在船舶海工行业的激光应用已形成六大板块的全覆盖格局

激光技术在船舶海工行业的应用已形成从建造到运维的全生命周期覆盖，涵盖激光切割、激光焊接、激光清洗、激光表面处理、激光增材修复、激光检测等多个细分方向。以下分板块系统梳理。

激光切割：从薄板到中厚板的全面替代

激光切割是船舶制造中应用最早、渗透率最高的激光加工环节，正在加速替代传统等离子切割和火焰切割。

核心优势

• 效率：以20kW高功率光纤激光器为例，切割12-14mm船板速度可达9-11m/min，是等离子切割的3倍以上。
• 精度：重复定位精度达±0.1mm，切割缝隙仅1mm，材料利用率最大化。
• 质量：切口光滑、热影响区小，从根源上杜绝挂渣等质量隐患，减少后续加工成本。
• 环保：工作环境清洁，配套除尘系统可同步收集烟尘废气，远优于等离子切割的烟雾弥漫。

产业化进展

• 奔腾激光：2024年11月向沪东中华船厂交付多台Bull系列30kW坡口激光切割设备（国际首台套产品），用于LNG船舶制造。已为招商重工、金陵船厂、蓬莱巨涛等十多家骨干造船企业提供近百台套设备，2023年获中国船舶工业协会"船舶工业强链品牌"称号。
• 上海沪工：深耕船舶制造68年，推出30kW-100kW高功率光纤激光切割平台，搭载五轴智能摆动坡口系统，V/Y型坡口一次性精准成型，角度精度达±0.5°。设备已广泛应用于中船集团、招商局、江南造船、沪东中华等国家级骨干企业。
• 威海芜船：引入激光切割与激光复合焊等先进工艺，切割缝隙仅1mm，配套除尘系统同步作业，获评2025年度绿色工厂。

智能化升级

上海沪工搭载HUGONG-IoT智能群控系统与船舶板料专属工艺数据库，实现"1人多机"管理，一键调用覆盖全系列船板材料的切割工艺包，降低对人员经验的依赖。

激光焊接：重塑船舶分段制造

激光焊接（尤其是激光-电弧复合焊）是近年来船舶制造领域最具变革性的技术突破，正在从根本上改变船体结构的建造方式。

激光-电弧复合焊：薄板焊接的"游戏规则改变者"

大型邮轮、客滚船等高端船型中，4-8mm薄板焊接占全船焊接总量的80%，对变形控制要求极高。传统电弧焊热输入大，5mm厚DH36船用钢焊后出现明显波浪变形；而激光-电弧复合焊的最大变形仅为弧焊的40%，焊接速度可达4.2m/min（传统弧焊不到0.5m/min）。

欧洲船厂的先行实践：

• 德国Meyer Werft：早在2000年就引进激光复合焊技术，分段最大加工尺寸达20m×40m，目前全船超过一半的焊缝长度采用激光焊接。其甲板预制全自动化生产线配备12kW CO₂激光器，15mm以内钢板对接焊速度达3m/min。
• 丹麦Odense Steel Shipyard：1998年首次用激光焊接船用部件，2000年后使用CO₂激光-MAG复合焊生产分段模块零件。
• 芬兰Aker Yards：2006年在现有板材生产线上改造增加激光复合焊工艺。

中国船厂的快速追赶：

• 上海外高桥造船厂：2018年签订合同引进国内首套邮轮激光电弧复合焊生产线，经上千次焊接试验，2021年12月获得英国劳氏船级社（LR）颁发的5mm和10mm对接焊工艺规程（WPS），成为国内首家实现激光复合焊应用认证的船企。2022年3月又获得中国船级社（CCS）签发的首个激光复合焊角焊WPS。截至2022年11月，已完成150片以上实船板架生产，并在大型邮轮二号船H1509上正式投入应用。
• 招商重工：同期引进德国IMG公司全套激光复合焊设备，配备16kW大功率激光器，建成的激光薄板生产流水线最大处理尺寸达25m×36m（全球最大），已掌握4-25mm板厚激光复合焊接工艺，取得CCS、BV、DNV船级社认可。

中厚板激光焊接突破

锐科激光12kW连续激光器已用于某船厂甲板和舱壁焊接，实现3-12mm船板拼焊。更值得关注的是，锐科实现了20mm厚碳钢单面焊双面成型的技术突破，这在传统工艺中需要多层多道焊才能完成。

大型火箭贮箱环缝焊接

2026年4月，北京九天行歌完成了世界最大直径10米级不锈钢火箭贮箱筒段的环缝激光自动焊接，环缝总长度达33.5米，一次焊接成功，自动焊缝跟踪精度达0.005mm。这一突破虽属航天领域，但其技术积累对大型船舶液货舱建造具有直接借鉴意义。前轮对话

激光清洗：船舶修造的"绿色革命"

船舶长期在高盐高湿环境运行，除锈、脱漆是修造环节的核心痛点。传统方式（人工打磨、喷砂、高压水洗）劳动强度大、污染严重、易伤基材，激光清洗正成为替代方案。

技术优势

• 非接触、无损伤：精准去除锈蚀、油污、氧化层与旧涂层，不伤基材
• 零污染：无水无化学品、无粉尘，无有害废弃物产生
• 高效率：万瓦级激光清洗效率是传统喷砂的2-4倍
• 自动化：可结合爬壁机器人实现曲面、狭小空间的自动作业
• 提升涂装质量：清洗后表面粗糙度可控，涂装附着力显著提升

产业化进展

• 南通唐人电子：国内唯一掌握万瓦级激光清洗装备制造技术的企业，采用转镜扫描机制消除清洗不均匀现象。其万瓦级爬壁机器人激光清洗系统已在某重点船厂成功应用验证。产品矩阵涵盖爬壁机器人系统、六轴机器人系统、智能化生产线及手持设备。
• 安徽船检博士创新工作室：由上海海事大学孟良博士领衔，联合上海船舶运输科学研究所、蚌埠神舟机械等单位，推动船舶激光环保清洗技术的科普与产业化应用，入选安徽省科协2025年"科普安徽"项目。
• 国际应用：美国Laser Photonics公司的CleanTech激光系统已广泛应用于船舶发动机、发电机、燃油泵、绞盘、锚链等部件的除锈除垢，系统寿命可达5-10万小时（数十年）。

激光表面处理：从防腐到抗生物附着

飞秒激光超疏水防腐

• 中科院长春光机所：利用飞秒激光在铝合金表面诱导微纳结构并实现晶态-非晶态相变，使腐蚀防护效率高达99.13%，在海水浸泡超过两个月后仍保持稳定。
• 吉林大学徐淮良团队：提出强场激光表面钝化策略，利用飞秒激光光丝在不锈钢表面构建"芋头叶状超疏水微纳结构+富Cr复合钝化层"三位一体防腐屏障，使腐蚀速率下降4-5个数量级，年均腐蚀速率低至亚纳米级，稳定维持超6500小时。该技术无需化学涂层，对304、316、420、2205等多种不锈钢均有效，在海洋工程防腐领域具有广阔应用前景。

激光冲击强化

激光冲击强化（Laser Peening）通过高能激光脉冲在金属表面产生压残余应力，可抵消疲劳裂纹扩展，使金属零件使用寿命延长10-15倍。该技术已应用于船舶推进轴系、螺旋桨等高应力部件的表面强化处理。

水下激光焊接与增材修复：海工装备的"现场手术"

海洋工程装备（海上平台、海底管道、船舶等）长期处于海水腐蚀、波浪冲击等恶劣环境中，受损后往往无法移入干坞修理。水下激光焊接/熔覆技术为此提供了原位修复的可能。

核心技术挑战

水下激光加工的关键在于排水喷嘴——必须在激光作用区域形成稳定的局部干燥空间，防止水对激光束的屏蔽和对熔池的干扰。

排水技术路线

• 气幕排水法：利用气体 curtain 形成局部干燥区，适用于浅水（报道最大水深约3m）。德国GKSS于1996年首次开发成功。
• 水幕排水法：利用高表面张力的水膜形成干燥空间，日本日立于2001年开发，可实现水深30m作业。
• 水气混合排水法：中国东南大学团队开发，结合水 curtain 和气体 curtain 的协同优势，在更大水深下实现更稳定的干燥区。

代表性成果

• 哈尔滨工业大学郭宁团队：在120mm水深下实现304不锈钢水下激光对接焊，接头冲击韧性和抗拉强度与空气中焊接接头基本相当。还在60mm水深下完成Ti-6Al-4V钛合金水下激光熔覆，实现良好的冶金结合。
• 东南大学孙桂芳团队：开发了粉末送料水下激光直接金属沉积（ULDMD）技术，在55mm水深下成功制备Ti-6Al-4V块体，力学性能与空气中沉积件相当。在150mm水深下修复HSLA-100钢，抗拉强度778MPa、冲击韧性40J，与空气中修复件（785MPa、47J）接近。
• 日本东芝：开发了多功能激光焊接头，集水下激光冲击强化（预防性维护）、激光超声检测和水下激光焊接/修复于一体，已应用于压水堆压力容器管嘴的水下修复。

激光检测与监测：海工结构的健康"听诊器"

激光智能监测系统

2026年2月公开的一项专利技术提出了一种针对海上结构物的激光智能监测系统，通过激光激发超声波并接收反射信号，实现非接触式壁厚、振动及位移多参数实时监测，彻底摆脱了传统超声波测厚对耦合剂的依赖，解决了海洋环境中耦合剂易失效导致测量精度下降的问题。系统配备机器视觉模块实现自动对准，壳体喷涂海洋级防腐涂层，光路配置抗雾抗散射镜片。

激光雷达在海上风电中的应用

镭测创芯深耕海上风电全生命周期，其漂浮式测风激光雷达系统作为国内首台套产品，已在我国沿海70余个海上风电场部署，经受超强台风考验，提供1m距离分辨率、秒级刷新率的高精度数据，建设成本仅为传统测风塔的三分之一，累计带动行业降本增效超30亿元。

📌 总结

激光技术在船舶海工行业的应用已形成六大板块的全覆盖格局：

其中，激光切割已完成从中厚板到厚板的全面渗透，激光-电弧复合焊正在大型邮轮和高端船型领域快速放量，激光清洗处于从示范验证向规模化推广的关键转折期。中国在激光切割装备和激光复合焊产线方面已接近国际先进水平，在激光清洗和激光表面处理方面与国际基本并跑，在水下激光修复方面处于国际第一梯队（与日本、德国并列）。未来随着万瓦级激光清洗装备的成熟、水下激光修复技术的工程化突破以及AI智能控制的深度融合，激光技术将在船舶海工行业释放更大的产业价值。