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，共三十五頁，2022年，8月28日項目四、船舶舾裝件裝焊工藝編制一、知識目標1．掌握常見舾裝件的焊接工藝要求；2．學(xué)會常見舾裝件的焊接工藝分析；3．掌握常見舾裝件的焊接工藝編寫方法。二、能力目標1．能夠讀識船舶舾裝件焊接施工圖并能進行船舶舾裝件的焊接工藝分析；2．能夠設(shè)計或選擇簡單工夾具；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，共三十五頁，2022年，8月28日4.2任務(wù)二艉柱的裝焊工藝編制一、知識目標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1．能讀識艉柱的結(jié)構(gòu)與安裝圖；2．能進行艉柱的定位和裝配；3.能編寫艉柱的焊接工藝并組織實施。第三頁，共三十五頁，2022年，8月28日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)過裝配焊接而成為一個整體。艉柱焊接采用電渣焊，焊時熱量很大，容易產(chǎn)生變形。而艉柱又是舵和螺旋槳的支承，既需要有足夠的強度，又要求外形正確，因此對艉柱的質(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行的，胎架設(shè)在平臺上。下面介紹鑄鋼艉柱的裝配方法。第四頁，共三十五頁，2022年，8月28日（1）簡要裝焊步驟平臺上劃出艉柱輪廓線、軸線、舵桿中心線、水線、肋骨線→豎立艉柱安裝模板→吊裝艉柱零件→開準對接坡口→吊對艉柱型線、尾軸與舵軸中心→裝配定位→加強→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→測量。（2）裝焊步驟說明1）接頭端面的準備以（圖8-27）為例，該艉柱共分6段，有5個接頭，采用電渣焊焊接。第五頁，共三十五頁，2022年，8月28日艉柱分段示意圖第六頁，共三十五頁，2022年，8月28日2）平臺上畫線和制造胎架3）裝焊艉柱繪制艉柱輪廓線

第七頁，共三十五頁，2022年，8月28日4.2.1.2艉柱的安裝（案例說明）某廠為德國船東建造的502／275TEU集裝箱多用途船是單甲板、雙底雙殼、球鼻首、方尾、尾機型機動船。此船配單機單漿、帶軸帶發(fā)電機、首側(cè)推、貝克舵、液壓艙口蓋、克令吊、采用無人機艙。該船入級為GL級，并且許多地方要滿足德國SBG的嚴格要求。為了確保該船的建造質(zhì)量，在建造過程中采用了許多新的工藝并設(shè)立多項技術(shù)攻關(guān)項目，尾柱的安裝及焊接工藝就是其中的一項。第八頁，共三十五頁，2022年，8月28日該船尾柱高約4．4m，長為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。對整體澆鑄的尾柱安裝，傳統(tǒng)的工藝方法是在總裝線船臺上待分段合攏后再拉主機軸線采用正造的方法定位安裝尾柱，此工藝方法容易控制主機軸線及舵中心線偏差，但是仰焊的工作量大，船臺周期較長。為了縮短造船周期，同時保證建造質(zhì)量及精度，決定502／275TEU集裝箱船尾柱的安裝分兩步進行：先將7100平臺一上甲板及基線(8L)～7100平臺上、下兩個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，見圖1。第九頁，共三十五頁，2022年，8月28日圖艉柱在A02分段上的相對位置圖

第十頁，共三十五頁，2022年，8月28日據(jù)此法建造，主機軸線及舵中心線在分段建造時要準確定位，尾部分段在建造及運輸翻身時應(yīng)嚴格控制變形，并確保尾柱軸線，舵中心線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)場加工，尾柱上船安裝后，外場不鏜孔，軸轂與尾軸管采用澆鑄環(huán)氧樹脂膠合，并且要求軸轂孔與尾軸管間隙為18mm(單邊)。2）艉柱安裝時除了要保證與船殼光順對接外，必須保證軸轂孔中心線與軸線相對偏差在士2mm范圍內(nèi)。第十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日（2）艉柱的定位及安裝1）定位基準面的選取見圖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上下兩個小分段合攏及尾柱軸中心線定位的基準面。第十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日①用激光經(jīng)緯儀選取上甲板#2+150肋位上中點，左、右兩邊距舯5100兩點，上甲板#5、#7、#9+150肋位上中點，左、右兩邊距舯5100兩點檢測，取所測的上述12點的平均值作為基準面值。②用經(jīng)緯儀將基準面值過到#12艙壁的中點及舷邊兩點上，并在#3肋位舷邊兩點也過上基準面值。③為了保證總裝順利，用經(jīng)緯儀檢測環(huán)縫處(#2+150及#12+150)在上甲板上的中點及兩舷邊型值與樣臺實際型值偏差，與基準面值的偏差及12壁與基準面的垂直度。④用經(jīng)緯儀將#2+150卯及#12壁的甲板中點垂直過到#12壁與外板相接處，并將上、下兩中點連成一根垂直于基準面的直線，軸線在#12壁及#2+150上的點應(yīng)在此直線上。第十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日⑤在平臺上固定好經(jīng)緯儀，按基準面高度值測定軸線在#12壁上的點，然后用激光經(jīng)緯儀將此點射向#11、#10、#9肋板上，并在上述肋板上以射線為中心劃直徑約為350mm的圓線，并割孔(便于軸線鋼絲通過)和在#12壁上安裝“A”靶架及#3外板上裝“B”臨時靶架，并找出前靶點“a”及尾靶點“b”，在以上靶點鋸出鋼絲線口，并拉好軸系中心鋼絲線。見圖2、3。第十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日第十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日3）艉柱的安裝步驟①艉柱安裝前，A02分段的7100平臺上、下兩個小分段應(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將已加工好并交驗合格的尾柱放置于車間預(yù)制平臺上，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，共三十五頁，2022年，8月28日③將艉柱吊上已經(jīng)合攏好的A02總段上，按軸中心線的高度尺寸初步定位，然后分別通過靶點“a”及“b”拉好軸心鋼絲線(鋼絲線直徑為0．8mm)，吊墜重60+0.5kg，并用經(jīng)緯儀復(fù)核一次軸線鋼絲首尾靶架的高度，最后通過調(diào)整軸孔前后端面距鋼絲線的距離將艉柱準確定位，并施定位焊。④定位后重復(fù)一次檢測軸線和尾柱的定位情況，經(jīng)確認后進行正式焊接。焊接時，鉗工應(yīng)隨時測量尾軸管內(nèi)孔與軸心鋼絲線的變化情況，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上的焊接量要大于軸線下的焊接量(軸線上有4700、3800兩個平臺，一道縱向筋板及鑄體對接縫)，焊接后，軸轂孔前后將產(chǎn)生向上的位移，對此采取反變形措施，將軸轂孔前后中心與軸線有意向下形成2～3mm偏差。第十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日（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控制尾柱的安裝精度非常關(guān)鍵。第十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日1）焊接方法采用手工電弧焊打底，然后用CO2氣體保護半自動焊的方法分多層封蓋。CO2氣體保護焊焊絲為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)計圖4節(jié)點A表示艉柱外板開單邊過渡坡口與尾柱外板相接的尾分段外板開K型雙邊坡口。圖4節(jié)點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平臺板及縱隔板相接的尾分段平臺板開K型雙邊坡口，艉柱1250、39OO、4700平臺板及縱隔板開單邊或雙邊過渡坡口。第十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日第二十頁，共三十五頁，2022年，8月28日3）焊接程序為了控制變形，焊接過程中應(yīng)由兩人對稱等速施焊，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平臺合攏口共分成左右對稱的八段焊接，將4700平臺處的水平環(huán)形合攏縫第二十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日第二十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日共分成左右對稱的三段，按圖4及圖6所示的方向及順序焊接，并隨時測量尾軸管中心線是否在要求的精度范圍內(nèi)，若有偏離，應(yīng)及時處理。處理的方法主要是通過分析偏離的方向，用調(diào)整焊接部位及焊接量的方法來修正偏差。實踐證明，采用此種方法來定位安裝尾柱，使得原來需要在總裝船臺安裝尾柱提前到分段上安裝，即可以改善施工條件、減輕勞動強度，又可以保證安裝精度、提高安裝效率、縮短安裝的時間，大型鑄鋼尾柱的安裝應(yīng)推廣此種方法。第二十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日4.2.3艉軸支架焊接工藝（案例說明）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)濟性等因素，筆者將支撐臂在近轂端斷開，分段澆注，焊接組合成形。第二十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日艉軸架及局部剖面圖第二十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日艉軸架的化學(xué)成分及力學(xué)性能見表1第二十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日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，必須制定嚴格的焊前預(yù)熱、焊接時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，焊接時需注意減少氫的來源。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，共三十五頁，2022年，8月28日2.實際工程應(yīng)用（1）組合艉軸支架組合前，應(yīng)仔細檢查艉軸架的表面及內(nèi)部質(zhì)量，鑄件應(yīng)無澆、冒El殘根，無粘沙、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)量評級方法Ⅱ級要求。第二十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日

馬板固定支撐臂圖

第二十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日（2）焊前準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，共三十五頁，2022年，8月28日（3）焊前預(yù)熱用繩式加熱器對焊縫兩側(cè)各300mm范圍進行預(yù)熱，加熱至90～100℃時，停止加熱，待熱量向母材內(nèi)部充分傳導(dǎo)，用測溫計測量各點溫度基本一致后，繼續(xù)加熱至120～150℃，達到預(yù)熱溫度后，可立即進行焊接。第三十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日（4）焊接過程控制為減小焊接變形，平焊至單面坡口113處．將艉軸架翻轉(zhuǎn)放平，碳弧氣刨清根后，用扁砂輪打磨清除滲碳層與熔渣，直至露出金屬光澤后焊接該面坡口，焊滿為止，再將艉軸架翻轉(zhuǎn)，將未焊滿部分焊完。焊接結(jié)束，立即用石棉布包裹緩冷，并加熱至200℃，保溫2h，使已溶入焊縫和熱影響區(qū)的氫向外擴散。第三十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日3.焊接中應(yīng)注意的幾個問題（1）為保證焊接質(zhì)量，各層各道焊的引弧、熄弧點要錯開。（2）施焊時，應(yīng)派專人清理道與道、層與層間的氧化物，對局部出現(xiàn)的咬邊、夾渣及引、熄弧段均用扁砂輪機徹底打磨出白，然后施焊。（3）碳弧氣刨產(chǎn)生的高碳晶粒是產(chǎn)生焊接裂