平直分段施工工藝

徐 凱,瞿榮澤

(南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司,江蘇南通 226001)

0 引言

現(xiàn)代船舶建造過程中,平直分段占有很大的比例,研究平直分段的建造流程,對于提高船體的建造速度,進(jìn)而提高船舶的建造速度,具有重要的意義。

從結(jié)構(gòu)形式來看,貨艙區(qū)劃的分段構(gòu)造以縱骨架式為主,即分段由主板、縱向桁材、縱向骨材及橫向肋板組成,構(gòu)造形式相對來說比較簡單。從施工內(nèi)容來看,分段制作階段的施工主要包括主板的拼板、各內(nèi)構(gòu)的裝配及焊接。

1 主板的拼板

主板的拼板方式一般分為雙面焊接和單面焊接。雙面焊接通常采用的是雙面自動埋弧焊,根據(jù)焊接設(shè)備及坡口形式的不同,反面焊接之前可能需要進(jìn)行碳刨處理。單面焊接主要是FAB自動埋弧焊和FCB自動埋弧焊。FAB采用的是撓性石棉襯墊,V型坡口,而FCB采用的是銅質(zhì)襯墊,Y型坡口。由于貼襯墊的需要,采用 FAB法拼板時,拼板胎架必須有一定的高度。也有部分船廠采用地坑的方式,如襯墊裝貼不好,反面的成形質(zhì)量將得不到保證,有時需要進(jìn)行補修。FCB法的襯墊采用固定工位,相對于FAB法而言,一次性投資較大,但可焊材質(zhì)及板厚的范圍廣,焊接質(zhì)量和效率高。

2 內(nèi)構(gòu)的裝配

內(nèi)構(gòu)的裝配方法主要有如下幾種:

(1)主板拼板后,放置縱向骨材、橫向肋板、縱向桁材、焊接,如圖1(a)所示。圖 1中數(shù)字為裝配順序。

圖1 裝配順序示例圖

如縱向桁材上有前后連續(xù)的水平扶強(qiáng)材,需要注意橫向肋板與縱向桁材的先后放置順序,必要時可按圖1(b)～(d)處理。

(2)主板拼板后,縱向骨材先行放置、焊接,然后配置橫向肋板、縱向桁材、焊接,見圖1(e)、(f)。

采用這種施工工藝,縱向骨材與主板間的角焊縫可以實施多極自動焊接,從而提高焊接效率和焊接質(zhì)量。

采用該工藝要求縱向骨材的貫穿孔必須是開放形式,且貫穿孔的開孔方向一致。貫穿孔的趾部要做截角處理,縱向骨材與主板垂直裝配。

(3)主板拼板前,縱向骨材先行放置、焊接,然后主板拼板。焊接方式為單面埋弧焊(FCB或 FAB),配置橫向肋板、縱向桁材,并焊接,如圖 1 (g)、(h)所示。

由于縱向骨材與主板間的裝配、焊接為單板狀態(tài),占地面積小,利用小裝配場地完成,因此,可以縮短分段定盤的占用時間。縱向骨材與主板間的焊接可以采用多極自動焊接,提高了焊接效率和質(zhì)量。縱向骨材的焊接瘦馬變形可以先期矯正。

采用這種工藝,對構(gòu)造形式的要求同上。

(4)主板拼板、縱向骨材裝配焊接后,縱向桁材配置、橫向肋板從分段端部壓入,最后焊接,見圖 2。

圖2 肋板壓條工藝示例

采用該工藝的主要目的是減少縱向骨材貫穿孔處補板的加工、裝配與焊接,因此,貫穿孔基本上都是封閉式。同時,對分段的加工及裝配精度要求很高。對于妨礙肋板壓入的構(gòu)件,可以在肋板壓入以后裝配?？v向骨材、縱向桁材上如有對接焊縫,則需要磨平處理。

3 分段流水生產(chǎn)線

由于貨艙區(qū)劃分段的結(jié)構(gòu)形式相似,施工工藝也相似,因此可以考慮對這些分段采用流水線的施工方式,從而擴(kuò)大裝配和焊接的自動化以及施工工位的專業(yè)化。

流水線按照分段的施工流程設(shè)置 14個工位,包括主板配材定位→主板拼板焊接→主板翻身后焊接→主板畫線→縱向骨材配材→縱向骨材裝配→縱向骨材焊接→縱向骨材補焊→肋板壓入→內(nèi)構(gòu)裝配→內(nèi)構(gòu)焊接→品質(zhì)檢查→舾裝→頂升搬出。

主板配材工位配備1臺 20 t電磁吊,用于主板的移動。主板焊接工位配備 1臺 80 t行車,用于主板的翻身?？v向骨材裝配工位配備 1臺30 t臺車,用于縱骨的裝配?？v骨焊接工位配備 1臺多極自動焊接裝置。肋板壓入工位配備 2套肋板壓入裝置,分別位于分段的兩端;配備1臺30 t行車,用于肋板的壓入。內(nèi)構(gòu)裝配工位配備 1臺 150 t行車,用于中組分段的合攏或其他內(nèi)構(gòu)的裝配。焊接工位主要配備焊接裝置,包括焊接懸臂梁、固定焊接架等。舾裝工位配備 1臺 10 t行車,用于舾裝件的裝配。搬出工位配備 400 t的頂升裝置,用來將分段抬升至平板運輸車。

分段在各個工位之間通過輥道進(jìn)行移動。輥道由電動馬達(dá)驅(qū)動,采用流水線生產(chǎn)方式。

4 肋板壓入裝置

由于強(qiáng)度的需要,或者構(gòu)件的密性要求,肋板上縱骨貫穿孔處,需要裝配補板,由此帶來了大量的加工、裝配及焊接工作。為了減少這種煩瑣的施工,可以將貫穿孔的形式由開放型改為封閉型,如圖 3所示。肋板的裝配由上方吊入改為由兩端壓入。

圖3 穿孔的形式

肋板壓入裝置是一種臺車結(jié)構(gòu),由橋架式鋼結(jié)構(gòu)大梁、大車行走機(jī)構(gòu)、可調(diào)式壓入頂桿裝置、控制配電箱、遙控器、行走警報器和急停開關(guān)等組成。其特點如下:大梁兩側(cè)行走機(jī)構(gòu)同步行走。壓入頂桿左右、上下、長短可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整,并裝有壓力傳感器,超載時有報警提示。液壓馬達(dá)具備溢流功能,壓力會隨著阻力的增大而逐漸加大,當(dāng)阻力超過額定負(fù)荷時會停止行走(壓入)。臺車可兩地操作,具有遙控操作和電控箱操作面板直接操作 2種方式。臺車的前進(jìn)、后退均為點動操作,可自動對兩側(cè)驅(qū)動不同步進(jìn)行糾偏。

5 結(jié)語

通過分段流水線制作分段,結(jié)合肋板壓入工法及縱骨先行單板裝配法,分段的制作效率有了顯著的提高。主要體現(xiàn)在以下幾個方面:縱骨貫穿孔采用封閉式,減少了補板的加工、裝配和焊接,與傳統(tǒng)方法相比,平均每個分段可減少現(xiàn)場工時 15 h?？v骨采用多極自動焊接裝置進(jìn)行焊接,在降低現(xiàn)場作業(yè)人員勞動強(qiáng)度的同時,焊接效率及質(zhì)量都有很大的改善,減少了焊接的修補,平均每個分段可節(jié)約焊接工時約 40 h。由縱骨焊接引起的主板瘦馬變形,在縱骨焊接完后,可通過變形矯正裝置進(jìn)行矯正,不僅節(jié)省了水、氣,平均每個分段還可減少工時 10 h。采用以上施工工藝,分段的制作效率可提高 25%左右,為節(jié)能減排、改善環(huán)境污染,發(fā)揮了積極的作用。