第八章典型船体结构的焊接工艺.docx

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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。

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