手持订单共计151艘1085万CGT,相当于全球总额的9%,位居全球首位,同时也是单体船厂中手持订单唯一超过1000万CGT大关的一家。

在三星重工的手持订单中,LNG船占据了绝大部分,共计81艘约696.3万CGT,其次则是集装箱船共57艘约341.3万GT,此外还有6艘油船、5艘海工装备和2艘LPG船。三星重工的LNG船手持订单量不仅高居全球第一,而且也创下了三星重工自身的LNG船手持订单量历史纪录。

文章来源: 船员老胡观世界,国际船舶网,全球技术地图

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