当修船遇上激光,产业升级有了重要可选项!

  随着激光技术在传统工业应用逐渐增多,修船行业正在积极探索应用激光技术替代相关工艺。激光清洗和激光熔覆,就是目前最具发展前景的两个应用领域。不过,业界人士认为,这些新技术要实现全面替代同样存在不小的困难。找准切入点,推动协同创新,是加快修船行业应用激光技术的有效途径。

  激光清洗已经实现商用

  据介绍,激光清洗技术是一项基于激光与物质相互作用效应的新技术。激光器发射的光束被需要进行处理的表面上的污染物层吸收。大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体(高度电离的不稳定气体),进而产生冲击波,冲击波使污染物变成碎片并被剔除。

  友联船厂(蛇口)有限公司创新发展研究中心主任刘鹤介绍说,相比机械摩擦、化学腐蚀、喷砂、超声波等传统工业清洗工艺,激光清洗具有不损伤基材、无油污、低噪音、可实现精确定位清洗、激光源使用寿命长、无药剂和耗材、自动化程度高等特点,能够满足除锈、除漆、除油、除积碳、除氧化层附着物等修船生产需要,适用于金属、陶瓷、玻璃、复合材料等各类基材。

  自2017年年初开始,为加快推进绿色修船,招商局工业集团旗下船企与激光清洗高科技企业开展战略合作,通过联合研发、知识产权共享的方式,研制船舶专用激光综合清洗系统,共同推进激光清洗技术的应用。截至2018年12月,200瓦、500瓦、1000瓦产品已经发布,实现了产品系列化、枪头系列化、出光多样化,在冷却、光纤传输、自动化配套等方面形成了丰富的定制化方案。这些设备在机电车间进行了反复试验,涵盖了20种应用场景以及8种形状零件。除碳钢深锈的清除效率较低、激光无法照射的孔腔难以清洗外,激光清洗几乎可以全部胜任其余清洗任务。

  激光熔覆应用还可扩展

  据上海交通大学机械与动力工程学院副教授邓琦林介绍,激光熔覆技术是通过在受损的零件表面添加新的合金粉末,并利用高能密度的激光束使之与零件基体熔合在一起,在零件表面形成与其为冶金结合的熔覆层的技术。与电镀、喷涂工艺相比,激光熔覆修复的零件变形小、结合力强、材料选择范围广,涂层性能好,无废气、废水、废渣排放。

  目前,激光熔覆技术在修船行业中主要用于柴油机、推进系统中工件和其他泵、阀、轴的修复。广州泰格激光技术有限公司高级项目经理张红亮举例说,船用曲轴形状不规则、工况复杂、造价昂贵、制造周期长,轴颈磨损、裂纹、擦伤、腐蚀、烧伤是其常见损伤。在通常的修复工艺中,降级使用(加厚瓦)会造成输出功率降低,电镀工艺不符合环保要求,喷焊工艺容易造成变形,镀铁工艺会造成不可重复修复。激光熔覆技术则不存在以上这些问题。

  展望激光熔覆技术在修船中的应用,张红亮表示,激光表面改性强化、激光现场修复、激光高速熔覆、激光3D打印还有扩展的空间。例如,利用功能材料可实现工件表面性能的定制,完全改变零件的表面性能,以“再制造”理念大幅延长修复后的产品使用寿命。

  协同创新加快应用步伐

  应用激光技术,无疑是修船产业升级的一个重要可选项。业界人士分析,中国修船企业的外部环境发生改变,环境保护和职业健康等相关法规对修船企业的要求日趋严格。中国修船行业的环保警钟再次敲响,国内修船企业面临着巨大的环保整改压力。2017年,以安徽省为例,该省191家修船企业中,已拆除资质手续不全、设施设备陈旧、技术工艺落后的企业94家,停产退市的企业7家,而剩余的90家企业也在努力抓紧整改。

  不过,应用激光技术也存在许多障碍。“只有在传统工艺无法完成修复时,船企才会想到将部件送往相关激光技术企业修理。”业界人士举例说,由于激光技术的成本高、船企业务量少且不稳定,激光熔覆的加工价格对船企来说“高不可攀”。另外,应用激光技术还需要解决一些技术问题,如提高效率、实现车间现场加工等。

  业界人士建议,推动建立产业技术创新联盟,是加快修船行业激光技术应用的有效手段。形成船东、船厂、服务商、设备商、材料商和研究院所等各方联合开发、优势互补、利益共享、风险共担的技术创新平台,才能共同突破产业发展的技术瓶颈。同时,要找准激光技术和修船生产的切入点、结合点,掌握核心技术,建立标准及规范。

  技术创新应鼓励多样化发展

  近年来,面对日益严峻的环保挑战和激烈的竞争压力,修船企业大力开展技术创新活动,努力培育发展新动能。新型环保水雾喷砂除锈、超高压水除锈、激光清洗等技术和设备均已取得不错的应用效果。在满足自身生产需要的同时,相关修船企业还须以新技术、新设备商用为目标,努力推动修船行业的技术进步。可以预见,未来针对一项传统工艺的技术创新将越来越多。鼓励创新行为多样化,多种技术路线并行,是当前修船技术升级关键期的必由之路。

  首先,修船企业创新行为本身就具有多样性。有实力的修船企业研发全新的工艺和设备,并不是随机或空想确定一个突破方向,必然依赖已有的经验和条件进行决策。由于各自情况不同,修船企业中会产生多种技术路线。例如,解决干式喷砂所带来的环保问题,完全不用磨料的超高水除锈和水雾、磨料相结合的水雾喷砂除锈都具有独到之处。强化和突出企业技术创新的主体地位,就应当鼓励修船企业因地制宜、多点突破。

  其次,技术创新的一个重要特点,就是结果的不确定性。修船企业当前的主流工艺和技术,是数十年来不断演化和发展的结果。其间,有的技术和工艺被淘汰,有的则被广泛使用并持续改良。在工艺和技术迫切需要出现颠覆性革新的情况下,多样化的技术升级路径可以为修船产业整体技术的跃升留出更大空间。真正能够为修船企业提升竞争优势的工艺和技术,必将释放出强大的生命力。

  当然,修船行业技术创新应避免低效率的重复投资。目前,相关技术创新活动多为修船企业联合外部专业设备商的个体行动。由于行业信息沟通和协调工作不足、基础和共性技术研究薄弱等原因,这些研发投资存在效率不高、重复投资的可能。从市场空间来看,修船行业新技术、新设备的应用规模有难以打破的“天花板”,向其他行业渗透也难度不小。因此,要举全行业之力,推动基础性、关联性、系统性工作的开展。例如此前行业组织发布《关于绿色修船的科技大纲(建议稿)》,就是促进技术创新的有效举措。

 
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