Budowa okrętów wojennych z powtarzalną jakością spawania w stoczni Rauma

W Rauma Marine Constructions (RMC) spawanie ma bezpośredni wpływ na integralność strukturalną, powtarzalność, efektywność przepływu pracy oraz długoterminowe osiągi okrętów wojennych zaprojektowanych do działania w jednych z najtrudniejszych warunków Morza Bałtyckiego.

W ramach fińskiego programu Squadron 2020 RMC buduje cztery wielozadaniowe korwety klasy Pohjanmaa dla Fińskiej Marynarki Wojennej. Wszystkie cztery jednostki są obecnie jednocześnie w budowie w stoczni Rauma, co stanowi ważny kamień milowy dla jednego z najbardziej zaawansowanych projektów morskich realizowanych obecnie w Europie Północnej.

Korwety klasy Pohjanmaa są zaprojektowane do całorocznej eksploatacji we wszystkich warunkach Morza Bałtyckiego, w tym do operacji w lodzie. Te jednostki, o długości około 117 metrów, są budowane z myślą o wymagających, wielozadaniowych operacjach morskich i stanowią część programu mającego bezpośredni wpływ na zatrudnienie na poziomie około 3 600 osobolat w Finlandii.

Aby sprostać tym wymaganiom, stocznia łączy produkcję zmechanizowaną, zrobotyzowane rozwiązania spawalnicze, takie jak cela spawalnicza Kemppi AX, oraz spawanie ręczne z wykorzystaniem systemów takich jak Kemppi X5.

Spawanie uprzemysłowione

Według Ari Ahto z stoczni Rauma utrzymanie spójności w przypadku wielu jednostek produkowanych jednocześnie wymaga wysoko standaryzowanych procesów już od najwcześniejszych etapów budowy kadłuba.

„Produkcja płaskich bloków jest wysoce zmechanizowana, co pomaga zapewnić powtarzalność”, mówi Ari.

Ci sami podwykonawcy są wykorzystywani podczas całej produkcji bloków i montażu kadłuba we wszystkich jednostkach, co pomaga utrzymać spójne podejście do budowy, jednocześnie zapewniając ciągłe monitorowanie procedur spawalniczych.

Jest to ściśle zgodne z szerszą strategią industrializacji RMC. Jak powiedział dyrektor generalny RMC Mika Nieminen we wcześniejszym oświadczeniu, stocznia „uprzemysłowiła procedury i procesy budowlane”, aby spełnić wymagania coraz bardziej wymagających projektów.

Zarządzanie jakością w konstrukcjach okrętowych

Budowa okrętów wojennych łączy stale o wysokiej wytrzymałości, różne grubości materiałów i złożone geometrie, z których wszystkie stawiają znaczące wymagania jakości spawania i kontroli procesu.

Dla stoczni Rauma utrzymanie spójności zaczyna się od ścisłego nadzoru i monitorowania parametrów przez cały okres produkcji. „Silny nacisk położono na nadzór i monitorowanie parametrów. W przypadku stali o wysokiej wytrzymałości kontrole NDT zostały podwojone”, wyjaśnia Ari.

Rosnące wykorzystanie mocniejszych stali zwiększa wymagania jakościowe nie tylko w projektach okrętów wojennych, ale również szerzej w całym przemyśle stoczniowym.

Według Ariego „klienci zwracają większą uwagę na jakość spawania, a branża zmierza w kierunku stosowania mocniejszych stali nawet w tradycyjnych jednostkach”.

Kontrola dokładności na dużych sekcjach kadłuba

W dużych zespołach kadłuba dokładność wymiarowa między blokami staje się jednym z najbardziej krytycznych czynników wpływających na późniejsze spawanie i montaż. W rezultacie w całej produkcji wprowadzono dodatkowe pomiary na etapach pośrednich, aby wykrywać odchylenia jak najwcześniej.

„Największe ryzyka dotyczą dokładności wymiarowej między blokami. Pomiary na etapach pośrednich zostały znacząco zwiększone, aby odchylenia mogły być identyfikowane możliwie jak najwcześniej”, mówi Ari.

Staje się to coraz ważniejsze wraz ze skalowaniem produkcji. Pierwsza korweta klasy Pohjanmaa została zwodowana w maju 2025 roku, podczas gdy pozostałe jednostki jednocześnie przechodzą przez etapy montażu kadłuba i wyposażania.

Gdzie spawanie zrobotyzowane dodaje wartość

„Długie, powtarzalne spoiny najbardziej korzystają ze spawania zrobotyzowanego”, mówi Ari. „Takie zastosowania dobrze nadają się do zautomatyzowanych rozwiązań spawalniczych, takich jak cela spawalnicza Kemppi AX, gdzie powtarzalność i stabilna wydajność produkcji są kluczowe.”

Z doświadczenia Rauma wynika, że system AX zapewnił wysoką spójność w środowiskach ciągłej produkcji. „Jakość pozostała stała, a przerwy w produkcji były minimalne.”

Ari podkreśla również, że spawanie zautomatyzowane zapewnia znaczące korzyści w porównaniu ze spawaniem ręcznym w odpowiednich zastosowaniach. „W spawaniu zautomatyzowanym produktywność jest co najmniej dwa razy wyższa w porównaniu ze spawaniem ręcznym. Jakość jest łatwiejsza do kontrolowania, a powtarzalność jest wysoka.”

Podczas integracji celi spawalniczej AX z produkcją najważniejszymi priorytetami były definicja parametrów i dopasowanie przepływu pracy.

Dlaczego spawanie ręczne pozostaje niezbędne

Podczas gdy zautomatyzowana produkcja belek wykorzystuje cztery Kemppi AX MIG Welders zdolne do jednoczesnego spawania przy wysokim cyklu pracy w celu wspierania ciągłej produkcji, inne etapy nadal opierają się na spawarkach Kemppi X5 FastMig do spawania ręcznego.

Powód, dla którego spawanie ręczne pozostaje krytyczne w budowie okrętów wojennych, wynika z produkcji w przestrzeniach zamkniętych. „Przestrzenie zamknięte występujące szczególnie w okrętach wojennych nadal wymagają spawania ręcznego”, wyjaśnia Ari.

W wielu przypadkach sprzęt zmechanizowany nie może zostać fizycznie wprowadzony do tych obszarów. Nawet gdy jest to możliwe, dostępna przestrzeń może być zbyt ograniczona, aby automatyzacja była ekonomicznie opłacalna.

Według Ariego jedną z kluczowych zalet systemów takich jak Kemppi X5 jest sposób, w jaki sprzęt wspiera spawacza poprzez kontrolowalne i łatwe zarządzanie parametrami. „System wspiera spawacza niemal automatycznie. Zarządzanie parametrami jest wysoce kontrolowalne.”

Zapisane parametry spawania pomagają również utrzymać powtarzalność między zmianami, jednocześnie uwzględniając zmienne takie jak grubość materiału, wielkość spoiny i średnica drutu dodatkowego.

Wspieranie spawaczy poprzez technologię

„Masa sprzętu została znacząco zmniejszona, a rozmiary maszyn stały się mniejsze. Ulepszenia ergonomii uchwytów spawalniczych również znacznie zmniejszyły obciążenie fizyczne spawaczy”, według Ariego.

Nowoczesny sprzęt spawalniczy coraz częściej wspiera również spawaczy bezpośrednio podczas pracy dzięki wbudowanym rekomendacjom parametrów i automatycznym korektom.

„Nowoczesny sprzęt zawiera dużą ilość wcześniej zapisanych danych, które maszyna może rekomendować po ustawieniu zmiennych. Sprzęt może również automatycznie kompensować zmiany, takie jak zmienność długości łuku, pomagając zapewnić stałą jakość.”

Kształtowanie przyszłości

Ponieważ budowa okrętów wojennych staje się coraz bardziej wymagająca, stocznia Rauma widzi największą szansę w dalszym usprawnianiu kontroli procesu.

Ponieważ wszystkie cztery korwety klasy Pohjanmaa są teraz jednocześnie w budowie, a dodatkowe projekty na dużą skalę są realizowane w stoczni Rauma, technologia spawania nadal odgrywa krytyczną rolę we wspieraniu powtarzalności, jakości i efektywności produkcji w nowoczesnej budowie okrętów wojennych.

Łatwa regulacja parametrów jest szczególnie ważna, ponieważ grubości materiałów i zastosowania spawalnicze znacznie różnią się w całej produkcji. „Grubości materiałów w budowie statków znacznie się różnią, więc operatorzy muszą być w stanie łatwo regulować parametry, jednocześnie utrzymując stałą jakość”, mówi Ari.