第八章 典型船体结构的焊接工艺

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。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。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。船体结构焊接工艺基本原则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：eq\o\ac(○,1)错开板缝：先横向焊，后纵向焊；eq\o\ac(○,2)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。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）：eq\o\ac(○,1)用低合金钢建造的所有船体焊缝；eq\o\ac(○,2)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；eq\o\ac(○,3)船壳冰带区的端接缝和边接缝；eq\o\ac(○,4)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；eq\o\ac(○,5)桅杆、吊杆、吊艇架及其受力构件；eq\o\ac(○,6)拖钩架；eq\o\ac(○,7)主机座及其相连接的构件；eq\o\ac(○,8)艏柱、艉柱、艉轴架。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。eq\o\ac(○,1)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。eq\o\ac(○,2)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。eq\o\ac(○,3)纵骨切断处端部的加强长度不小于一个肋骨间距。eq\o\ac(○,4)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。eq\o\ac(○,5)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75mmeq\o\ac(○,6)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≮50mmeq\o\ac(○,7)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eq\o\ac(○,1)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。eq\o\ac(○,2)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）。eq\o\ac(○,3)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）eq\o\ac(○,4)船艏外板接缝最后焊。图8-4eq\o\ac(○,5)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。eq\o\ac(○,1)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。eq\o\ac(○,2)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。eq\o\ac(○,1)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eq\o\ac(○,2)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。焊前准备148页5条焊接程序148页3条第四节船体结构的高效与高能束焊接高效焊接高效焊接—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。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。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eq\o\ac(○,1)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。eq\o\ac(○,2)工位：工序的组成部分。工件在设备上的每一个工作位置。图8-35eq\o\ac(○,3)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。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。eq\o\ac(○,1)技术先进