船舶管件加工工艺.docx

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船舶管件加工工艺

船舶管件加工工艺

前言

目前造船行业里管加工工艺愈来愈偏向于自动化制造,因此,咱们超级有必要对管加工工艺进行总结和研究，将现代科技运用到造船中来。

第一章：

绪论.........................................................1

1.1管加工技术研究背景.............................................1

1.2本课题要紧研究内容.............................................1

第二章：

管子加工工艺.................................................2

2.1各类管子的性能特点.............................................2

....................................................7

..............................................10

.................................................11

2.5选材...........................................................12

............................................................12

........................................................16

2.8校管、实验和清理................................................20

第三章：

实例..........................................................25

3.1沪东船厂管子单件加工流水线......................................25

3.2蒸汽系统锅炉管子制作实例........................................25

终止语................................................................28

致谢..................................................................29

参考文献..............................................................30

摘要

随着造船科技的不断进步，管加工工艺愈来愈偏向于自动化制造,因此,咱们有必要对管加工工艺进行总结和研究。

目前存在的问题：

国内管子生产工艺仍和国外有必然的差距，加工方面，本身材料的强度和管材有关，也有后期的制造加工工艺有关，弯管的制造工艺和支管仍然是比较难操纵的。

本论文要紧总结了此刻各大船厂的管加工工艺，而且依照船舶管加工工艺的流程：

下料——弯制——校管——焊接——泵磨——清洗，针对各类管子的性能特点，分析研究了几种管加工工艺中显现的问题和新技术，比如：

弯管，焊接，切割，强度实验，弯管回弹问题的解决等等。

用了三种不同的方式确信了支管马鞍线和相贯线的方式：

传统计算法，CAD作图分析法，PROE作图分析法。

大体确信了船舶管加工整个的工艺流程。

关键词：

加工工艺流程管材特性新工艺方式管件连接计算放样

第一章绪论

1.1管加工技术研究背景

国内：

武昌造船厂采取先焊后弯等新工艺，慢慢成立全船关系运算机三维放样和管子加工流水线及自动化管子加工车间，减少了弯管废品率和各类消耗等。

国外：

管子加工趋向于自动化流水线技术，自上世界70年代初开始，国内外船厂开始利用管子加工流水线，德国的奥斯得力公司已为世界各有关行业建造了50多条管子加工流水线，应用范围适合所有管子制造行业，其自动化程度可视客户的实际需要而定。

美国的JESSE公司为某船厂管子加工车间成立了三条管子加工流水线，别离为小管生产线，中管生产线和大管生产线，所有管子生产活动都是在办公室里用一台PC机操纵的，切割和弯曲的数据传动到生产线操纵运算机和CNC弯管机操纵运算机，这些运算机那么将生产线的生产数据反馈到办公室计算。

能够看见,管加工工艺愈来愈偏向于自动化制造,因此,更有必要对管加工工艺进行总结和研究.存在的问题：

国内管子生产工艺仍和国外有必然的差距，加工方面，本身材料的强度和管材有关，也有后期的制造加工工艺有关，弯管的制造工艺和支管仍然是比较难操纵的。

本论文要紧总结了此刻各大船厂的管加工工艺，而且依照船舶管加工工艺的流程分析研究了几种管加工工艺中显现的问题和新技术，比如：

弯管，焊接，切割，强度实验，弯管回弹问题的解决等等。

用了三种不同的方式确信了支管马鞍线和相贯线的方式：

传统计算法，CAD作图分析法，PROE作图分析法。

大体确信了船舶管加工整个的工艺流程。

第二章管子加工工艺

2.1各类管子的性能特点

管子是船舶管系顶用来输送各类介质的管道。

为了使所选用的管子能知足所输送介质的压力，温度和侵蚀性的要求，咱们必需对经常使用的船用管子的材料，性能了解。

2.1.1钢管

船用钢管要紧有无缝钢管，焊接钢管和水，煤气输送钢管三种。

图2-1钢管

2.1.1.1无缝钢管无缝钢管的内外表面不得有裂痕，折叠，分层，结疤，扎折，发纹等缺点存在。

如有上述缺点那么应清除，且被清除部位的壁厚减薄不得超过最小壁厚。

无缝钢管具有良好的延伸率和足够的强度，能经受较高的压力，因此应用极为普遍。

无缝钢管依照其制造材料的不同，可分为三种。

一般碳素钢管其经常使用的牌号有A2，A3，A4等，适用于管壁温度低于250的燃油，滑油，输油，二氧化碳，紧缩空气，乏气及给水，消防等管路。

优质碳素钢管其常有的牌号有10，20等，适用于管壁温度低于435的蒸汽，高压燃气和高压给水等管路。

耐热合金钢管适用于管壁温度超过435的过热蒸汽管，锅炉管等。

耐热合金钢管经弯曲，焊接等加工后，都要从头进行热处置。

无缝钢管按制造方式的不同，分成“热轧”和“冷拔”两大类。

热轧无缝钢管的规格：

外径为32630mm，壁厚为2.57.5mm，长度312.5m；冷拔无缝钢管的规格：

外径为5200mm，壁厚为0.2514mm，长度为1.59m。

这两类无缝钢管在利用上没有什么区别，无缝钢管的规格尺寸齐全，同一外径有多种不同的壁厚。

经常使用的船用无缝钢管的规格见表：

表2-1

公称通径外径×壁厚公称通径外径×壁厚公称通径外径×壁厚

DN（mm）（mm×mm）DN（mm）（mm×mm）DN（mm）（mm×mm）

1014×24048×4125133×5

1522×2.55060×4150159×6

2025×36576×4200219×6

2532×38089×4250273×8

3238×3100114×5300325×8

2.1.1.2焊接钢管焊接钢管由钢厂直接提供,它是用热轧或冷拔带钢制成管坯,然后再用电阻焊或高频电流焊焊接而成。

焊接钢管的内，外表面不许诺存在裂痕，结疤，错位，毛刺，烧伤，压痕和深的滑道等缺点。

但许诺存在深度不超过壁厚许诺误差范围内的表面缺点。

如图

图2-2焊接钢管

焊接钢管一样用A2，A3，A4或08，10，15，20号钢制造。

由于焊接钢管焊缝处的强度比其他部份有所减弱，一样约为无缝钢管的80%，因此，焊接钢管一样只用于工作压力和温度都比较低的管路，如燃油，滑油低压吸入管路，油舱注入，空气，测量管路及加班栏杆，楼梯扶手等。

焊接钢管的规格尺寸很多，经常使用规格见表：

表2-2

外径壁厚外径壁厚外径壁厚外径壁厚

140.6～1.6200.6～2.0251.0～2.5321.2～25

焊接钢管和无缝钢管在外观上较难区分，可是其内壁有专门大的不同，无缝钢管的内壁超级完整，滑腻；焊接钢管那么有一条明显的凸起焊缝，咱们只要一看或用手一摸就当即能加以区别了。

2.1.1.3低压流体输送用镀锌焊接钢管低压流体输送用镀锌焊接钢管建成为镀锌钢管，即原先的水煤气管，其内，外表面质量要求和焊接钢管相同。

低压流体输送用镀锌焊接钢管其管端有带螺纹（圆柱形和锥形）和不带螺纹两种，依照壁厚又有一般管和加厚管两种，船厂要紧利用圆柱形螺纹和一般管。

由于低压流体输送用镀锌焊接钢管的内外表面镀了一层锌，提高了钢管的防蚀性能，因此适用于低温，低压和侵蚀性较强的水管路。

如各类日用水管，卫生水管，舱底水管，低压消防水管，乏汽管及水舱的空气，注入，测量管等。

经常使用规格见表：

表2-3

公称通径外径壁厚

Mm英寸（mm）（mm）

″21.252.75

″

251″

″

″

″

803″88.54

1004″1144

1255″

1506″

那个地址，专门要强调指出的相同公称通径的无缝钢管与焊缝钢管的外径是一样的，而与镀锌钢管（水煤气管）的外径大部份是不一样的，如DN20无缝钢管的外径为57mm，DN50（2”）镀锌钢管外径为60mm。

这点在选用法兰等连接附件时要专门注意。

2.1.2有色金属管

船用有色金属管要紧有铜管，铝管和双合金管。

2.1.2.1铜管日前船用铜管有紫铜管和铜绿铁合金管三类，他们都是拉制或挤制的无缝钢管。

铜管的内外表面应滑腻，清洁，不该有分层，针孔，裂痕，气泡和绿锈等缺点。

紫铜管

紫铜管的质地柔软，便于加工，具有很高的塑性和耐蚀性，适用于工作温度不超过200℃和工作压力0.5～1.0Mpa的管路。

一样用于压力仪表的传压管，自动仪表的连接管，小直径油管，热互换器的传热管，弦外黑油管，低压紧缩空气管，低温蒸汽管，压气机进出气管，冷冻机管机锅炉给水管，放水管等。

黄铜管

黄铜管的特点是对空气及海水有很高的抗蚀能力和很高的导热率，船舶上用作传话管及热互换器的管制。

铜镍铁合金管

铜镍铁合金管是目前国际上新显现的一种新型管材。

铜镍铁合金管管壁薄，重量轻，管子内壁滑腻清洁，具有很高的耐蚀性，利用寿命长，是一种较理想的造船管材。

目前要紧用于海水冷却管系。

铜镍铁合金管制作，校管均采纳对接镶制工艺，其管子附件都是定型产品。

管子连接形式采纳松套法兰连接。

铜镍铁合金管的切割，校管，焊接，实验及安装要紧工艺如下：

切割4”以下的直管采纳砂轮切割机；4”以上采纳等离子切割机。

切口必需修整滑腻，及时清除割渣及毛刺，长度误差±1mm，管子中心线不垂直度小于0.5mm。

母管先用等离子切割机开孔后，再用砂轮枪或锉刀进行修整光顾并清除割渣和毛刺。

校管焊接部位20mm处（包括管子内壁）的管壁要光亮，不该有油类，锈斑，氧化皮，毛口或其他对焊接质量有害的附着物。

管壁厚度在2.5mm之内，对接处无间隙；管壁厚度在3～4mm之内，对接处焊口应作60°破口。

对接同心度在0.5mm之内。

支管节（马鞍）与母管应专门好吻合，母管上所开的支管孔与支管节内孔同轴，其不同轴度不得大于1mm。

定位焊点采纳亚弧缝焊，焊点不宜太长过厚，不该有气孔，裂纹，夹道等缺点，焊水须熔透，焊脚平整，散布均匀，以保证足够的牢度。

焊接一样采纳与管子同质的材质，直径为2～3mm，焊接部位的边缘要用酒精或丙酮进行清洗，焊缝表面不得有油类，锈斑，氧化皮或其他队焊接质量有害的附着物。

为了保证焊接质量，焊接前管内要充氩气，具体充其量可参照表1-6。

管子各条焊缝，除第一条焊缝外，其余焊缝均要用塑料胶带封死，颈圈开口处也要用圆形橡皮圈封牢，焊接一条拆一条，直至管子全数焊妥。

焊接时镍棒与管壁间隙为2～3mm。

实验所有铜镍铁合金校管，焊接后，都要进行水密实验，实验按常规要求进行，实验压力为0.4MPa，严禁超压实验。

实验合格后那么由船检人员在法兰上盖船检钢印。

2.1.2.2铝管铝管的重量轻，耐侵蚀，塑性好，易加工，可是机械强度低，只适用于低温，低压管路。

经常使用于轻型舰艇的燃油管，滑油管，冷却水等管路

图2-3

船用铝管的外径为6～50mm，壁厚为0.5～5mm，长度为4～6m。

铝管弯曲前需经退火处置。

2.1.2.3双金属管经常使用的双金属管有10-TUP和10-T1，即在10号优质碳素无缝钢管的内表面镀有一层厚度为0.6～0.8mm的紫铜。

因此它既有紫铜管良好的抗蚀性能，又有碳钢的高强度。

经常使用于舰艇上的燃油管，高压空气管和高压液压管等。

图2-4

双金属管的外径为6～70mm，壁厚为1.5～6mm，长度为3～7m。

管子加工制成后都要进行热处置，保证其必要的机械性能。

连接附件的用途是将管系中的机械，设备，仪表，附件和管子彼此连接起来。

船舶经常使用的连接附件有法兰连接，螺纹连接，夹布胶管连接，焊接连接等

法兰连接是目前船舶管路连接的最要紧的形式。

它的优势是结合强度高，拆装方便，适用范围广，几乎可适用于一切管路的连接。

法兰连接的材料和结构形式很多，目前最多见的法兰连接有搭焊钢法兰，对焊钢法兰和扁圆形焊接钢法兰三种形式。

如图：

图2-6图2-7

2.2.1.1法兰选用依照设计图纸选用法兰。

管子切割面与管子中心线要维持垂直，切口要修正光顺，及时去除割渣，毛刺和氧化物。

关于搭焊钢法兰和扁圆形焊接钢法兰要维持端距h=4～6mm，管子与法兰点焊时要维持管子中心线与法兰的端面垂直，不垂直度小于30，；用于对焊钢法兰连接的管子，其管口应作60°坡口，管子与法兰焊接时要维持同心度在1mm之内。

依照管内介质的工况和管子的公称通经，合理选用垫片的材料和规格，专门要注意避免“大法兰小垫片”的情形显现。

正确的选用连接螺栓的直径和长度，用“十字交叉法”旋紧螺栓，螺栓长度以旋紧后露出1～2牙为宜。

另外，在修造船进程中，还可能碰着其他各类的铜法兰，松套法兰和折边套法兰等，它们的适用范围和工艺要求可参看有关的标准。

2.2.2螺纹连接

当管子与管子及管子与机械，设备，附件之间是利用螺纹进行连接的，这种连接方式称为螺纹连接。

螺纹连接要紧有管子螺纹接头，卡套接头和由任接头三种形式。

这种连接方式的优势是拆装方便，占用空间位置小，布置紧凑。

图2-8

图2-9

管子螺纹接头工艺：

凡是平肩接头必需加装适合的内垫圈，锥面接头那么没必要用内垫圈。

管子与接头用气焊焊接时，必需先将接头拆开口单独焊接，不然会发生接头咬死而拆不开接头。

旋入接头的旋入螺纹必需与接座螺纹相配合，接头与接座间必需加装外垫圈

卡套接头施工工艺：

管子表面不得有拉痕，凹陷，裂纹，锈蚀等缺点存在。

连接钢管的外径误差不超过±0.3mm时，方可取得中意的连接成效。

管子切割面应保证与轴线垂直，并非能有毛刺，赃物，用于高压连接的钢管事前最好用细砂纸打磨管子插入部份的外表面。

外衣螺母，卡套在管子上的位置方向要正确，管子应顶紧在接头的止推面上。

拧紧螺母时，使劲要均匀，拧紧后可松下螺母，观看卡套是不是咬进管子表面，正式安装时，仍需使劲拧紧。

对一些不需要拆卸的管子能够采纳焊接的方式连接，要紧有三种焊接工艺。

δ≤3mm时，直接用直管对接的方式，管子间隙为0-2mm，只许诺采纳气焊或气体爱惜焊的熔丝焊接法；当壁厚3mm＜δ＜16mm时，管口要作60°的坡口，管子间隙为0-3mm，对各类油管路必需先用氩弧焊封底后，再用电弧焊，气焊或气体爱惜焊焊接。

对接焊的同心度要求≤1mm。

2.2.4.2套接焊采纳套治理才套焊接时，套管材料应与连接管子同质，套管的位置应居中，套入长度≥5δ（连接管子壁厚），套管厚度≥δ，套管内径比连接管子外径大2-3mm，连接管子间隙≤3mm。

2.2.4.3搭接焊采纳搭接焊前，应先对连接管子进行扩口处置。

扩口后的内径应比插入管子外径大2-3mm，插入长度15-20mm，扩口边缘不得产生裂痕，搭接焊时要求大体同心。

施焊前应清除焊件焊接部位的氧化皮，铁锈，潮气，油污，油漆，熔渣及其他可能阻碍焊接质量的污物，并检查焊缝间隙和坡口等是不是符合要求。

为了保证焊接质量，各类焊缝应尽可能的采纳俯焊位置。

施焊终止后应当即清除焊渣于飞溅物，检查焊缝的外表质量，即寒风表面应滑腻清洁，不得有裂纹，焊瘤，气孔和未填满的弧坑或凹陷存在。

管子内壁产生熔滴于塌陷应予以修补。

钢管的焊接连接一样采纳对接汉或套接焊地形式。

紫铜管那么采纳搭接焊或套接焊，而不宜采纳对接汉。

这是因为对接焊的强度较低；同时，由于对焊在管子内壁形成的焊缝无法清除，而一样紫铜管大量用于仪表管路及冷藏管路，这些管路对管子的清洁要求又专门高，因此紫铜管不宜采纳对接焊形式。

2.3.1直通式通舱管件工艺钢管的材料与管系的管子材料相同，法兰一样采纳搭焊钢法兰，复板的材料和厚度应与开孔处的船体钢结构构件的材料，厚度相同。

复板内圆直径比管子外径大1～2mm，外圆直径比相应法兰外径大80mm，直通式通舱管件的长度已标准化。

制作一个公称压力为1.6MPa，公称通径为65mm，标准长度210mm的直通式法兰连接钢法兰通舱管件，其制作工艺如下：

先截取一段长200mm，外径Φ76×4的10号无缝钢管，配两只公称通径威65mm，公称压力为1.6MPa的搭焊钢法兰，再取一块厚10mm，外径为mm，内径为78mm的复板，其材料为一般碳素钢的A3

用两块V形铁将管子搁好，再用水平尺查验其水平度，然后别离套入复板，法兰。

先点焊左端法兰。

此项工作必然要保证法兰端面和管子轴线垂直并维持法兰端距5mm，采纳三点固定焊固定法兰。

再用三点户丁焊固定右端法兰，一样维持5毫米端距，现在，既要保证法兰端面与管子轴线垂直，又要保证两头法兰螺孔在一条直线上，同时还要保证总长度为210mm。

最后固定复板，若是复板的左面至左端法兰密封面的长度为100mm，并保证其水平面与管子轴线垂直。

活络复板可不进行此工作。

2.3.2螺纹连接通舱管件当管子的公称通径较小时，一样用螺纹连接通舱管件来代替上述的法兰连接通舱管件，螺纹连接通舱管件一样采纳碳素钢或黄铜制做。

单尽管件安装时都是直接在舱壁上开孔，然后采纳孔面焊接。

多联管件那么先在复板上排列，矫正后，再按复板得外形在舱壁上开孔，焊接，多联管件在复板上排列时，各个管件的中心距要维持适当间距，能自由地拆装多联管中的任何一根管子。

在管子截面积计算中，咱们着重解决的确实是主管上开支管和蒸汽加热盘管的长度计算问题

2.4.1支管口径和数量的计算

在实际工作中，咱们常常碰着总管上开支管的问题。

要在海水总管，供水总管上开假设干支管，所开的支管口径和数量不能任意，开得少固然没有问题，若是开得太多，那么从支管流出的介质流量和压力就会衰减得太多，而不能达到设定的要求。

计算支管的口径和数量一样说来，不考虑其它因素的阻碍，所有支管的流通面积之和应小于或等于总管的流通面积：

另外，蒸汽系统中的蒸汽分派管上开支管，n路凝水支管汇合至凝水集合管，求凝水集合管的口径等，都可参照此法计算。

可是在实际运用中，有时考虑到所开的支管不必然同时利用。

因此有的总管上所开支管的总流通面积可能会略大于总管的流通面积。

燃油系统中的重油在注入，驳运，沉淀，分离和供给时，都要在油舱内利用蒸汽进行加热。

油舱所需的蒸汽加热量要紧由通入饱和蒸汽的温度和蒸汽加热管的材料及加热面积等因素决定。

若是加热蒸汽的压力和加热管的材料确信以后，油舱加热量就只考虑加热管的加热面积。

如何依照油舱加热面积来求和热管的长度呢？

那个地址所说的加热面积一样就用管子的外径周长乘以管子长度，即

（1-3）

式中S------油舱加热面积（m2）；

d------加热管外径（m）；

L-----加热管长度（m）。

下面举例说明蒸汽加热盘管长度的计算方式。

例　　某油舱要求加热面积为25㎡，假设用Ф60×5无缝钢管制作加热盘管需用钢管多少米？

解设需要钢管为Lm

答：

需用Ф60×5无缝钢管为132.70m。

2.5选材

那个地址所讲的管子材料的选用，只要求能依照管路系统的特点，正确的选用管子材料，也确实是说什么管路应该用什么管子（材料）而不涉及到管子的具体规格。

为了正确选用管子材料，必需把握管路中介质的压力，温度和侵蚀性和经常使用材料的特点，一样说来，无缝钢管适用于高，中压，高温和侵蚀性较弱的管路，焊接钢管适用于低压，常温和侵蚀性较弱的管路，镀锌钢管适用于低压，常温和侵蚀性较强的管路。

事实上，制作船舶管系的管子材料，规格是由设计部门选定的，并在各系统的施工图纸上明确标注，咱们必需严格地按图施工，万万不可擅自更改。

在管子的加工工作中，第一碰着的确实是正确下料工作。

在下料前，咱们依照设计图纸得知管子理论计算长度。

2.6.1计算下料长度

下料长度确实是弯制成形的管子的总长。

理论上，它是各直管段长度和弯头圆弧长度的综合，在弯制管子时，弯头部份的圆弧长度因材料塑性变形等缘故此略有伸长，因此实际下料长度应该比理论长度略短一点。

当自动弯管机采纳“先焊后弯”的工艺流程时，实际下料长度更是必需给出的一个参数。

从图1-10可知，管段的理论下料长度Ｌ０为

（1-4）

即

图2-10

由于管子在弯曲时有必然的延伸量

因此实际下料长度应减去

。

关于有n个管段的弯曲管子，实际下料长度为

（1-5）

式中

------管子实长之和；-------弯头处切线长度与圆弧长度差值之和；

------管子弯曲时的总延伸量。

延伸量

是一个体会数据，它随着管子的材料，直径，壁厚，弯曲半径，弯角大小和热弯或冷弯等情形而定。

通常，关于必然规格及材料的管子，延伸量

与弯角α成正比。

目前工厂管子下料长度一样取理论下料即可，延伸量在校管时割除；如采纳“先焊后弯”工艺时，必需考虑延伸量，此量通常依如实验取得的体会数据。

如下表

表1-8管子弯曲延伸量

一样管件采纳锯床锯断或氧割切断，但氧割后必需去掉氧化铁渣和飞溅物；有色金属管及HDR不锈钢管应采纳机械或手工锯切断。

气割

金属的气割（实质是氧气切割），是目前船舶管系最普遍英勇的切割方式。

气割原理是气割进程开始，先用预热火焰加热割缝处的金属，使割缝处切割开始点处的金属温度上升达到燃点（使金属在纯氧中的燃点），现在放出高压的纯氧射流，使金属燃烧（猛烈氧化），燃烧所生成的熔渣当即被气流吹除，继续这一进程，就会在金属割件中形成一道光洁的割缝把金属割件分离开。

等离子切割

愈来愈多的铬镍合金，铸铁，有色金属需要切割加工，而这些材料不能用一般的氧气切割。

就要用到等离子切割技术。

等离子切割工艺：

等离子弧电源

等离子弧要求电源具有陡降的外特性。

为了易于引燃等离子弧并使起其稳固燃烧，空载电压要求较高，我国的等离子弧切割机的空载电压为（120-300V）.空载电压的高低要紧取决于切割材料的厚度，如要切割大厚度材料那么需要更高的空载电压。

工作电流和电压决定了等离子弧的功率，功率增大可提高切割厚度和速度，增大电流会使弧柱变粗，切口宽度增大。

增高电压是提高等离子弧功率的有效途径，但工作电压假设超过空载电压的６５％时，会显现等离子弧不稳固的现象，故在增大等离子弧的工作电压时必需提高电源的空载电压。

等离子弧的工作气体

等离子弧经常使用的工作气体是Ｎ２，Ａｒ和Ｈ２或它们的混合气体。

Ｎ２来源广，本