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第一、焊接工艺方面的现状。我国船舶焊接工艺发展得很缓慢,以气体保护焊、埋弧焊、普通焊条电焊等为主,其中焊条电焊占据的比例较大,焊接效率比较慢。现在一般使用垂直气电焊接、船用自动化机械化平角焊接技术和逆变焊机、交流焊机、整流弧焊机等设备。在推广应用新技术和新设备方面,我国很小一部分造船厂能够引进分段装焊流水线,采取拼板工位高效自动焊接的新设备和新工艺,它能对船舶上的板材进行拼板和对接,对船体进行平面分段焊接。同时也运用自动或者半自动气体保护焊等工艺,提高焊接效率。
第二、焊接材料方面,现在大部分使用药芯焊丝,其具有焊接飞溅少、焊缝质量高、熔敷效率强等特点,便于自动化、机械化焊接。现在船舶企业通常运用药芯焊丝和CO2焊接技术结合在一起,因为广泛应用CO2保护焊,对焊接材料的使用量也大幅度增加。这也促进了焊接工艺质量的提升、工期缩短以及成本的降低。
3 高效自动焊接技术在船舶企业应用中存在的问题
第一、在焊接工艺上我国存在的问题表现在两个方面:首先的焊接工艺的高效化率、自动化率、机械化率都比较低。很多企业以焊条电弧焊或者半自动焊为主要工艺,而自动化和机械化焊接工艺的应用范围较小,应用水平较差。另外,气保焊和埋弧焊等高效率的工艺在研发以及应用等方面投入的精力较小。其次先进焊接工艺在我国船舶企业还没有得到应用,国外重视对焊接工艺的研究,已经研发出机器人焊接、电弧-激光复合焊接等工艺,而国内才刚刚研究这个领域。科研投入不足是焊接工艺方面的另一个问题。
第二、焊接材料方面我国船舶企业出现的问题有:首先焊接材料普遍存在品种单一的现象。通常以焊条为主,其中高效焊条和专用焊条应用较少,高端焊接材料基本依赖合资企业生产或者直接进口。其次焊接材料的性能急需提高。国内焊接材料特别是高端产品在抗吸潮性、工艺性能以及质量稳定性等方面都有很大的提升空间。
4 解决高效自动焊接技术在船舶企业问题的对策
4.1焊接工艺方面
现在船舶焊接工艺得到快速的发展,机械化、高效化、专用化、自动化、机器人化是解决焊接技术在船舶企业出现问题的最佳对策。
高效化的具体表现为:逐渐降低焊条电弧焊的应用,增加对气体保护焊工艺的使用,并推动高效焊接工艺的研究和开发。例如MAG/MIG双丝焊接工艺、TIME焊接工艺(也叫做大电流高熔覆率MAG法)、带活性焊剂气体保护焊、多丝埋弧焊、变极性离弧焊、埋弧自动焊等工艺。
自动化、机械化就是要推广普及自动化焊接工艺,运用智能型焊接装置、实时监控装置、机器人技术以及激光焊接技术等,提高焊接质量和焊接效率,降低焊接成本。专业化就是在船舶特殊构建和部位,要选择专门的装备和焊接工艺来完成,以达到符合设计要求的目的。
随着平面分段装焊流水线的不断投入使用,机器人焊接技术体现出其他焊接技术难以比拟的、独具特色的优势,为船舶高效自动焊接技术的发展提供更加广阔的空间。
4.2焊接材料方面
首先要调整焊接材料的结构。随着工业化程度的加深,船舶用材的结构在不断调整,传统焊材的使用在逐渐下降中,而药芯焊材和气体保护焊的应用量大幅度增加,埋弧用焊材的用量维持在一定水平,变化不大。
其次增加高效自动焊接材料的研究和开发力度。世界各国越来越重视增强船舶焊接效率,减少建造成本,研发出高效焊材,并推广专用焊条、高效焊条、药芯焊条等焊材。另外铁粉型焊剂、活性焊剂、高速焊剂以及单面焊材等等对埋弧焊材的研究,会促进焊接质量的提高。
最后对焊接材料的发展予以高度重视。现在要求船舶焊接具有高质量,就需要制造出具有良好工艺性能、优异力学性能的焊接材料。美国研发的酸性渣、高韧性、低氢型的药芯焊材系列,在冲击韧性和低氢等方面的工艺性能优越,进而在船舶企业具有广泛的应用。
中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:
近年来,很多国家都将节能、环保作为今后发展的方向,我们国家也不例外。在焊接技术的应用上,我国落后于国际先进水平,因此,在今后的发展过程中,我们应当通过技术创新,提高焊接质量,提高工作效率,坚持节能、环保的发展理念,使我国焊接技术跨上一个新的台阶,步入国际先进水平。
一、节能环保高效技术在焊接中的应用
1.逆变焊机
逆变焊机具有焊接性能好、动特性好、动态反应速度快、质量轻、体积小、焊接速度快、效率高、多功能等优点,因此易于实现焊接机械化和自动化;逆变电源功率因数达0.95以上,总体效率可以达到85%~92%,比传统焊机平均节电25%~60%,空载时电耗只有30~50W,节能效果明显。为了说明逆变焊机的节能效果和优越性,把逆变式弧焊整流器和几种传统的弧焊机主要技术性能指标列于表l,以便对比。
表1逆变式弧焊整流器与传统弧焊机主要性能比较
2.熔化极气体保护焊
熔化极气体保护焊(GMAW)具有高效、节能和便于自动化的特点,是目前用得最多的一种焊接方法也是自动线上和焊接机器人的首选熔焊方法。据不完全统计,在汽车零部件、集装箱和工程机械行业中,基本上全部采用气体保护焊;而一般机械、铁路车辆和重型机械行业的比例都超过50%;在造船、锅炉和金属结构行业由于埋弧自动焊的用量较大,CO2气体保护焊的比例相对较低。随着实践的不断深入,人们发现由不同气体组成的混合气体比用单一气体更易得到好的焊接结果。现在,采用混合气体的趋势越来越强,混合气体的种类也越来越多,探索其在GMAW中的影响规律有着极大的社会效益。
3.智能机器人焊接
近些年,随着模糊控制理论和神经网络控制技术及专家系统理论的发展,模拟焊工操作的智能控制方法已经在焊接过程中成功应用,对焊缝成形的质量取得了较好的控制结果。国内外对遥控技术的研究成果较多,遥控焊接正向着实用化的方向发展。美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。目前,关节式焊接机器人已在汽车制造、航空航天、工程机械、船舶等行业获得广泛应用,但对一些危险、恶劣及特殊环境下,例如航天空间、深海作业、管道内外焊接等,传统的关节式焊接机器人难以完成,为此需要研究发展新型的特种焊接机器人,我国在管道焊接机器人、水下焊接机器人、爬壁焊接机器人、球罐焊接机器人等方面进行了研究,培养了队伍,取得了一批研究成果,在某些技术方面达到了国际先进水平。
4.振动焊接技术
振动焊接技术是在金属焊接的过程中,对被焊件施加振动处理的一项焊接工艺,它起到细化晶粒的作用,在热状态下通过热塑性变形来调整应变而降低残余应力,这样可有效防止焊接裂纹的形成和工件的畸变,提高构件的疲劳寿命,增强焊缝的力学性能,达到提高焊接质量的目的。并且可以省去焊后消应力处理,缩短生产周期,降低生产成本。可以预言,振动焊接的推广和应用必将给焊接生产行业带来巨大的经济效益。大连理工大学的陈源从振动焊接减少焊接变形方面,采用先进的有限元方法进行了计算,论证了振动焊接在控制变形方面的作用;刘峰研究了振动焊接对焊接裂纹的影响,通过理论分析和数值模拟指出振动焊接在防止和减少焊接裂纹方面具有明显的效果。
国外也对振动焊接进行了研究。Tseng研究了焊弧摆动对焊接质量的影响,指出由于摆动的作用,使得焊接速度得以提高有利于焊接凝固,提高焊接区的力学性能。TewariSP详细研究了轴向振动对焊接件拉伸特性的影响,其结论是:经过振动焊接的构件的屈服强度、极限拉伸强度和破坏强度有显著提高。
二、节能环保高效技术在焊接辅助工艺中的应用
1.振动时效
振动时效(VSR)是利用一受控振动能量对金属工件进行处理,以消除工件残余应力。振动时效的显著优点是节能环保、降低成本、缩短周期。与热时效相比,节约成本90%以上,节能95%以上,节约投资90%以上。振动时效快,一般仅需30min,最长不超过1h,而且设备轻便,工艺简单,适应性强,优点很突出。VSR在我国从无到有,现已有几千台VSR设备在我国机床、模具、锻压、航空、发电等行业生产中运行[7]。节能减排效果明显的频谱谐波振动时效技术与传统的热时效相比,振动时效技术节能95%以上,完全克服了以煤为燃料的热时效炉存在的严重污染问题,实现零排放。与传统亚共振相比,频谱谐波振动时效技术的应用覆盖而从原有的23%提高到了100%,并彻底解决了传统亚共振技术噪音大、应用而窄、工艺操作复杂、长期无法纳入企业正式生产工艺问题。推广应用频谱谐波振动时效技术具有很好的经济效益和社会效益。
2.随焊锤击
随焊锤击是在焊接过程中通过实时锤击焊缝及近缝区金属材料从而消除或减小焊后金属塑性影响的一种加工工艺。利用随焊锤击技术能够有效地控制焊接横向及纵向收缩变形,实时调整焊接接头的残余应力分布状态,从而真正实现动态低应力、无热裂、小变形焊接。因此,能节约大量的能源和资金,给国家和企业将带来前景广阔的经济效益和社会效益。
对于不同的试件和焊接条件,应采用不同的焊接锤击参数,但现有的随焊锤击装置存在参数调节困难,个别参数调节不可实现等缺点,所以提出了参数可调的随焊锤击方式。可调随焊锤击方式采用锤击频率控制,保证被处理金属在每次锤击间隔中有充分的时间进行塑性反弹,使之在而内产生两维塑性伸长,释放焊接过程中的残余拉应变,大幅度提高了焊接接头的疲劳强度。锤击力、锤击距离的控制均采用按钮控制,电机调节,使其参数的调整方便可靠,从而保证焊接过程中当焊接材料和焊接条件变化时可随时调整锤击参数,进一步提高焊机的工作效率。
三、结束语
虽然我国在节能环保高效焊接技术应用方而做了大量工作,并取得了可喜的成绩,但与先进国家相比,还有相当大的差距。因此要继续大力推广节能环保高效焊接技术.加强消化吸收引进的高效节能焊接技术,并创新提高,克服总是依赖进口的思想。
参考文献:
【1】卢薇,李之中,马新国.逆变焊机的研究与探讨[J].山西机械,2001
【2】林尚扬,关桥.我国制造业焊接生产现状与发展战略研究[J].热加工,2004
【3】许燕玲,林涛,陈善本.焊接机器人应用现状与研究发展趋势[J].金属加工,2010.
【4】朱政强,陈立功,倪纯珍.振动焊接}_艺的研究现状及发展方向[J].焊接,2003
【5】马晓丽,华学明,吴毅雄.高效焊接技术研究现状及进展[J].焊接,2007
中图分类号 S274 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2015)24-133-05
1 彭阳县概况及水资源现状
彭阳县位于宁夏回族自治区东南部、六盘山东麓,西北黄土高原的东部地带。地理位置处于东经106°32′~106°58′,北纬35°41′~36°17′。县域南北长61.5km,东西宽50.3km,总面积2 532.3km2,耕地11.22万hm2,其中红河流域1.884万hm2,茹河流域7.45万hm2,安家川流域1.89万hm2,占总土地面积的44.4%,林地面积3.31万hm2,草地面积3.83万hm2,其它用地7.18万hm2。现有水浇地0.876万hm2,其中红河流域0.27万hm2,茹河流域0.525万hm2,安家川流域826.67hm2。西连宁夏固原,东、南、北环临甘肃的镇原、平凉、环县等市县,辖12个乡镇,156个行政村。总人口26.65万人,其中农业人口22.67万人,占89.5%;回族7.87万人,占30.0%,人口密度103.9人/km2,是一个以农业经济为主的山区县。交通便利,309国道横穿东西,203省道纵贯南北,宝中铁路跨境而过,等级公路总里程达到1 524km,等级公路密度达到60.3km/100km2。
彭阳县地势东、南、西低,北渐次增高,海拔1 248~2 418m。地形分为北部黄土丘陵区、中部河谷残塬区和西南部土石质山区3个自然类型区,河流有红河、茹河、安家川河3条水系,但年径流量很小,夏季多枯竭。境内气候温差较大,雨量较少,光照充足,无霜期短,降水和温度变率大。春季气温回长快,干旱多风,冷暖变化大,多有倒春寒;夏季短暂,气温适中;秋季雨量较多,降温快,霜冻早;冬季长,严寒干燥。四季交替变化不明显。年平均气温7.4~8.5℃,降水量350~550mm。无霜期140~170d。属典型的温带半干旱大陆性季风气候,干旱、冰雹、霜冻等自然灾害频繁。
彭阳县多年平均降雨量为450mm,年降水总量11.59亿m3;水面蒸发为850mm,干旱指数为2,属半干旱地区;降水量在时空上分布不均,主要集中在7~9月份,且多以暴雨形式出现,约占降水量的60%,农作物生长期降水量只占年降水量25%。县境内水资源总量为12 770万m3,其中红河流域2 550万m3,茹河流域7 350万m3,安家川流域2 870万m3;其中地表水资源量为9 820万m3,地下天然水资源量为3 830万m3。可开采量为2 950万m3,其中红河流域1 100万m3,茹河流域1 630万m3,安家川流域220万m3,占全县水资源总量的77.53%。多年平均输沙模数5 973t/km2・a,水资源短缺是经济发展的制约因素。
彭阳是一个水资源十分贫乏的地区,人均水资源量为506m3,为黄河流域750m3的67%,不足全国平均值2 200m3的23%。耕地平均占有水资源量为75m3/667m2,是黄河流域平均值的1/5和全国平均值的1/27。旱灾也由单纯的影响农业生产发展到对国民经济和社会发展的各个方面都带来不同程度的影响。严重的干旱缺水不但制约了当地经济社会发展,而且使保障当地群众基本生存条件之一的饮水问题也变得相当困难。
2 集雨补灌旱作节水农业持续增产技术
旱作农业持续增产的核心问题是最大限度地提高农田水分利用率。为了提高旱作农业的效率,高效利用有限的降雨资源,笔者在对多项旱作节水农业技术进行试验研究、示范的基础上,根据黄土丘陵沟壑区的具体特点集成了干旱半干旱集雨补灌旱作节水农业持续增产技术体系。
2.1 五墒耕作、蓄水保墒
2.1.1 五墒耕作 土壤是储藏水分和养分的天然载体,降水、地表水和地下水只有转化为土壤水才能被作物利用。蓄水保墒耕作技术是干旱缺水地区最重要的防旱抗旱措施,最大限度地利用土壤水是节水农业的主要途径。“五墒耕作法”是一种融蓄水与保墒为一体的抗旱耕作技术,是旱作节水农业技术的基础内容,防旱增产效果明显,其核心是适墒耕作,其内容为“早耕深耕多蓄墒,过伏合口保底墒,雨后耙耱少耗墒,冬春打碾防跑墒,适时早播用冻墒”。据测定,深耕20~28cm比浅耕12~15cm土壤容重降低0.02~0.11g/cm3,孔隙度增加2.7%~7.5%,0~30cm土层含水量提高1.4%~10.3%,土壤速效N、P分别增加27.8%~31.4%和32.6%~136.8%,地温提高0.7~1.0℃,每1g土壤微生物从5.1万个增加到8.3万个,小麦、糜子分别增产11.2%和14.6%。冬春打碾的冬麦地早春土壤表层含水量为13.5%,越冬保苗率为67.4%,未打碾的土壤含水量为10.0%,越冬保苗率只有57.1%。春小麦在适期播种范围内趁土壤返浆期抢墒于3月10日早播的比3月20日播种的增产5.0%,比4月9日播种的增产31.7%。
2.1.2 深耕蓄墒 一般宜在伏天和早秋进行,春季要尽量避免深翻。对于“一年一熟”小麦、胡麻或豆类后休闲的农田,要及早进行伏深耕或深松耕,一般耕深以20~22cm为宜,有条件的地方可加深到25~28cm,深松耕深度可至30cm。同一块地可每2~3a进行一次深耕,期间进行少耕或免耕,以保证最大限度地减少土壤水分蒸发。过伏后降雨明显减少,要及时耙耱合口收墒,形成“上虚下实”的耕作层。秋作物收获后,进行秋深耕时,必须边耕边耙耱,防止土壤跑墒。早春耙耱保墒或雨后耙耱破除板结,耙耱深度以3~5cm为宜,耙耱灭茬的深度一般为5~8cm。播种前耙耱,其深度不宜超过播种深度,以免因水分丢失过多而影响种子萌发出苗。镇压一般是在土壤墒情不足时采取的一种抗旱保墒措施,土壤过干或过湿都不宜采用。土壤过干进行镇压,不仅压不实,反而会更疏松,容易引起风蚀;土壤湿度过大时镇压,容易压死耕层,造成土壤板结。冬季地面坷垃太多太大,容易透风跑墒。在土壤开始冻结后进行冬季镇压,压碎地面坷垃,使碎土比较严密地覆盖地面,以利于冻结聚墒和保墒。播前、播后镇压,使土壤下层的水分沿毛细管移动到播种层上来,以利种子发芽出苗。在黄土高原雨养旱作农业区的干旱、半干旱地区的水平梯田、塬地、台地等坡度不大于3°地区都可以采用。
2.2 以肥调水、水肥耦合 “以肥调水”的关键是培肥地力,包括有机与无机配合增施肥料培肥、粮油作物合理轮作培肥、粮豆粮草轮作培肥以及留高茬还田培肥等措施。采取改春施肥为秋施肥,改浅施肥为分层施肥,改“重N轻P”为“稳N增P”。推行N、P配合重施秋肥,多施基肥,适施种肥,补施追肥及有机肥和无机肥相结合,以无机促有机的施肥路线。以肥促根,增加根系综合活力;以根促壮,保证水分和养分的吸收,达到提高水分利用效率、增产增收的效果。彭阳县是典型的旱作农业区,不能有效地利用降雨就没有农业生产的发展。留住天上水、保住土壤水、合理调配水、有效利用水是当地农业生产发展的基础。“以肥调水”、“以肥促水”的水肥耦合技术,把水变成了庄稼的“复合水溶剂”,既节约了农业生产成本,又提高了肥水的利用效益。“以肥调水”,结合梯田建设、深翻土地、少耕免耕、镇压保墒、中耕除草、合理施肥、秸秆还田技术的应用,建立土壤培肥技术体系,是增加土壤水库扩蓄增容,发挥其它节水技术措施作用的基本保证。在干旱和少P条件下过量施用N,会对作物产量造成负面影响。试验研究表明,合理配方施肥可以明显增加水分利用效率,提高水分转化效率。另外,应注意粮草轮作、根茬还田,改进土粪积造方法,加深土壤耕作层,合理增施化肥。
2.3 调整结构、合理轮作 以水窖集流节灌技术为发展旱作节水农业的突破口,扩大耐旱稳产型的马铃薯、玉米等大秋作物和糜子、谷子、荞麦、葵花等秋杂作物的种植面积,扩大经济作物和豆类牧草的种植面积,实行粮油、粮草轮作的农牧结合模式。压夏扩秋后,玉米、马铃薯、葵花和秋杂粮的面积增加。应把玉米、马铃薯、小杂粮和苜蓿纳入轮作周期,对新的合理的轮作体系进行研究。
2.4 立体复种、减灾稳产 在彭阳县,春季干旱少雨,水分和热量条件有限,因此,应充分利用“一季有余、两季不足”的热量条件,实行以间作套种为主体的立体复合种植。以马铃薯和玉米为纽带,推行稳产型立体复合种植模式,提出并构建夏粮与秋粮、粮食作物与经济作物、高秆作物与矮秆作物、耗地作物与养地作物等多种立体复合种植模式,使复合群体有效地适应以旱为主的复杂气候条件,实现夏秋互补,耐旱作物与高产作物相得益彰。这样,既能充分利用当地光热和土地资源,较好地利用降雨,使耕地地表绿色覆盖期延长,减少土壤水分蒸发和水土流失,增加产值,同时也大大增加了作物收获的保险系数,达到旱年减灾稳产保收,丰水年双双增产的目的。发展立体复合种植,以马铃薯和玉米为纽带进行组合,包括胡麻/马铃薯、冬小麦/马铃薯、(草)豌豆/马铃薯等;以玉米为纽带的组合包括豌豆/玉米、冬小麦/玉米、西葫芦/玉米等。
2.4.1 胡麻/马铃薯 胡麻套种马铃薯可以充分利用光热资源,合理分配降雨,实现稳产增收。生长前期,管理以胡麻为目标,覆膜的垄面起到田间微集雨的效果。管理后期以马铃薯为目标,垄上种植可以防止秋雨造成的土壤过湿烂薯。胡麻收获后可以在沟内免耕种植豆科绿肥,增加土壤有机质含量,达到培肥地力的目的。胡麻套种马铃薯时,沟种胡麻带宽60cm,种植4行;垄覆膜种马铃薯带宽60cm,种2行。垄面高12~15cm,垄面要耱光,垄起好后再切两边线后形成覆膜带型。覆膜时将两边地膜紧靠切面压紧,不能让地膜平覆,否则将影响播种,播种行应紧靠沟边沿。也可以使用“2BMC-2型覆膜侧播机”机播胡麻,马铃薯待到适宜的播种期再人工种植。胡麻适宜的播期为4月上、中旬,较4月下旬播种增产12%~28%。马铃薯在4月下旬至5月底以前播种,力争早播。
2.4.2 (草)豌豆/马铃薯 沟种(草)豌豆带宽60cm,4行,垄种马铃薯带宽60cm,2行。覆膜要求同胡麻套种马铃薯。
2.4.3 冬小麦/马铃薯 覆膜要求同胡麻套种马铃薯。沟垄比冬小麦∶铃薯=60∶60,借秋雨人工或用“2BMC-2型覆膜侧播机”种植冬小麦,春季膜上种植2行马铃薯。冬小麦收获前管理以冬小麦为主;冬小麦收获后免耕复种豆科绿肥。
2.4.4 豌豆/玉米 沟种豌豆带宽60cm,4行,垄覆膜种玉米带宽60cm,2行。
2.4.5 冬小麦/玉米 覆膜要求同胡麻套种马铃薯。沟垄比冬小麦∶玉米=60∶60,借秋雨人工或用“2BMC-2型覆膜侧播机”种植冬小麦,春季膜上坐水种植2行玉米。冬小麦收获前管理以冬小麦为主;冬小麦收获后免耕复种豆科绿肥。
2.4.6 西葫芦/玉米 玉米带宽110cm,膜宽60cm,使用早熟品种(利马12号),膜侧种2行;西葫芦膜上种1行。
2.5 应用抗旱优良品种 根据彭阳县气候特点,调整作物结构与布局,推广课题研究已筛选出的抗旱新品种、新组合。发展玉米、马铃薯、荞麦、谷子、糜子、葵花等需水规律与降水特征相吻合的耐旱作物,更新冬小麦、胡麻、豌豆等品种,增强总体抗旱耐旱能力,建立健全种子推广、销售、服务体系,真正让农民能买到好种子。
2.6 化控抗旱、抑制蒸发 在提高逆境成苗、保墒和抑蒸减耗、提高作物水分利用率的化学调控技术试验,已初步形成了以保水剂为基质的多功能复合包衣剂拌(浸)种抗旱播种、逆境成苗技术;农作物需水关键期喷施黄腐酸类抑制蒸腾剂,抑蒸节流减耗技术;农田喷施土壤保墒及结构改良剂减少土壤水分蒸发技术等相互配套的旱地作物抗旱增产化学调控技术,已在一些作物上大面积示范应用。在马铃薯生育期内使用聚丙烯酸钠盐处理,WUE可以提高25%左右。
2.7 节水栽培,高效利用降水 在建立土壤扩蓄增容抗旱耕作技术、土壤培肥技术、良好的农田生态、减灾稳产保收、种子繁殖推广和化控抗旱技术的基础上,通过田间微集雨叠加利用技术、二元覆盖保水技术、水窖集雨补灌技术的应用,建立高效利用天然降水的农业节水栽培技术体系,实现降水资源的时控调配和叠加利用。
2.7.1 田间微集雨叠加利用技术 中、小尺度降水,采用田间微集水技术,能够提高降雨量产流入渗效率,依靠径流增加土壤贮水量。微集流膜侧种植时,单次降雨≥5mm即可产生有效径流;微集流膜沟种植时,单次降雨≥3mm即可产生有效径流。利用微集流种植技术种植667m2面积的作物,降雨产流增渗量相当于容量50~70m3的水窖集雨蓄水量的总和。
2.7.2 覆盖保水技术 在旱作农田水分平衡中,降水是土壤水分的主要来源,而蒸发、蒸腾、径流、渗漏是土壤失水的主要形式,在水平梯田,尤以土壤蒸发对土壤水分的损耗最为严重。旱地农业蓄水与保墒关系密切,蓄水与保住土壤水分在旱作农业中的地位同等重要。通过地膜、可降解地膜和液态地膜等新型节水覆盖技术研究和玉米地膜秸秆二元覆盖(垄面地膜覆盖、垄沟秸秆覆盖)技术研究认为:二元覆盖是一种极有效的保墒措施,可减少土壤水分蒸发,阻止水分径流,提高增加土壤入渗,增加土壤水库贮水量,抑制土壤蒸发,涵养土壤水分。种植地膜玉米时,借雨施肥起垄,垄背成弓型,垄宽60cm,沟宽40cm,覆膜后注意在膜上隔5cm左右压一土带,防止大风把地膜撕毁。在距垄边10cm处玉米种植带开一宽10cm,深8cm的沟后覆膜。每667m2用麦草500~650kg,均匀平铺在垄沟内,压厚约1cm土防止被风吹走。
2.7.3 集雨补灌技术 根据作物的需水量、示范区的降雨量(图1),制定了主要作物的补灌方式及补灌水量。玉米全生育期灌水2~3次,其中6月中旬灌溉1次、7月20日左右灌溉1次、8月15日左右灌溉1次。可采用穴灌、沟灌、隔沟灌溉。沟灌次灌水量20m3/667m2,全生育期补充灌水40~60m3/667m2;隔沟灌溉次灌水量10m3/667m2,全生育期补充灌水20~30m3/667m2;穴灌次灌溉水量3~5m3/667m2,全生育期补充灌水10~15m3/667m2。马铃薯每667m2栽植3 000~5 500株,种植采用坐水种,灌水量0.5~1kg/株,灌水量1.5~5.5m3/667m2;全生育期灌水2~3次,采用隔沟灌溉或沟灌,隔沟灌溉次灌水量15m3/667m2,全生育期补充灌水30~45m3/667m2;沟灌次灌溉水量30m3/667m2,全生育期补充灌水60~90m3/667m2。向日葵坐水种植1~2kg/株,现蕾期灌头水、开花期灌2水、灌浆期灌3水,采用沟灌,次灌水量20m3/667m2,全生育期补充灌水60m3/667m2。果树全生育期灌水3~4次,采用穴灌。每次灌水在果树四周开挖灌水穴4个,每穴灌水5~10kg,每株灌水20~40kg,全生育期每株果树灌水60~160kg。
机修梯田应提倡扩大玉米种植面积。靠近水源,地面平整(平均坡度小于3°),沟垄种植。补充灌溉要抓住生育的关键时期。一般在玉米拔节期和大喇叭口期分2次灌溉,每次灌溉水量20m3左右。
3 旱作节水农业技术模式
3.1 小流域集雨综合调配利用模式 小流域集雨综合调配模式主要是利用水库、塘坝、涝池集蓄的雨水,通过库坝池窖联合调度,集中发展补灌高效农业,主要应用在水库、塘坝的台地。根据模式的内涵,农业技术模式主要包括高效优良作物品种的种植,覆盖技术、栽培技术、耕作技术、化控抗旱技术、作物生育关键期的补水灌溉等技术配套。适合在水库、塘坝沟台地种植的主要作物有地膜玉米、向日葵、蔬菜、苗木、中药材。在作物的旱作节水农业技术体系和主要作物的节水栽培规程中,已将各作物栽培配套的覆盖技术、栽培技术、耕作技术、化控抗旱技术、作物生育关键期的补水灌溉等技术进行了综合集成,可参考相应的栽培技术规程实施。
3.2 坡面集雨林草利用模式 坡面集雨林草利用模式主要是利用自然坡面集蓄降雨径流,利用水平沟、鱼鳞坑拦蓄径流,沟内种植经果林、鱼鳞坑内种植水保林,坡耕地退耕种苜蓿,发展畜牧业,改善生态环境,保持水土。根据模式的内涵,农业技术模式主要包括优良树种、牧草地选育,经果林、水保林的抚育管理,草畜转化技术配套。课题的研究,已筛选出优质苜蓿中苜1号和宁苜1号,可在示范区推广应用;对经果林嫁接红梅杏改造,对水保林进行正常的抚育管理;结合退耕地苜蓿种植,地膜玉米秸秆、糜子谷子秸秆,引进优良的秦川牛、小尾寒羊,配合温棚养殖以及饲草青贮技术、氨碱化技术、酶化技术,发展养殖业,提高农民的经济收入。
3.3 道路集雨农田补灌利用模式 示范区的治理水平较高,坡面经流基本在坡面进行拦蓄利用,达到水不下山,流域降雨产生的径流主要来源于庭院、道路。道路集雨农田补灌利用模式主要是利用流域内的各类道路作为集流面,利用道路边沟,拦蓄道路径流,在道路沿线,修建水窖,储存路面径流,补灌道路沿线农田,达到水资源的高效利用、保持水土。根据模式的内涵,农业技术模式主要包括适合道路沿线优良作物种植,覆盖技术、栽培技术、耕作技术、化控抗旱技术、作物生育关键期的补水灌溉等技术配套。适合道路沿线种植的优良作物主要有玉米、马铃薯、向日葵,课题的研究已筛选出适宜的优良品种,在各类作物的高效栽培规程中,已对相关的旱作农业技术进行了集成,可参照技术规程实施。道路集雨农田补灌,应根据集雨量的多少,在道路沿线的梯田内适水种植。
3.4 屋面集雨庭院经济利用模式 庭院、屋面、场院是流域降雨产流的主要区域。屋面集雨庭院经济利用模式主要是利用屋面、场院、庭院、人工集雨面集蓄降雨径流,结合庭院内的土圆井,在保证人畜饮水的前提下,发展庭院高效种植业、养殖业和小型加工业。根据模式的内涵,农业技术模式主要包括高效种植业、养殖业、加工业。高效种植业包括庭院经果林、庭院蔬菜、庭院蔬菜温室,庭院经果林以红梅杏、早酥梨为主;庭院蔬菜以番茄、辣椒、甘蓝、白菜、大葱、萝卜等为主,采用果树、蔬菜立体套种技术;庭院温室反季节种植蔬菜,以辣椒、番茄、油菜、芹菜、甘蓝为主;利用庭院集蓄的雨水进行节水灌溉,同时配套应用高效栽培、覆盖、化控抗旱等技术,高效利用庭院径流,发展庭院经济,提高农民的经济收入,改善生存条件,提高生活质量。庭院温室养殖主要结合退耕还林草,扩大庭院牛、羊、猪、家禽的舍饲养殖,利用庭院集蓄的降雨径流,满足养殖业的用水要求。庭院小型加工业主要以加工制作豆制品、马铃薯粉条等为主,提高农产品的附加值。
3.5 旱作农田雨水就地高效利用模式 示范区的旱作农田主要指水平梯田和少量的坡耕地。旱作农田雨水就地高效利用模式主要是利用已经建设的水平梯田扩蓄增容,就地拦蓄降雨径流,选择适宜种植的优良作物品种,配合深耕翻蓄水技术,结合地膜、秸秆、化学覆盖技术,高效栽培技术,微集雨技术,化控抗旱技术,轮作、立体套种技术,提高雨水资源的利用效率,提高旱作农田的产量。适合中下部梯田种植的主要作物有玉米、马铃薯、葵花,可结合道路水窖、水库、塘坝、涝池的水资源进行补灌,其农业配套技术已在作物的旱作节水农业技术体系和主要作物的节水栽培规程中进行了综合集成,可参考相应的栽培技术规程实施。适合中上部梯田种植的作物主要有冬小麦、胡麻、莜麦、糜子、谷子、草豌豆、荞麦等,应配合深耕翻蓄水技术,结合地膜、秸秆、化学覆盖技术,高效栽培技术,微集雨技术,化控抗旱等技术,提高雨水资源的利用效率,提高旱作农田的产量。
4 结语
由本次研究可知,把保墒耕作、以水调肥、合理轮作、立体种植、抗旱品种、化控抗旱与节水栽培技术结合起来,可以做到优势互补,充分发挥不同节水措施的叠加效应,实现水肥高效结合,保证产生最大的经济效益,最大限度地提高降水资源的利用率,节水效果明显,为贫困山区治理农业生态环境,实现脱贫致富和农业可持续发展提供了有力的技术支撑。
参考文献
[1]扬天.节水灌溉技术手册[M].北京:中国大地出版社,2002.
中图分类号 S511.048 文献标识码 B 文章编号 1007-5739(2012)03-0115-02
水稻覆膜旱作是水稻在无水层条件下进行的旱管节水栽培技术,整个生育期采用黑地膜覆盖,不建立水层,利用自然降水及主要生育时期适当补水来保持土壤湿润,以满足整个生育过程需水量的一项高效节水栽培措施。该技术是集“优良种、旱育秧、全层肥、地膜盖、规模栽、湿润管”六位一体的综合节水高产栽培技术,其核心是改长期以来水稻在自然状态下生长为保护状态下生长,改传统的水稻在稻田淹水条件下渡过全程为在湿润条件下完成一生的栽培模式。真正达到了水稻生产的节水、高产、质优、高效的效果,是农业增效、农民增收的良好途径。
2007年在辽阳市太子河区沙岭镇后青堆村试验2 000 m2,试验品种为改良辽粳9,用水量3 000 m3/hm2,比水田节水9 000 m3/hm2,产量达到10 515 kg/hm2。2008年试种1 hm2,试验品种为改良辽粳9和沈农606(超级稻),用水2 100 m3/hm2,比水田节约用水9 900 m3/hm2,平均产量达9 525 kg/hm2。2009年种植面积达到25.93 hm2,试验田最高产量达到10 800 kg/hm2,最低产量达到9 922.5 kg/hm2,试验田平均产量达10 428 kg/hm2。生产田平均产量在9 000 kg/hm2以上,而且米质优良,适口性好。
1 水稻覆膜旱作的优点
水稻覆膜旱作是水稻在无水层条件下进行的旱管节水栽培技术,整个生育期采用黑地膜覆盖,不建立水层,利用自然降水及主要生育时期适当补水来保持土壤湿润以满足整个生育过程需水量的一项高效节水栽培措施。通过3年的种植实践和探索,初步认为该技术主要有以下优点:优化了稻作土、肥、水、光、热、气环境,显示出巨大的增温早发、抗旱节水、改土保肥、隔氧除草、省工节本、病虫减轻、污染降低、增产增效的综合效益。
1.1 增温促早发,改土促根壮
分蘖发生和温度有重要关系,分蘖生长最适温度为30~32 ℃,低于20 ℃或于37 ℃对分蘖生长不利,16 ℃以下分蘖停止生长发育。因此,覆膜可提高早春地温,人为地营造了一个早发、快发、壮发的营养生长条件,这是水稻地膜湿润栽培早发增穗的一个重要原因。同时,随着早发快发,促进了早抽穗、早成熟。同时,抽穗扬花早且持续时间长,是穗实粒增加的一个主要因素。在覆膜湿润栽培条件下,改善土壤结构,覆膜使表土避免了雨水直接冲刷和风干,有利于保持土壤团粒结构,使土壤通透性得到改良,土壤孔隙度增加,有利于微生物活力,加速有机质分解,促进潜在养分转化为速效养分。同时,加强氧化作用,减少有毒物质的积累,改良土壤环境,促进根系发育。由于根系活力增强,生育领域扩展,活动深度加深,保证根系有较强的呼吸和吸收等生理机能。
1.2 保肥促转化,湿润促节水
覆膜可防止表土风蚀、水蚀,可避免养分流失和挥发。由于覆膜增温与湿润管理,土壤容重降低,孔隙度增加,为好气性微生物(如真菌、细菌、固氮菌等)活动创造了良好的条件。提高了投入肥料的利用率,促进了土壤自身潜在养分向有效养分的转化。此外,土壤含水量保持在65%以上即可满足旱作水稻对水分的需求,覆膜旱作与常规淹水栽培相比,其节水率约为80%。
1.3 覆盖促灭草,保护促减灾
由于地膜平铺泥面,形成膜泥之间断氧层,加之阳光辐射,可窒息杀死杂草幼芽,减少了田间杂草争光、争肥、争水危害。地膜水稻不仅具有早发快发、根系发达、植株老壮、碳氧优化、抗性增强、减轻病虫危害的功能,覆膜地面蒸发基本上被阻隔,地面15 cm处丛间相对湿度比水田低,因此病害较少,如稻水象甲为半水生昆虫,成虫一般在水淹后随着取食卵巢逐渐成熟开始产卵,水对成虫产卵十分重要,而且具有明显的抗旱减灾作用。
1.4 节本增效,提高产量
采用该技术的优点在于:一是省工省时、减轻劳动强度。减少了追肥、除草、防治病虫害等繁重体力劳动,而且与水田泥水里作业相比,全部农事作业都在旱地上进行,既能提高工效,又减轻了劳动强度。二是提高了产品质量。由于全生育期不用或少量用药,肥料以农家肥和有机肥为主,大大提高了产品质量。三是拓宽了水稻的种植区域,为社会增加了稻米总量。水稻旱作实现了旱田区优质大米的生产,改善了旱田区农民的生活水平;为种植业产业结构调整和低洼易涝低产田改造提供了新的途径。
但是,覆膜稻由于田间覆盖地膜,不方便水稻生长期间的追肥。因此,必须应用配方施肥技术进行一次性施肥。另外,秋收过后应将地膜清理干净,避免造成土地污染。
2 水稻覆膜旱作栽培技术
2.1 品种选择
选择抗逆性强、品质好、产量高的水稻品种,如沈农606、辽粳9号、辽星1号等。
2.2 选地整地与扣膜
应用水稻覆膜旱作栽培技术生产水稻,宜选择地势平坦、土壤保水力强、有灌水与排水条件的地块以及低洼易涝地块。秋季进行旋耕灭茬,待翌年4月中旬土壤解冻后,进行一次性深施肥,然后平整土地,做成宽1.2~1.5 m、长度不限的栽培畦,畦间留30 cm宽的作业道,再扣上黑色地膜,保墒,提高地温,在膜上可适当覆土,防止大风将膜刮坏。注意必须用黑色地膜覆盖,栽培畦面必须保持水平。
2.3 培育壮苗
4月5―10日,应用无纺布钵盘育苗技术培育壮苗,育苗方法与普通水稻育苗方法基本相同,播种量要略大于普通水稻育苗,每孔落粒5~6粒,一般434孔中眼钵盘,每盘播种干籽75 g,一般应准备钵盘495~525盘/hm2。
2.4 移栽
5月中旬开始移栽秧苗。在黑地膜上按27 cm×12 cm或27 cm×15 cm的行株距打孔,将秧苗栽在孔内,随即用细土封闭苗孔,并及时灌水,栽一畦灌一畦,灌水量以膜下土壤水分饱和为宜。
2.5 合理施肥
水稻覆膜旱作需要覆盖地膜,不能像普通水稻栽培一样进行追肥,因此施肥要以一次性深施底肥为主,辅以叶面追肥,保证水稻的产量和质量[1-3]。常见的施肥配方有以下4种:一是施沼气肥。底肥结合整地,施沼渣45~75 t/hm2。6月上旬追肥,水稻进入分蘖期,喷施沼液750 kg/hm2、尿素3.00~3.75 kg/hm2;7月20日左右,水稻进入拔节孕穗期,可喷施沼液750 kg/hm2、尿素0.75~1.50 kg/hm2、磷酸二氢钾1.50~2.25 kg/hm2;8月15日左右,水稻齐穗后,进入灌浆期,喷施沼液750 kg/hm2、磷酸二氢钾2.25~3.00 kg/hm2。注意,喷施沼液应该选择在晴天的下午16:00后进行。二是商品有机肥。底肥结合整地施商品有机肥1 800 kg/hm2、长效碳酸氢铵450 kg/hm2。追肥与施用沼气肥相同。三是一次性施用化肥。结合整地,施三元复合肥(15-15-15)525 kg/hm2、长效碳酸氢铵750 kg/hm2,全生育期不追肥。四是多次性施用化肥。底肥结合整地,施三元复合肥(15-15-15)375 kg/hm2、长效碳酸氢铵450 kg/hm2。追肥在分蘖期、孕穗期、灌浆期各喷施0.5%尿素水1次,每次用量750 kg/hm2,灌浆期喷施时,可对磷酸二氢钾2.25~3.00 kg/hm2。
2.6 科学灌溉
栽秧后立即灌1次透水;返青分蘖期灌水2~3次;拔节孕穗期灌水2~3次;抽穗灌浆期灌水2~3次,每次灌水量为300 m3/hm2左右,全生育期灌水7~10次,可视自然降水情况增减灌水次数。
2.7 病虫害防治
扣地膜前,在畦面上撒1层毒土,防止地下害虫咬苗,保证田间秧苗数量。水稻生长中后期应注意防治虫害[4-6]。
3 参考文献
[1] 冯虎林,邵保元.水稻叶龄优化栽培技术[J].河南农业科学,1994(9):5-6.
[2] 江学海,罗德强,周维佳,等.杂交水稻高产栽培精确施氮技术参数的确定及验证研究[J].安徽农业科学,2011(1):83-85.
[3] 沈阿林,宋保谦.沿黄稻区主要水稻品种的需肥规律,叶色动态与施氮技术研究[J].华北农学报,2000,15(4):134-136.
(1)若f(x)的定义域为[2,3],求f(x+1)的定义域;
(2)若f(x+1)的定义域为[2,3],求f(x)的定义域。
解:(1)由f(x)的定义域为[2,3],得2≤x+1≤3,从而1≤x≤2,因此f(x+1)的定义域为[1,2]。
(2)由f(x+1)的定义域为[2,3],得2≤x≤3,即3≤x+1≤4,于是f(x)的定义域为[3,4]。
题组2.已知函数f(x)=lg(ax+2x+1),
(1)若f(x)的定义域是R,求实数a的取值范围。
(2)若f(x)的值域是R,求实数a的取值范围。
解:(1)条件可等价转化为不等式ax+2x+1>0在x∈R上恒成立。可解得a>1。
(2)条件即f(x)可取遍R上的一切值,所以u=ax+2x+1能取遍(0,+∞)上的一切值。当a=0时,u=2x+1,定义域为(-,+∞),u能取遍(0,+∞)上的一切值。
当a>0时,若Δ
当a
题组3.(1)若函数f(x)=log(-x+logx)在(0,)上有意义,求实数a的取值范围。
(2)若函数f(x)=log(-x+logx)的定义域是(0,),求实数a的取值范围。
解:(1)条件可等价转化为不等式x-logx
(2)条件可等价转化为关于x的不等式x-logx的解集为(0,),也就是说这是一个“恰成立”问题,可解得a=。
题组4.(1)设函数f(x)=x+kx在[1,+∞)上是单调递增函数,求k的取值范围;
(2)若数列{a}的通项公式为a=n+kn,且满足a
解:(1)f(x)=(x+)-要使f(x)在[1,+∞)上单调递增,只要满足-≤1即可,解得k≥-2。
(2)a=(n+)-要使对任意n∈N,都有a
题组5.已知函数f(x)=2x-2m,g(x)=x+3x-x,其中m为实数,
(1)若对任意x∈[-1,6],有f(x)≤g(x)恒成立,求m取值范围;
(2)若存在x∈[-1,6],有f(x)≤g(x)成立,求m取值范围;
(3)若对任意x,xx∈[-1,6],有f(x)≤g(x)恒成立,求m取值范围;
(4)若对任意x∈[-1,6],存在xx∈[-1,6]使f(x)=g(x),求m取值范围。
解:(1)设h(x)=g(x)-f(x)=x+x-x+2m,h′(x)=3x+2x-1=(3x-1)(x+1)>0,解得x,所以函数h(x)在x∈[-1,]上单调递减,在x∈[,6]上单调递增。且h(-1)=1+2m,h(6)=246+2m所以h(x)的最大值为h(6)=246+2m由题意知246+2m≥0,故m的取值范围为[-123,+∞)。
(2)由(1)知函数在x∈[-1,6]上的最小值是h()=-+2m,由题意知,令-+2m≥0,故m的取值范围为[,+∞)。
(3)函数f(x)对称轴是x=0,由图像知f(x)在x∈[-1,6]上的最大值是f(6)=72-2m,令g′(x)=3x+6x-1>0,得x-1+,可知函数g(x)在[-1,-1+]上单调递减,在[-1+,6]上单调递增。x∈[-1,6]上的最小值是g(-1+)=3-,由题意知,只要3-≥72-2m即可,解之得m≥+,所以m的取值范围为[+,+∞]。
中图分类号 S513 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2014)09-0009-01
Study on the Water Saving Benefits of All Membrane Double Ridge Culture Technology in the Alpine and Arid Mountainous Areas
WANG Mai-fen
(Agricultural Technology Extension Station in Qinghai Province,Xining Qinghai 810000)
Abstract Due to inadequate water resources and prominent spring and summer drought during the agricultural production in the alpine and arid mountainous areas of Qinghai Province,the study of a planting method is applied in corn. All membrane double ridge culture technology was designed.Results showed that compared with the water production rate and moisture productive benefit of the traditional planting of spring wheat in bare fields,all membrane double ridge culture technology promoted the growth and development of the corn because of the significant improvement of the water and temperature conditions of the soil.Since of the utilization of this planting method,the per unit yield and per unit area benefits were substantially increased,which was up to 197%.
Key words corn;all membrane double ridge culture technology;water production rate;moisture productive benefit;alpine and arid mountainous areas
青海省地处青藏高原东北部,太阳辐射强,日照时间长,光能资源丰富,昼夜温差大,年平均气温在-3.7~8.5 ℃,无霜期短,降水少而集中,时空分布不均,年降水量250~450 mm。旱作区占全省总耕地面积的67%,该区基础设施薄弱,水资源利用效率低,十年九旱,干旱是农业生产发展的重要制约因素[1-3]。全膜双垄栽培技术,以提高天然降水生产效率和土地产出率为核心,集“覆盖、集雨、抑蒸、保墒、增温”为一体,可有效增强土壤的蓄水抗旱能力,实现降水的综合利用,大幅度提高降水的利用率,是解决旱作区干旱缺水最有效的措施[4-6]。因此,青海省进行了旱作区玉米全膜双垄栽培技术效益研究,探讨该项技术天然降水高效利用效果和增产增收效果,为指导大田生产提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验概况
试验设在民和县巴州镇祁家垣。试验点海拔2 146 m,无霜期118 d,年降水量360.5 mm,试验地土壤为栗钙土,前茬为小麦。整个生育期没有灌水;无可利用的地下水;地势平坦;作物生育期内没有大降雨或连续几天降水过程。供试作物玉米,品种为金穗3号;地膜规格为1.2 m×0.008 mm;供试肥料为玉米配方肥(14-11-10)。
1.2 试验设计
试验共设2个处理,分别为玉米春覆膜(全膜双垄)、裸地春小麦(常规种植,CK)。试验采用大区对比试验,面积375 m2(25 m×15 m)。
1.3 试验方法
1.3.1 土壤含水量测定。测定时间:2010年3月15日、9月10日。测定层次0~20、20~40、40~60、60~200 cm。测定方法:烘干法。计算公式如下:
土壤含水量(%)= ×100(1)
作物蒸腾蒸发量(ET,mm)=P+M+W+S-D+T(2)
式(2)中,P为当地年降水量(mm,为360.5 mm);M为作物生育期内灌水量,为零;W为作物生育期内地下水补给量,为零;S为作物生育期内地表水流入量与流出量之差,为零;D为水分深层渗漏量,为零,T为土壤水蓄变量。
1.3.2 土壤温度测定。对试验地进行了每月(10日、25日)2次土壤温度检测工作,地温检测的深度为0~20 cm。
2 结果与分析
2.1 土壤墒情
对不同层次土壤的墒情进行测定,结果表明:0~20、20~40、40~60、60~200 cm分别为1.18、1.28、1.23、1.20 g/cm3。覆膜处理各土层含水量为:3月15日测量0~20、20~40、40~60、60~200 cm分别为13.1%、14.3%、13.1%、11.6%;9月10日0~20、20~40、40~60、60~200 cm分别为13.9%、14.5%、13.4%、11.7%。对照各土层含水量为:3月15日测量0~20、20~40、40~60、60~200 cm分别为10.5%、12.1%、12.0%、11.6%;9月10日0~20、20~40、40~60、60~200 cm分别为13.2%、13.7%、13.1%、11.9%。
经计算,春覆膜与对照的土壤水蓄变量分别为4.818、18.214 mm,作物蒸腾蒸发量分别为365.318、378.714 mm。由表1可知,玉米春覆膜平均产量为9 000 kg/hm2;裸地春小麦平均产量为3 030 kg/hm2。则春覆膜的水分生产效率为24.64 kg/(mm・hm2),对照为8.00 kg/(mm・hm2)。玉米春覆膜平均产值21 000元/hm2(包括秸秆收入3 000元/hm2),生产成本4 365元/hm2;对照产值7 272元/hm2(包括秸秆收入1 212元/hm2),生产成本1 650元/hm2。则春覆膜的水分生产效益为45.60元/(mm・hm2),对照为14.85元/(mm・hm2)。
2.2 土壤温度
由表2可知,春覆膜0~20 cm平均土层温度16.5 ℃,对照14.2 ℃,春覆膜比对照高2.3 ℃。
3 结论与讨论
试验结果表明,玉米全膜覆盖与裸地春小麦相比,由于当地热量、水分条件不能满足陆地玉米的生长需要,在不覆膜的情况下玉米很难成熟,只能种植春小麦,通过全膜双垄集雨栽培技术,种植全膜玉米产量9 000 kg/hm2,而裸地春小麦产量3 030 kg/hm2,产量增加5 970 kg/hm2,增幅达197%;水分生产效率增加16.64 kg/(mm・hm2),增幅208.0%;水分生产效益增加30.75元/(mm・hm2),增幅207.1%。全膜双垄集雨栽培技术由于显著改善了土壤水、温状况,从而促进了玉米的生长发育,扩大了玉米的种植面积,大幅度提高了单位面积产量和单位面积效益。因此,在青海省低位干旱地区可以进一步加大全膜玉米的推广力度,加快该省旱作区农民群众脱贫致富的步伐。
4 参考文献
[1] 赵振彪,军锋.定边县旱作玉米地膜覆盖综合节水技术[J].中国农技推广,2013,29(8):38-39.
[2] 张永兰.浅谈玉米膜下滴灌技术[J].现代农业,2013(8):48.
[3] 张文柱.玉米机械铺膜穴播及节水滴灌技术的应用[J].农业开发与装备,2013(11):101.
新疆是多民族聚居区, “语言从属于民族。民族人口的地理分布,必然影响其语言的分布”新疆人口分布呈现出主题少数民族大杂居、民汉杂居和不同少数民族相互杂居的格局,从语言环境来看差异程度较大。考虑到社会语言环境和基础教育师资,新疆教育部门推出三种教育模式:模式一,理科课程及外语用汉语授课,其他课程用母语;模式二,民族语文用民族语言授课;音乐等课程中涉及民族传统音乐和传统文化的内容,可以用民族语言,其他课程用汉语;模式三,全部课程用汉语授课,开设民族语文课程。
国内少数民族地区在双语背景下三语教学的实施使学者们对少数民族三语教学现状引起了关注。姜秋霞等对西北地区少数民族中小学三语教学研究得出母语、第二语言 (汉语) 和外语三种语言的相互迁移,外语学习具有特殊性和复杂性;发现外语师资不足、学历偏低和知识结构单一等问题;少数民族学生的外语学习动机较低而且单一;第二语言即汉语的干扰和迁移也成为少数民族学生英语学习的困难之一。张贞爱等对北方民族地区包括维吾尔族、蒙古族、朝鲜族、哈萨克族学生的三语教育认同研究中显示上述民族中学生与西部其他少数民族相比有较高的三语教育认同度,在学习三语时原语及二语语音、词汇和语法系统具有支撑性。文华俊对新疆维吾尔族“民考民”学生英语现状调查中显示学生在开口说英语方面能力较好,但从学习环境来看条件简陋、教材不当、课时少、教师专业水平有待提高,从内部因素分析得知维吾尔学生喜欢学习英语,但是母语和汉语对英语学习干扰明显。阿不都克尤木江在对新疆乌鲁木齐市民汉合校中学少数民族双语班学生英语学习现状调查发现学生外部学习动机较高,但是对学英语的时间投入普遍较低,主要是因为英语课程没有被纳入到升学必考科目中,以及教材设计和教师教学方法等因素影响少数民族双语中学生英语学习。
二、新疆高校少数民族双语班三语教育现状
少数民族双语班学生的汉语水平在进入高等教育阶段之前几乎都达到了免汉语预科的标准,使得新疆高校调整对其的语言教育模式。少数民族理科专业学生课程授课基本实现了汉语授课,同时为双语班学生开设了英语课程,并其纳入到高校正规教学范畴,使外语教学更为规范。
通过对新疆高校少数民族学生英语教育的研究发现“学习英语的动机具有工具性和文化性并存、外语文化指向与母语文化指向并存、社会责任与个人发展目标并存、长远性目标与近期行目标并存”的特点。严兆府提到英语学习态度调有以下差异:(1)性别差异,男生学习的情感倾向低于女生,女生对学习的愿望较男生强;(2)学龄层次差异,预科生对学习态度不稳定,大二表现出很高的热情并付诸行动,大三至大五英语学习行动减少;(3)院校差异,综合性大学学生与师范类学校相比有更高的积极性;(4)生源差异,北疆学生对英语的认识评价高于南疆学生。文华俊研究显示维吾尔族“民考民”大学生热爱英语,重视英语,英语学习上投入的时间和精力不够语言迁移情况复杂。
笔者对新疆师范大学大一、大二理科双语班共计119名少数民族学生就目前学校针对双语班学生的英语教学现状随堂征求意见发放问卷和课后访谈了解到大一学生学习积极性高于大二学生,但是对学习方法、学习目的没有清晰的思路;大二学生有明确的学习目的和方法。针对英语课纳入到必修课范围内态度调查示25%的学生认为应按个体兴趣以选修课的形式学习;对大学英语教材满意度调查发现43%的学生觉得教材编写不合理,希望教材附有少数民族母语注解的词汇部分和语法部分;授课方式调查显示36%的学生希望在讲解语法部分时使用母语说明。54%的学生认为中学英语教学不够正规导致对英语学习的兴趣降低。
三、中学少数民族英语学生与高校少数民族英语教育比较
中学与高校少数民族英语教学现状的比较有助于发现英语教育的衔接问题。笔者通过三个角度对其进行比较:
(一)教学比较。中学少数民族英语教学的总体目标是使学生初步了解到英语基础知识,但是没有具体的教学目标;从目前的教学性质来看中学英语由于未被纳入到升学考试学校并未给予很大的关注;教学方法上虽授课教室都配备多媒体设备但使用率不高,仍以传统教学为主。大学少数民族英语教学结合教育部高等教育要求纳入到正规教学范畴内,以英语语言知识与应用技能、跨文化交际和学习策略为主要内容,注重听说能力和自主学习能力。
(二)动机比较。对乌鲁木齐市民汉合校中学少数民族双语学生英语学习动机调查中发现外部动机大于内部动机,英语课程成绩在中学阶段不影响学生升学,英语课称为学生的“娱乐”课,缺少更多的动力因素。少数民族大学生焦虑动机较高,英语课作为三语学习不但有母语和二语的干扰,而且更让学生焦虑的是考试成绩。与中学相比,大学生对英语认可度高,学习目的更清楚。工具性动机也较高,示意出通过学习英语掌握所学专业的前沿性知识或为今后的研究生的学习准备。
(三)态度比较。通过对31所乌鲁木齐市民汉合校中学生的问卷调查和采访得出学生对英语学习示意出积极的态度,但是在英语学习上的投入却并不多。对于大学组来说,双语班少数民族大学生的问卷调查和采访得出对英语学习持积极态度,多数学生有学习目标并为实现目标作出相应的努力。
四、解决民汉合校中学双语班与大学少数民族双语班英语教学的策略
中图分类号:TG457 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)02(b)-0035-01
伴随着现代科学技术的持续发展与经济社会现代化建设进程的日益完善,社会大众持续增长的物质与精神文化需求开始得到了极为蓬勃的发展与进步。我国国民经济体系在这一发展过程当中也取得了长足的进步。特别是对于钢铁工业而言,自1996年,我国全年度钢铁产量突破1亿t以来,我国的钢铁产量就始终占据着世界领先地位。特别是对于建筑行业用钢而言,迅速发展的城市化建设使得建筑钢结构的应用备受关注。该文以此为研究背景,现针对建筑钢结构焊接技术的应用及其发展趋势相关问题做详细分析与说明。
1.建筑钢结构焊接技术发展进程分析
20世纪40年代,钢结构行业引入焊条电弧焊接技术,钢结构焊接技术的应用开始引起部分工作人员的特别关注。50年代中期,引入埋弧焊接技术(该项技术自前苏联引进)。直至70年代后期,包括气体保护焊接技术、螺栓焊接技术以及熔嘴电焊焊接技术等焊接技术开始广泛应用于钢结构焊接过程当中。特别是在城市建设的规模化发展过程当中,大量的钢结构建筑物建设蓬勃兴趣,焊接技术的应用与发展备受各方特别关注与重视。
特别是在建筑钢结构箱型柱大量应用于建筑施工实践的背景作用之下,高效焊接技术支持下的栓钉焊接设备以及焊接材料得到了充分且深入的发展。与此同时,建立在CO2气体支持基础之上的气体保护焊接技术也成为了建筑钢结构焊接技术发展中的主流所在。大量的实践研究结果证实:在建筑钢结构大量应用CO2气体保护焊接技术的过程当中,焊接作业的生产效率得到了显著提升,同时也能够大量缩短建筑钢结构焊接施工的工作周期,有着极为显著的综合效益。在此基础之上,建筑钢结构焊接技术所对应的工作人员资质认证、培训有所完善,焊接设备有所发展,焊接材料更为多元。上述发展进程均在不同程度上推动着整个建筑钢结构焊接技术的稳妥前进。
2.建筑钢结构焊接技术发展趋势分析
传统意义上的建筑钢结构焊接企业处于对自身发展的保障需求,势必需要在剧烈的市场竞争环境下,通过恰当且合理的技术改造与技术升级方式,谋求稳定的生存与发展。而实现这一要求的关键,即在于对建筑钢结构焊接技术的发展与推广。在此过程当中,需要重点关注以下几个方面的问题。
(1)需要逐步加大对高效焊接方法及建筑钢结构焊接工程实践的应用:首先,需要相关工作人员不断针对焊接方法及焊接方式进行研究与完善,以提高焊接熔敷率为目的,加大对于15kg/h单位以上,高效焊接技术方法的研究。与此同时,还可以通过对国外成功焊接方法(包括旋转喷射电弧高效焊接技术以及多丝焊接技术等在内)的引入方式,为自主技术的研制与成功应用提供一定的借鉴与经验;其次,可以通过适当控制接头焊接填充量的方式,一方面提高建筑钢结构焊接的工作质量,另一方面可提高工程应用中的经济效益。从当前技术发展趋势的角度上来看,应当将研究重点集中在对激光焊接技术以及氩弧激光焊接技术的应用方面;最后,需要从技术装备的角度上入手,在合理提升建筑钢结构持续焊接时间的基础之上,降低辅助操作时间。同样从现阶段的技术发展趋势上来看,需要重点关注的发展方向是:一方面,是以连续送丝为中心的自动焊接技术装备;另一方面是以成套性为主的高效焊接技术装备。
(2)需要逐步加大对于高效且优质焊接材料的开发与应用:对于焊接材料的发展重点在于,研发与高效焊接技术相适应的,具备优越综合性能的自动焊丝、保护焊丝以及气电焊丝等。与此同时,结合我国现阶段建筑结构的用钢型号特点,需要将建筑钢结构用钢向着高强度、高耐火性、高纯净性以及高抗震性等多个方面发展。而高性能建筑钢结构焊接材料的规模性开发与应用也势必会在一定程度上推动建筑钢结构焊接技术的蓬勃发展。特别需要注意的一点是:伴随着建筑钢结构的进一步发展与完善,实芯CO2焊丝、药芯CO2焊丝、特种电渣焊材料以及气电焊焊接材料的使用总量势必会不断扩大的推升,由此也带动着上述建筑钢结构焊接材料的国产化发展与升级。
前言
我国科技在不断的发展,船舶的建造直接影响着经济发展。我国船舶的建造已得到突飞猛进的进步,同时得到了相关部门的大力支持,因此可见船舶建造的重要性。焊接工艺成为建设船舶的重要事项,其工艺直接影响着船舶的使用性及安全性。
1 焊接技术在船舶建设中的重要性
1.1 焊接技术
在以往的建设中我国普遍采用柳接焊接技术,随着科技的发展,这种焊接技术已被停止使用,而是采用了科技比较先进的焊接技术,其主要作用可以减少金属材料的浪费,不但减少成本开支,同时也对船舶起着一定的保护作用。与以往的铸件相比,焊机技术生产不需要制作木模与砂型。而是直接将金属进行焊接,在工艺制造方面较为简单[1]。
焊接在船舶方面引起了造船工业的革命,极大程度地促进了造船事业的发展。船舶焊接代替了船舶柳接后,不仅出现了全焊接船舶,并使船体从散装建造方式发展到分段建造,以及现在的区域造船法,极大程度上缩短了造船所需时间,减少人力及财力的消耗。在船舶的建造中,焊接工艺主要起着支撑作用,焊接工艺直接影响着船舶的使用年限及安全性,因此可见焊接工艺成为船舶建造的重要环节,焊接技术直接反应出船舶整体的使用性能,因此我国相关部门研制出机械化、自动化的高科技焊接技术,为造船企业提供高效的船舶质量,提高生产效率、降低造价成本、缩短造船周期成为造船技术的有效途径。如今我国的焊接技术与高科技发展有着密切关系,船舶焊接技术已达到崭新的发展阶段,以往焊接方式主要采取电弧焊、埋弧焊、气体保护焊,相关工作人员在此基础上发明了高效的机械焊、自动焊接,同时将计算机、微电子技术融入到焊接技术中,有效的节省船舶建造周期,降低生产成本。新技术的研发为船舶建造提供着方便有利的条件,使我国的焊接技术达到崭新的高峰。
1.2 船舶的焊接技术
我国船舶焊接技术已处于世界领先位置,通过相关人员的不断研究与实践,船舶在焊接过程中已得到突飞猛进的进步。船舶建造前期,相关的设计工作者将对船舶进行周密的设计,其目的是确保日后的正常使用[2]。船体的建造是船舶建设的重要环节,因船体建造面积较大,涉及工作人员较多,船体主要作用是对船舶整体的载重,船体外板、甲板对缝焊接技术尤为重要,直接影响着日后的安全性,比较合理的建造工艺是当错开板缝时,先横向焊缝,后焊纵向焊缝,当平衡板缝时,则先焊纵向焊缝,后焊横向焊缝,其有效增加船体的整体密度。在船舶整体的焊接过程中,应选用分段焊接方式,然后逐一进行合并,完成船舶的整体焊接。在分段焊接中,应对焊接的金属进行仔细的拼接工作,避免在焊接结束后产生裂缝,影响着船舶的正常使用,分段焊接完成后应进行拼接焊接,这项焊接尤为重要,它代表着船舶整体的实用性,因此在焊接工程中应严格按照相规定进行操作,避免出现隐性危险。
2 船舶焊接的现状与发展
2.1 我国船舶焊接的现状
就目前我国造船业主要集中在长江口、环渤海湾和珠江口,三大造船基地占据我国造船数量的重要比例,其中长江三角洲所占比例在高,至少一半船舶出自此地,同时数量也在不断增多。随着三大船舶工业基地的建设,各地方船舶工业发展战略的实施,我国船舶工业必须实现“形成与先进造船国家抗衡的产业基础和规模,形成以大企业为主力,规模化与专业化相结合、军民品协调发展的产业格局,产业技术、配套能力、劳动生产率和经济效益全面进步,并接近世界先进水平”的中长期发展总体目标。
我国船舶焊接工艺已经过40多年的发展,在材料的品质、操作技能、生产质量等方面得到了较大程度的提升,为我国造船事业提供有利条件,随着我国市场对船舶需求的增加,因此应采用先进的技术,从而实现船舶的大量生产。
2.2 造船焊接技术的发展
船舶业对国民经济的发展和拉动作用巨大,但其发展需要巨大的资金支持,中国已迈向全球三大造船业的前三名,中国的船舶市场规模也在日益扩大,船舶市场能带动较大的经济市场、产业结构提升效果明显、关联产业拉动力度大等优势。造船事业具有技术密集、资金密集、劳动力密集的突出特点。为了缩短造船周期、降低造船成本、保证焊接质量、改善劳动条件,必须大力推广应用高效化焊接技术。气体保护焊与自动化焊接技术是推动我国高效化造船焊接事业突飞猛进的有利条件。造船普遍广泛的使用气保焊接工艺具有现实与长远的技术经验价值,气保护焊的用量大幅度增加,才能减少焊工人数、减少焊条的用量、降低焊材与钢材的比例、降低生产成本、提高造船焊接效率,并为焊接生产过程中的机械化与自动化奠定基础。气保焊机可以充分利用弧焊逆变器控制性能优异,动特性好的特点,实现可靠引弧、最佳收弧的效果[3]。
为促使我国造船事业得到突飞猛进的进步,首先应极大对高科技焊机的宣传力度,大力度宣传其主要功能,因为只有正确了解后才能正确使用及推广高科技焊接技术。在焊接操作过程中,应严格按照相关程序进行操作,不断的积累经验,总结经验,才能更好地运用焊接技术的实际操作,为我国船舶建设提供潜在条件。
3 结束语
我国船舶技术的发展中处于发展阶段,相关工作人员应对焊接技术进行不定期经验总结,确保我国焊接技术走在世界的前端。同时在船舶的建造过程中,焊接技术起着重要作用,有效的提升船舶的整体使用性,为人们生活提供便利条件。
参考文献
船舶焊接技术是船舶工业的主要关键工艺技术之一。目前,世界各主要造船企业在20世纪90年代中期已普遍完成了一轮现代化改造。同时,在此基础上又陆续启动了新一轮现代化改造计划。投资目标很显然集中于高新技术投资力度进一步加大,大量采用全新的造船焊接工艺流程,高度柔性的自动化焊接生产系统和先进的焊接机器人技术,以保证这些造船强国在国际竞争中具有独特的技术优势。
进入21世纪,面对新的挑战和机遇,对我国船舶焊接技术进行综合分析研究是极有现实性和针对性的,并以此来激励我们去做好当前必须做的各项工作,大力推进高效焊接技术,加快焊接技术改造步伐,努力将相对资源优势转化为科技竞争优势,促进船舶产业进步和产业升级。否则,将不但难以实现船舶工业振兴的宏伟发展计划,甚至会出现我国现有的国际市场份额都难以维持的严峻局面。
一、船舶焊接技术现状
受20世纪70年代中期和20世纪80年代中期两次严重造船危机打击,世界造船业总局面发生了重要变化。日本、韩国、中国(包括台湾省)造船业迅速发展起来,使世界造船中心由欧洲转向东亚,东亚地区的造船量占世界造船总量的78%(以总吨计算),在东亚地区造船诸国中又形成了日本、韩国、中国大连和上海的世界造船“金三角”地区。
这个狭小的“金三角”地区聚集着众多的世界一流的造船企业、研究开发中心及其船舶配套设备厂,其造船量占世界造船量的70%以上,有“世界造船基地“之称。
中国的造船能力和市场份额有明显增长,并将成为世界造船格局演变的重要推动力量。我国造船业的规模据国家统计局统计,1999年年销售额超过500万元人民币的修造船企业有461家,职工达29.6万人销售总额达345.95亿元人民币,其中海船造修厂有72家,职工有12.4万人,销售额达到 201.51亿元。
目前,我国至少有30家船厂在建造出口钢质海船。其中中国船舶工业集团公司9家,中国船舶重工集团公司4家,其他17家。
自20世纪90年代后半期起,我国造船业发展的一个重要特点是;地方的和中外合资的与外方独资的造船企业发展迅猛,并形成了与中国船舶工业、中国船舶重工两大集团公司“三分天下”的格局。
自改革开放以来我国造船业在技术水平、船舶类型、建造质量以及建造周期等方面都取得了长足的进步,具备了一定的国际竞争力。其中船舶焊接技术的长足进步贡献突出,并取得了较好的经济效益。
1、造船生产中应用的高效焊接工艺方法。这些高效的焊接方法从20世纪70年代末期的3-5种发展到现在的35种,基本满足了建造出口船舶,海洋石油平台以及各类非船舶产品的需要。
2、焊接高效化率大幅度提高。焊接机械化自动化率自20世纪90年代以后有了较大幅度的提高。
3、船厂的焊接设备构成逐渐趋于合理旋转式直流弧焊机已从1983年的56.45%下降到2001年的65%,最终将全部被淘汰,取而代之的是整流弧焊机、CO2气保护焊机、交流焊机、埋弧焊机以及船用机械化自动化平角焊机、垂直气电焊机等。
4、船舶焊接新工艺、新技术、新材料的应用与推广。由于部分船厂的产品特点是多品种、小批量,产品结构和材料变化频繁。近年来,随着转换现代造船模式,大力推进区域造船法,使船舶焊接技术也发生了较大的变化,其中比较突出的是一些重点骨干船厂先后都引进了国外先进的平面分段装焊流水线,采用了拼板工位多丝埋弧自动焊,单面焊双面成形新工艺、新装备。其焊接范围可分别用于5-20mm和10-35mm的船用板材的对接拼板,同时在按区域造船的理论指导下,对船体的平面分段构架的装焊也采用了半自动或自动气保护角焊工艺使焊接效率大大提高。
对于船台大合拢时的垂直对接缝(长度达15-30m)的焊接,原采用手工电弧立焊工艺,其缺点是生产效率低,劳动强度大,对焊工操作技术要求高,焊接质量不稳定。我国造船行业从20世纪80年代中期开始应用CO2气电垂直自动焊工艺,焊接时,在焊缝背面安放梯形槽陶质衬垫,焊缝正面采用水冷铜滑块强制成形,以保持熔池稳定和焊缝成形良好,其焊接生产效率比常规手工焊提高5-7倍,焊接质量稳定,目前已在船厂得到应用。
5、焊接材料应用方面。近几年药芯焊丝的应用异军突起,由于药芯焊丝具有熔敷效率高,焊缝质量好、焊接飞溅少、容易实现机械化和自动化焊接。目前船厂已普遍采用药芯焊丝来焊接船舶结构。同时它又与CO2焊接工艺技术相结合,使船厂在生产中尝到了甜头,所以目前一些船厂认为CO2气保护药芯焊丝焊接将是作为船厂的主要焊接工艺与焊接材料。
由于大量推广应用CO2气保护药芯焊丝,从而也大大提高了我国船厂焊工人均日消耗的焊接材料量,这也进一步降低了我国的造船成本,缩短了船舶的建造周期。另外,在一些高附加值船的建造与非船产品(如大型钢结构高层建筑大型桥梁等)的焊接技术上也开创了许多创新的焊接技术,取得了较大的经济效益和社会效益。
二、高效焊接工艺设备的开发与应用在船舶方面的作用
为提高船舶焊接机械化、自动化水平,在引进消化的基础上开发研制了垂直自动焊机,目前已基本结束了依赖进口的局面,其焊接质量基本上能达到100%的合格,这也是我国船舶焊接技术中有显著特点的技术与装备。根据中国船舶行业发展规划,我国船舶工业将进入世界造船强国的行列。在船舶焊接技术方面我们虽然有10多年来的经验与基础,但同时也看清了与国际先进造船大国的差距。
近年来,我们又集中力量,紧跟国际先进造船焊接技术,跳跃式的自行开发研制适合船厂专用双丝单面MAG焊接技术与装备。该项技术目前已在沪东造船厂进行考核和应用阶段,其主要特点是可无间隙装配、坡口内定位焊、添加切断细焊丝,背面应用陶瓷衬垫,正面双丝单面活性气体保护焊,板厚在12-22 mm范围内可一次成形,焊接速度快、焊接效率高、焊接质量好、应用前景良好。该设备在日本也是1998年才刚推出的新颖单面焊双面成形船舶专用设备,目前已在船厂广泛应用。近年来又开发了船舶专用垂直自动立角焊机,该机带有液面自动跟踪功能,焊接工艺方法基本和原有的垂直自动焊机相同,即正面用铜滑块,反面用陶瓷衬垫。经试验分析,焊接效率为原来方法的 6倍,同时也大大地改善了焊工的劳动环境,目前该设备在进一步完善,不久即可在船舶建造中广泛使用。
三、展望21世纪的船舶焊接技术
进入21世纪以来,随着国际船舶市场的复苏,给我国船舶工业带来了新的发展机遇,尤其是我国加入了WTO以后给我国船舶制造业带来了更激烈的竞争和机遇,我们必须清醒地认识到我国船舶焊接技术还严重地制约着造船的产量、质量、成本、周期。我国的船舶焊接技术与国外同行业先进水平相比,差距不是缩小,而是在继续拉大,日本已在20世纪末初步完成了造船焊接的机械化与自动化改造计划,20世纪90年代后期焊接机器人已批量应用。结合我国国情,我们认为船舶焊接技术的发展方向应是努力提高造船焊接机械化、自动化水平,推广高效、节能型焊接设备,结合新产品的开发,研究应用焊接新工艺、新技术、新材料,进一步提高焊接生产效率。掌握先进技术应当遵循客观规律,应当循序渐进,但也不能排除跳跃式的发展。造船焊接要实现机器人焊接是我国造船界专业人士梦寐以求的,但要实现这一目的,必须要开展这方面的研究和探索,首先要解决好船用钢板的切割下料的技术更新,要形成火焰切割、等离子切割和激光切割三足鼎立的局面。其次在焊接电弧跟踪技术方面要有成熟的实用技术。
要实现船舶焊接技术更新、更快地发展船舶工业要处理好以下几个关系。
1、处理好重点与一般的关系要充分考虑实际与可能有所为有所不为以点带面逐步实现先进焊接技术在船厂的推广与应用。
2、处理好发展常规船舶与发展高技术、高附加值船舶的关系。在船舶市场中油船、散货船和杂货船属常规船型,约占整个市场的70%,集装箱船约占 15%-20%,而其余高新技术、高附加值船舶仅占少数。因此,焊接技术也要大力发展适合不同船型的便携、简易的机械化、自动化焊接设备,同时要大力开发国产的适合各种船用材料的系列化高效焊接材料。
大连理工大学焊接技术研究所是大连理工大学“材料连接技术”二级学科博士点和硕士点、大连理工大学科研创新团队“先进连接技术及材料”的依托单位。研究所由5名教授、5名副教授、3名高级工程师、3名具有博士学位的讲师以及30余名研究生组成。其中教育部新世纪优秀人才2名,辽宁省“百千万”计划百层次人才1名,中国青年科技奖获得者1名,德国洪堡学者1名。主要从事高性能镁合金、铝合金、钛合金等轻合金以及高强钢的高效焊接和防护技术研究。
焊接研究所近五年先后主持国家“十一五”科技支撑计划、“十五”“863”计划、“十五”科技攻关计划、国家自然科学基金、国际合作计划、省部委科研项目以及军工科研课题数十项。在应用基础研究领域取得了开创性成果,同时解决国家重点工程与武器装备关键技术。近五年发表学术论文120余篇。80余篇次被EI检索,50余篇次被SCI检索,论文被SCI引用150次;近三年受邀请作国际学术会议的大会报告或特邀报告15次,在我国新材料焊接技术应用中发挥了突出作用;申请国家发明专利20余项,已获授权11项,其中7项技术成果在船舶、石化、汽车、摩托车、自行车以及国防军工等领域成功实现产业化应用;经鉴定,多项研究成果达到国际领先、国际先进水平,获国家、省部级科研成果奖多项。
特色研究成果
大连理工大学焊接技术研究所立足于学科研究的发展前沿。既重视学科体系自身的发展,也重视面向社会企业技术问题的研究。近年来解决了我国轻合金及高强钢产业化战略发展所需求的关键焊接与防护技术:
1)低能耗激光电弧复合焊接集成技术
焊接技术研究所在发现低功率激光诱导增强电弧现象的基础上,开发出低能耗激光电弧复合高效焊接技术。目前该技术已经成功实现镁合金、铝合金、船用钢等复杂焊接结构件的高效优质焊接。采用该技术焊接镁合金,使镁合金焊接结构件的动、静载荷由传统焊接技术的60%~70%提高到95%以上(与母材对比),突破了传统焊接技术的“瓶颈”。实现了镁合金焊接构件的实际产业化应用,该技术已经应用于镁合金自行车、摩托车、汽车结构件的研制和生产开发,取代传统胶接和机械紧固的方式,显著节省原材料。提高生产效率,降低生产成本。该技术的应用突破了镁合金焊接技术的壁垒,镁合金焊接自行车已批量出口欧盟国家,成功抢占了国际市场,获得了显著的经济和社会效益,经鉴定。镁合金激光电弧复合焊接技术属于国内外首创。达到了国际领先水平;同时,针对系列船体结构用钢,包括典型的945、980、901、921船体结构钢。以及Q235等普通船用钢,研究所开发出了具有自主知识产权的船舶用成套低能耗高效激光一电弧复合热源焊接装备,进行系列工艺(包括系列厚度、材质)试验。获得最佳的工艺参数数据库及焊接工艺流程,控制焊接变形,从而实现大尺寸船板结构件高效、高质、低成本的焊接,大大降低建造单位吨级船舶所用工时,显著提高造船效率。
本研究方向相继得到了国家“十一五”科技支撑计划、“十五”“863”计划、“十五”科技攻关计划、教育部优秀青年教师资助计划、教育部新世纪优秀人才支持计划、国家自然科学基金以及中美国际合作等项目的资助。项目研究成果得到国内外权威焊接专家的高度关注和认可,已发表学术论文50余篇。其中SCI检索30余篇。他引50余次。申请国家专利8项,获得国家专利授权5项,主要研究成果以技术转让、技术入股的方式已经实现了产业化应用。其中部分产品已出口,取得了显著的经济和社会效益。鉴于本研究方向所取得的原创性成果,“低能耗激光增强电弧高效焊接集成技术”获得2007年国家科学技术发明奖二等奖。
2)镁合金先进焊接技术
焊接研究所依据国家镁合金产业化战略发展需求,在国家“十五”“863”计划“镁合金先进焊接技术”、“十五”科技攻关计划“镁合金变形加工与焊接技术研究开发”以及“十一五”国家科技支撑计划项目“镁合金防护与连接工程技术研究开发”的支撑下,已开发出低能耗激光一电弧复合热源焊接技术、活性焊接技术以及激光胶接焊技术等系列先进焊接技术。采用该技术能够成功实现镁合金之间以及镁合金与铝合金、高强钢等异质材料之间焊接接头的优质、高效连接。镁合金焊接接头的抗拉强度、疲劳强度等动静载荷性能均达到镁合金母材的性能,达到了产业化应用的要求。镁合金焊接技术已经得到多项国家发明专利授权,并成功实现技术转让,镁合金焊接结构件已批量生产,实现了产业化。
镁合金焊接材料是实现镁合金连接结构件产业化应用的关键环节。焊接研究所在“十五”期间致力于高性能镁合金焊丝的研发,在镁合金焊丝成分设计及焊丝制备方法等方面均取得了突破性进展,已获得0.8mm~5mm系列镁合金焊丝低成本、高效制备技术,获得国家发明专利3项。目前镁合金焊丝制备技术已经实现技术转让,取得了显著的经济和社会效益。
镁合金在铸造、机械加工和使用过程中产生的缺陷严重地影响了产品的质量,目前镁合金铸件的补焊主要采用电弧焊工艺,普通电弧焊单道焊接熔深约为2mm,因此补焊时需要采用电弧气刨等方法开坡口、进行多道焊接,需要层间预热,工艺复杂,效率很低,并且容易造成氧化夹杂等,降低补焊件使用性能,制约了镁合金的应用。焊接技术研究所在发现镁合金活性焊接理论的基础上,首次提出活性补焊工艺,即利用活性剂增大熔深200%~300%的特点,对镁合金大型铸件进行活性补焊研究,将铸件中各种缺陷部位重熔以达到消除缺陷的目的,并且补焊工艺简便,该技术具有低成本、高效率等优点。能够满足实际工程中大型镁合金铸件补焊的需求。
本方向研究成果得到国内外同行专家的认可,在《Metallurqical and Materials Transactions A》、《MaterialsTransactions》、《金属学报》等国内外学术期刊上20余篇。经鉴定“镁合金活性焊接技术”达到国际先进水平,并获得2007年中国材料研究学会科学技术二等奖;“优质、高效镁合金焊接材料制备及其应用技术”,获得2007年中国机械科学技术奖二等奖。
产业化应用及国际合作交流
大连理工大学焊接技术研究所依托于大连理工大学创新产业园、国家级船舶制造工程中心,构建了完善的产、学、研发展体系,与国内外科研院所、知名企业开展了广泛的技术合作。其中具有完全自主知识产权的镁合金系列先进焊接技术,已在北京、大连、营口等地进行产业化。目前已实现镁
合金自行车车架批量生产,焊接镁合金自行车已达到国际标准,并已批量出口欧盟;研制开发的摩托车镁合金结构件、混合动力车镁合金结构件,已通过试车实验,达到了产品的技术指标,并满足用户使用要求。焊接研究所与国际著名汽车公司开展了密切国际合作,正致力于复杂结构镁合金汽车焊接零部件的研发,已取得了突破进展。
“乘风破浪会有时,直挂云帆济沧海”,大连理工大学焊接技术研究所已经具备承担国家各类重大科研计划项目、企事业重大课题的能力,研究所全体研究人员将继往开来,以提高我国装备制造业焊接技术水平为使命,不断攀登新的科学高峰。
湖南大学:配电网先进节能技术和系列装置