第八章 典型船体结构的焊接工艺剖析.docx
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第八章典型船体结构的焊接工艺剖析
第八章典型船体结构的焊接工艺
第一节船体钢材的焊接性
焊接性的试验目的:
为了评定焊接结构的可靠性,是否存在气孔、夹渣、裂纹等;焊缝及焊接接头强度、塑性、冲击韧性等力学性能和抗腐蚀性、时效、耐磨、耐热及耐酸性等耐久性。
一、船用碳素钢的焊接性
船体外板用钢材一般使用优质低合金钢,内结构可用普通低合金碳素钢。
内河船舶普遍采用优质碳素钢因含碳量较低,焊接性能较好。
无需采取特殊措施。
二、船用低合金钢的焊接
船用低合金钢的焊接性能也较好,不需采取特殊措施。
但选用高强度低合金钢,焊接时可能出现焊接缺陷,可用工艺措施控制焊接缺陷的产生。
第二节船体结构焊接工艺基本原则
一、焊接程序的一般原则
选择并严格执行焊接程序可减小结构变形和内应力。
一般原则:
1、外板、甲板对接缝:
错开板缝:
先横向焊,后纵向焊;
平列板缝:
先纵向焊,后横向焊。
2、同时存在对接缝和角焊缝:
先焊对接缝,后焊角焊缝。
3、整体或分段建造时:
从结构中央向左右、前后对称焊接。
4、有对称中心线的构件:
双数焊工对称焊。
5、手工电弧焊长缝:
分段退焊或分中分段退焊。
6、同时存在单层焊缝和多层焊缝:
先焊多层,后焊单层。
多层焊各层方向相反,接头错开。
7、分段或总段外板纵缝及纵向构件与外板的角焊缝两端200-300mm:
先不焊,以利于船台装配时对接。
8、内结构靠近总段大接缝一边的角焊缝:
在大接缝焊接后再焊。
9、应力较大的大接缝:
焊接过程不能中断,应连续完成。
10、分段中的焊接缺陷应在上船台前修补,不应在船台上进行。
二、焊接材料使用范围的规定
重要船体构件和部件应采用碱性低氢焊条(使用直流焊机):
用低合金钢建造的所有船体焊缝;
用碳素钢建造的船体大合拢环形对接焊缝和桁材对接焊缝;
船壳冰带区的端接缝和边接缝;
船长大于90m的舷顶列板与强力甲板在船中0.5L区域内的角接焊缝;
桅杆、吊杆、吊艇架及其受力构件;
拖钩架;
主机座及其相连接的构件;
艏柱、艉柱、艉轴架。
三、角接焊缝端部加强焊的规定
间断焊和单面连续焊的角焊缝:
应在端部一定长度进行双面连续焊。
组合桁材、强横梁、强肋骨的腹板与面板在肋板区域内应为双面连续焊。
桁材、肋板、强横梁、强肋骨的端部加强焊长度不小于腹板的高度,间断的旁桁材端部可适当减小。
纵骨切断处端部的加强长度不小于一个肋骨间距。
骨材端部削斜时,加强长度不小于削斜长度;端部焊接固定时,加强长度不小于骨材高度。
与肋板连接的肋骨、横梁、扶强材端部,在肋板范围内,一面应连续焊,另一面端部包角焊,长度不小于骨材高度,且不小于75mm
各种构件的切口、切角、开孔的端部包角焊长度:
板厚>12mm≮75mm
板厚≤12mm≮50mm
各种构件对接接头的两侧应有一段对称的角焊缝,其长度不小于75mm。
第三节船体焊接工艺
一、整体造船的焊接工艺
先焊纵横构架对接焊缝,后焊外板、甲板的对接焊缝,最后焊接构架与外板和甲板的角焊缝。
外板的对接焊缝,先焊船内一面,外面用碳弧气刨挑根后焊接。
甲板先仰焊,挑根后平焊(可用埋弧焊)。
外板、甲板对接焊缝焊接程序:
错开板缝—先立焊,后横焊;
平列板缝—先横焊,后立焊。
(138页图8-3)
船艏外板接缝最后焊。
图8-4
全部焊缝焊接次序:
船中往左右,中部往艏艉,由下往上焊接。
二、分段建造的焊接工艺
1、甲板分段的焊接
甲板分段—由甲板板、横梁、强横梁、甲板纵骨、纵桁、舱口围板组成。
一般在胎架上反装焊接。
甲板板的焊接:
可以先在平台上平焊,再上胎架定位,装配横梁和桁材。
可采用焊条焊,最好采用埋弧焊。
焊接程序根据排板情况,以应力最小的原则焊接。
艏甲板焊接如图8-5。
甲板分段的焊接:
139页4条供参考。
2、舷侧分段的焊接
舷侧分段—由舷侧外板、舷顶列板、肋骨、舷侧纵桁等组成。
有时带有甲板小分段和舱壁小分段。
根据曲率情况可在平台焊接或用胎架焊接。
但焊接程序和方法相同。
装焊程序—拼外板→开坡口→焊接→构架划线→构架安装→焊接→划分段轮廓线、检查水线、定位肋骨线→割胎→离胎、翻身→碳弧气刨开坡口→封底焊→矫正变形→完工测量。
焊接工艺:
140页4条
3、双层底分段的焊接
双层底分段—由船底外板、内底板、肋板、中桁材、旁桁材、纵骨等组成。
可用正造或反造。
反造焊接工艺:
以内底板为基面,由骨架控制船底外板的线型。
装焊程序—开坡口→内底板拼板→焊接→构件划线→构件安装→焊接→矫正构架变形→修正构件底部线型→装船底外板→焊接外板缝和部分角焊缝→割胎、翻身→碳弧气刨开坡口→外板封底焊及外板与构件的角焊缝。
焊接工艺:
141页7条
正造焊接工艺:
以船体外板为基面,由胎架控制分段外板线型的工艺方法。
装焊程序—开坡口→船底外板拼板→焊接→构架划线→构架安装→焊接→矫正构架变形→修顺构架高度→装内底板→部分角焊缝焊接→离胎、翻身→焊接内底板上结构的角焊缝同时进行外板缝封底焊→矫正变形→完工测量。
焊接工艺:
142页7条
4、艉总段的焊接
艉总段—由艉柱、甲板、船侧外板、船底外板、隔舱壁和内部构架等组成。
可以整体建造,也可以分段建造(起重能力不够)。
倒装建造装焊程序—甲板铺板→构架划线→装肋骨框架和纵横结构→装舷边外板(企口板)→焊接以上结构与甲板的连接以及相互之间的角焊缝→装舵套管、舷侧纵桁、半壁和艉柱等→焊接→装船底外板→焊接→装“满挡板”→焊接“满挡板”板缝与结构→离胎、翻身。
倒装建造焊接工艺:
143-144页10条
5、平面分段总装的焊接
分段总装:
先在平台上装配焊接成平面分段,再上船台(或船坞)总装成总段。
焊接工艺:
144页6条
6、舱口的焊接
舱口—由于在甲板上开了装货的舱口,采取的加强措施。
其结构主要由舱口围板(包括加强结构)和肘板等组成。
制作及焊接工艺:
145页5条
7、主机座的焊接
主机座—船舶动力系统(柴油机、齿轮箱)的安装基础。
承受主机重量和动负荷,焊接质量要求很高
预制装焊程序—在平台上划出主机座中心线以及纵桁、横隔板和横肘板的安装线→按线铺装预制的T形基座纵桁和横隔板,定位焊于平台上→装横肘板并定位→焊接→拆除定位焊→翻身→矫正变形→测量。
焊接工艺:
146页5条
8、艉柱手工电弧焊接
艉柱—艉柱是安装艉轴导管和舵杆支承(单机)的重要构件,一般用铸钢件。
其形状复杂,厚度大,尺度大,需要分段铸造再焊接成一体。
焊接要求定位准确、变形小、应力小。
常用25号铸钢(ZG25)
施工工艺:
包括焊前准备和焊接。
146-148页
三、船台焊接工艺
船台大合拢—各分段装焊完成后,需在船台上(或船坞中)进行合拢,完成船体建造工程。
大合拢的关键工序是环形接缝的装焊工作,也是船舶建造最关键、最复杂的工序,其装配和焊接质量对船体强度有极其重要的影响。
1、焊前准备148页5条
2、焊接程序148页3条
第四节船体结构的高效与高能束焊接
一、高效焊接
高效焊接—效率高于常规手工焊接方法的焊接方法。
如埋弧自动焊、下行焊条焊、重力焊、CO2气体保护焊、单面焊双面成形的寸垫焊等等。
这些方法不仅可以提高焊接效率,而且能提高造船质量、缩短造船周期、降低造船成本。
高效焊的种类:
150页表8-2
高效焊的适用范围:
152页表8-3
我国焊接工艺与国外同行的差距:
153页,供参考。
二、激光焊接
激光焊接—是利用能量极度集中的激光束(<0.1mm)进行焊接或切割的新工艺。
在德国政府和德国多家研究所、企业的支持下,我国也以开始研究和使用这一新工艺。
第五节分段焊接工艺规程的编制
工艺规程—船体分段焊接的主要施工文件,各典型分段均应编制焊接工艺规程。
是用于指导生产、准备设备、生产管理和控制进度的依据。
一、基础知识
1、生产过程与工艺过程
生产过程—将原材料或半成品转变为产品的过程。
工艺过程—改变生产对象,使其变成产品的过程。
焊接结构的工艺过程是由一系列的工序依次排列组合而成。
2、工艺过程的组成
工序:
在同一台设备或同一个工作地点一次完成的工作。
造船工序有放样、划线、下料……。
其顺序称工艺线路。
工位:
工序的组成部分。
工件在设备上的每一个工作位置。
图8-35
工步:
焊件、设备、工具、工艺规范均保持不变的条件下完成的工作。
二、工艺规程的作用
工艺规程—将工艺路线中的各项工作,以工序为单位,按一定格式写成的技术文件。
作用—工艺规程是施工技术要求、工时定额、材料选用和消耗定额、计划调度、质量管理、设备选用等方面的技术依据。
一旦确定,任何人都必须遵守。
三、焊接工艺规程的编制
1、编制原则
要求:
安全、质量、成本、生产率。
技术先进
经济合理
技术可行
良好的劳动条件
2、主要内容
内容:
工艺要求、焊接规格、焊接程序、质量检验要求等。
158页
3、编制步骤
技术准备
分析研究
拟定施工方案和工艺程序
文件编制
159-160页