船舶結(jié)構(gòu)焊接工藝編制

船舶結(jié)構(gòu)焊接工藝編制第一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五項(xiàng)目四、船舶舾裝件裝焊工藝編制一、知識(shí)目標(biāo)1．掌握常見(jiàn)舾裝件的焊接工藝要求；2．學(xué)會(huì)常見(jiàn)舾裝件的焊接工藝分析；3．掌握常見(jiàn)舾裝件的焊接工藝編寫(xiě)方法。二、能力目標(biāo)1．能夠讀識(shí)船舶舾裝件焊接施工圖并能進(jìn)行船舶舾裝件的焊接工藝分析；2．能夠設(shè)計(jì)或選擇簡(jiǎn)單工夾具；3．能編制典型舾裝件焊接工藝并提出相關(guān)技術(shù)措施。第二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.2任務(wù)二艉柱的裝焊工藝編制一、知識(shí)目標(biāo)1．了解艉柱的制造要求和安裝要求；2．了解主艉柱焊接變形的預(yù)防及控制方法。二、能力目標(biāo)1．能讀識(shí)艉柱的結(jié)構(gòu)與安裝圖；2．能進(jìn)行艉柱的定位和裝配；3.能編寫(xiě)艉柱的焊接工藝并組織實(shí)施。第三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.2.1艉柱的裝焊4.2.1.1艉柱的裝焊概述艉柱由鑄鋼、鍛鋼制成，或與鋼板組合而成。大型船舶一般采用鑄鋼結(jié)構(gòu)。尾柱的形式復(fù)雜且受鑄造設(shè)備的限制，所以要分成幾段澆鑄，再經(jīng)過(guò)裝配焊接而成為一個(gè)整體。艉柱焊接采用電渣焊，焊時(shí)熱量很大，容易產(chǎn)生變形。而艉柱又是舵和螺旋槳的支承，既需要有足夠的強(qiáng)度，又要求外形正確，因此對(duì)艉柱的質(zhì)量要求很高。為了保證裝配質(zhì)量和便于施工，一般艉柱裝配都是在胎架上采用臥式裝配法進(jìn)行的，胎架設(shè)在平臺(tái)上。下面介紹鑄鋼艉柱的裝配方法。第四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五（1）簡(jiǎn)要裝焊步驟平臺(tái)上劃出艉柱輪廓線(xiàn)、軸線(xiàn)、舵桿中心線(xiàn)、水線(xiàn)、肋骨線(xiàn)→豎立艉柱安裝模板→吊裝艉柱零件→開(kāi)準(zhǔn)對(duì)接坡口→吊對(duì)艉柱型線(xiàn)、尾軸與舵軸中心→裝配定位→加強(qiáng)→焊接→拆除模板定位焊→矯正變形→（焊縫熱處理）→修順與外板的搭接邊緣→測(cè)量。（2）裝焊步驟說(shuō)明1）接頭端面的準(zhǔn)備以（圖8-27）為例，該艉柱共分6段，有5個(gè)接頭，采用電渣焊焊接。第五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五艉柱分段示意圖第六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五2）平臺(tái)上畫(huà)線(xiàn)和制造胎架3）裝焊艉柱繪制艉柱輪廓線(xiàn)

第七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.2.1.2艉柱的安裝（案例說(shuō)明）某廠為德國(guó)船東建造的502／275TEU集裝箱多用途船是單甲板、雙底雙殼、球鼻首、方尾、尾機(jī)型機(jī)動(dòng)船。此船配單機(jī)單漿、帶軸帶發(fā)電機(jī)、首側(cè)推、貝克舵、液壓艙口蓋、克令吊、采用無(wú)人機(jī)艙。該船入級(jí)為GL級(jí)，并且許多地方要滿(mǎn)足德國(guó)SBG的嚴(yán)格要求。為了確保該船的建造質(zhì)量，在建造過(guò)程中采用了許多新的工藝并設(shè)立多項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目，尾柱的安裝及焊接工藝就是其中的一項(xiàng)。第八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五該船尾柱高約4．4m，長(zhǎng)為1．816m，最寬處約為1．2m，自重約108kN。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺度大、重量大。對(duì)整體澆鑄的尾柱安裝，傳統(tǒng)的工藝方法是在總裝線(xiàn)船臺(tái)上待分段合攏后再拉主機(jī)軸線(xiàn)采用正造的方法定位安裝尾柱，此工藝方法容易控制主機(jī)軸線(xiàn)及舵中心線(xiàn)偏差，但是仰焊的工作量大，船臺(tái)周期較長(zhǎng)。為了縮短造船周期，同時(shí)保證建造質(zhì)量及精度，決定502／275TEU集裝箱船尾柱的安裝分兩步進(jìn)行：先將7100平臺(tái)一上甲板及基線(xiàn)(8L)～7100平臺(tái)上、下兩個(gè)反造的小分段合攏成如總段，然后在AO2總段上采用反造的方法安裝整體澆鑄的尾柱，見(jiàn)圖1。第九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖艉柱在A02分段上的相對(duì)位置圖

第十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五據(jù)此法建造，主機(jī)軸線(xiàn)及舵中心線(xiàn)在分段建造時(shí)要準(zhǔn)確定位，尾部分段在建造及運(yùn)輸翻身時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制變形，并確保尾柱軸線(xiàn)，舵中心線(xiàn)在分段合攏后不超差。其安裝及焊接工藝如下：（1）艉柱安裝的精度要求1）艉柱采用整體澆鑄而成，艉柱的軸轂孔在內(nèi)場(chǎng)加工，尾柱上船安裝后，外場(chǎng)不鏜孔，軸轂與尾軸管采用澆鑄環(huán)氧樹(shù)脂膠合，并且要求軸轂孔與尾軸管間隙為18mm(單邊)。2）艉柱安裝時(shí)除了要保證與船殼光順對(duì)接外，必須保證軸轂孔中心線(xiàn)與軸線(xiàn)相對(duì)偏差在士2mm范圍內(nèi)。第十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五（2）艉柱的定位及安裝1）定位基準(zhǔn)面的選取見(jiàn)圖1，A02分段上甲板#2+150～#9+100，橫向左右舷距舯5100的范圍內(nèi)為一水平面，因此選擇此水平面作為A02上下兩個(gè)小分段合攏及尾柱軸中心線(xiàn)定位的基準(zhǔn)面。第十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五①用激光經(jīng)緯儀選取上甲板#2+150肋位上中點(diǎn)，左、右兩邊距舯5100兩點(diǎn)，上甲板#5、#7、#9+150肋位上中點(diǎn)，左、右兩邊距舯5100兩點(diǎn)檢測(cè)，取所測(cè)的上述12點(diǎn)的平均值作為基準(zhǔn)面值。②用經(jīng)緯儀將基準(zhǔn)面值過(guò)到#12艙壁的中點(diǎn)及舷邊兩點(diǎn)上，并在#3肋位舷邊兩點(diǎn)也過(guò)上基準(zhǔn)面值。③為了保證總裝順利，用經(jīng)緯儀檢測(cè)環(huán)縫處(#2+150及#12+150)在上甲板上的中點(diǎn)及兩舷邊型值與樣臺(tái)實(shí)際型值偏差，與基準(zhǔn)面值的偏差及12壁與基準(zhǔn)面的垂直度。④用經(jīng)緯儀將#2+150卯及#12壁的甲板中點(diǎn)垂直過(guò)到#12壁與外板相接處，并將上、下兩中點(diǎn)連成一根垂直于基準(zhǔn)面的直線(xiàn)，軸線(xiàn)在#12壁及#2+150上的點(diǎn)應(yīng)在此直線(xiàn)上。第十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五⑤在平臺(tái)上固定好經(jīng)緯儀，按基準(zhǔn)面高度值測(cè)定軸線(xiàn)在#12壁上的點(diǎn)，然后用激光經(jīng)緯儀將此點(diǎn)射向#11、#10、#9肋板上，并在上述肋板上以射線(xiàn)為中心劃直徑約為350mm的圓線(xiàn)，并割孔(便于軸線(xiàn)鋼絲通過(guò))和在#12壁上安裝“A”靶架及#3外板上裝“B”臨時(shí)靶架，并找出前靶點(diǎn)“a”及尾靶點(diǎn)“b”，在以上靶點(diǎn)鋸出鋼絲線(xiàn)口，并拉好軸系中心鋼絲線(xiàn)。見(jiàn)圖2、3。第十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五3）艉柱的安裝步驟①艉柱安裝前，A02分段的7100平臺(tái)上、下兩個(gè)小分段應(yīng)在反造胎架上合攏完畢。另外，船殼外板僅留下圖1所示的A板不裝，待尾柱裝好后再裝。②將已加工好并交驗(yàn)合格的尾柱放置于車(chē)間預(yù)制平臺(tái)上，在上面安裝起吊吊環(huán)，吊環(huán)裝在尾柱底部#6、#8肋位中縱處，確保尾柱處于較直的位置；第十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五③將艉柱吊上已經(jīng)合攏好的A02總段上，按軸中心線(xiàn)的高度尺寸初步定位，然后分別通過(guò)靶點(diǎn)“a”及“b”拉好軸心鋼絲線(xiàn)(鋼絲線(xiàn)直徑為0．8mm)，吊墜重60+0.5kg，并用經(jīng)緯儀復(fù)核一次軸線(xiàn)鋼絲首尾靶架的高度，最后通過(guò)調(diào)整軸孔前后端面距鋼絲線(xiàn)的距離將艉柱準(zhǔn)確定位，并施定位焊。④定位后重復(fù)一次檢測(cè)軸線(xiàn)和尾柱的定位情況，經(jīng)確認(rèn)后進(jìn)行正式焊接。焊接時(shí)，鉗工應(yīng)隨時(shí)測(cè)量尾軸管內(nèi)孔與軸心鋼絲線(xiàn)的變化情況，其值控制在圖3所示的范圍內(nèi)。尾柱前端內(nèi)孔水平方向L3=L4；垂直方向Ll一L2=一2.32～一1．32mm；尾柱后端內(nèi)孔水平方向L3=L4；垂直方向Ll一L2=一4.08～一5．08mm。由于艉柱柱體在軸線(xiàn)上的焊接量要大于軸線(xiàn)下的焊接量(軸線(xiàn)上有4700、3800兩個(gè)平臺(tái)，一道縱向筋板及鑄體對(duì)接縫)，焊接后，軸轂孔前后將產(chǎn)生向上的位移，對(duì)此采取反變形措施，將軸轂孔前后中心與軸線(xiàn)有意向下形成2～3mm偏差。第十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五（3）艉柱的焊接由于尾柱的板較厚，與A02總段的焊接量較大，焊接的順序及方法對(duì)控制尾柱的安裝精度非常關(guān)鍵。第十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五1）焊接方法采用手工電弧焊打底，然后用CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊的方法分多層封蓋。CO2氣體保護(hù)焊焊絲為H08Mn2SiA，焊絲直徑為1.2，焊接電流應(yīng)控制在100～120A。由于鑄鋼件的厚度較大、形狀復(fù)雜、含碳量高，手工焊條應(yīng)采用抗裂性較好且較小直徑(一般選3．2)的低氫焊條，焊接電流控制在140～160A。焊前鑄鋼件焊縫邊應(yīng)采用預(yù)熱措施，預(yù)熱溫度一般為120℃～200℃。2）焊縫坡口設(shè)計(jì)圖4節(jié)點(diǎn)A表示艉柱外板開(kāi)單邊過(guò)渡坡口與尾柱外板相接的尾分段外板開(kāi)K型雙邊坡口。圖4節(jié)點(diǎn)B表示艉柱殼板與#8肋板單面T型角接的坡口型式，#8肋板與艉柱殼板角接縫只能單邊施焊，因此在一邊先焊一5×40的墊板，然后將#8肋板裝上再施焊。圖5表示與尾柱1250、39OO、4700平臺(tái)板及縱隔板相接的尾分段平臺(tái)板開(kāi)K型雙邊坡口，艉柱1250、39OO、4700平臺(tái)板及縱隔板開(kāi)單邊或雙邊過(guò)渡坡口。第十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五3）焊接程序?yàn)榱丝刂谱冃?，焊接過(guò)程中應(yīng)由兩人對(duì)稱(chēng)等速施焊，上一道焊冷卻后才能施下一道焊，而且采用跳焊的方法。將從底部至4700平臺(tái)合攏口共分成左右對(duì)稱(chēng)的八段焊接，將4700平臺(tái)處的水平環(huán)形合攏縫第二十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五共分成左右對(duì)稱(chēng)的三段，按圖4及圖6所示的方向及順序焊接，并隨時(shí)測(cè)量尾軸管中心線(xiàn)是否在要求的精度范圍內(nèi)，若有偏離，應(yīng)及時(shí)處理。處理的方法主要是通過(guò)分析偏離的方向，用調(diào)整焊接部位及焊接量的方法來(lái)修正偏差。實(shí)踐證明，采用此種方法來(lái)定位安裝尾柱，使得原來(lái)需要在總裝船臺(tái)安裝尾柱提前到分段上安裝，即可以改善施工條件、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，又可以保證安裝精度、提高安裝效率、縮短安裝的時(shí)間，大型鑄鋼尾柱的安裝應(yīng)推廣此種方法。第二十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.2.3艉軸支架焊接工藝（案例說(shuō)明）某型船后艉軸架采用雙臂支架，由于兩支撐臂間距及軸轂下端到支臂頂端的幾何尺寸較大(如圖1所示)．整體澆注困難，澆注時(shí)的扭曲變形難以控制，綜合考慮工件尺寸、澆注質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性等因素，筆者將支撐臂在近轂端斷開(kāi)，分段澆注，焊接組合成形。第二十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五艉軸架及局部剖面圖第二十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五艉軸架的化學(xué)成分及力學(xué)性能見(jiàn)表1第二十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.焊接特性分析（1）ZG230—450C船用鑄鋼，含碳量較高，淬硬傾向大，在熱影響區(qū)容易產(chǎn)生低塑性的馬氏體組織，在焊接應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生裂紋[。因此，必須制定嚴(yán)格的焊前預(yù)熱、焊接時(shí)道間溫度控制和焊后緩冷的工藝措施。（2）艉軸架支撐臂剖面呈機(jī)翼型(圖1)，最大厚度60mm．隨著板厚的增加，焊接接頭的冷卻速度加快，促使焊縫金屬硬化，接頭內(nèi)殘余應(yīng)力增大，需要選用抗裂性能好的低氫型焊條I2]，焊接坡口要避免設(shè)計(jì)成窄而深的形狀，防止產(chǎn)生焊接熱裂紋。（3）由于含碳量較高，焊接時(shí)需注意減少氫的來(lái)源。焊前徹底清除待焊部位及其附近各種雜質(zhì)，焊條必須烘焙，對(duì)已溶人焊縫和熱影響區(qū)的氫，需要采取后熱措施使之向外擴(kuò)散。（4）為減少母材金屬溶人焊縫中的比例，影響焊縫的力學(xué)性能，焊接接頭需做成U形或V形坡口，打底焊及與母材接觸面焊應(yīng)選用小直徑焊條、小焊接電流，以減少熔深。第二十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.實(shí)際工程應(yīng)用（1）組合艉軸支架組合前，應(yīng)仔細(xì)檢查艉軸架的表面及內(nèi)部質(zhì)量，鑄件應(yīng)無(wú)澆、冒El殘根，無(wú)粘沙、氧化皮、氣孔、縮孔、裂縫和結(jié)疤等缺陷，內(nèi)部經(jīng)超聲波探傷符合GB／F7233—1987鑄鋼件超聲探傷及質(zhì)量評(píng)級(jí)方法Ⅱ級(jí)要求。第二十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

馬板固定支撐臂圖

第二十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五（2）焊前準(zhǔn)備徹底清除坡口及坡口邊緣100mm范圍內(nèi)油污、鐵銹、水分等雜質(zhì)，焊條選用J507低氫型焊條，并經(jīng)350～400°，烘焙2h，打底及與母材接觸面焊選用西2．5mm焊條，直流反接小參數(shù)施焊，其余各道選用3．2mm焊條，焊接方式均采用分段退焊法。第三十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五（3）焊前預(yù)熱用繩式加熱器對(duì)焊縫兩側(cè)各300mm范圍進(jìn)行預(yù)熱，加熱至90～100℃時(shí)，停止加熱，待熱量向母材內(nèi)部充分傳導(dǎo)，用測(cè)溫計(jì)測(cè)量各點(diǎn)溫度基本一致后，繼續(xù)加熱至120～150℃，達(dá)到預(yù)熱溫度后，可立即進(jìn)行焊接。第三十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五（4）焊接過(guò)程控制為減小焊接