4300輛汽車(chē)滾裝船薄板分段建造工藝

陸 建,劉立新

(南通明德重工有限公司,江蘇南通 226361)

0 引言

4 300輛汽車(chē)滾裝船(Pure car truck carrier, PCTC)總長(zhǎng)為167.25m,兩柱間長(zhǎng)為158.65m,型寬為28 m,設(shè)計(jì)吃水為 8 m。本船貨艙有 12層甲板,甲板以薄板為主,第 5層、7層、9層甲板為水密甲板,第5甲板高度為13.74 m,第6層、8層甲板為活動(dòng)甲板。本船采用單機(jī)、單槳推進(jìn)方式,主機(jī)功率為11 000 kW,設(shè)1塊艉跳板和1塊側(cè)跳板。船舶建造中,將船體分為 425個(gè)分段總數(shù),其中薄板分段為232個(gè)(不包括活動(dòng)甲板 49個(gè)分段),占分段總數(shù)的55%左右。

汽車(chē)甲板的材料絕大多數(shù)為薄板,板厚為 5.5～8mm。其橫向構(gòu)架間距較大,縱桁材較單薄,單片甲板強(qiáng)度不大,切割、裝配、焊接、火工校正、吊裝、放置等工序都有可能對(duì)它造成影響,引起收縮或變形,因此必須制定一個(gè)合理、實(shí)用、符合實(shí)際的同時(shí)要求建造者嚴(yán)格執(zhí)行的工藝。本文主要以 2D03薄板分段為例,介紹薄板分段建造過(guò)程的控制方法及編制建造要領(lǐng)。

1 甲板建造工藝

1.1 劃線(xiàn)

(1)數(shù)控切割時(shí)每條拼板縫劃出 100 mm對(duì)合線(xiàn),并需噴粉和敲洋沖。

(2)分段主板焊后劃線(xiàn)時(shí)劃出四邊 100 mm處對(duì)合線(xiàn)、肋檢線(xiàn)、中心線(xiàn)、大合攏定位等基準(zhǔn)線(xiàn)并敲洋沖(全部?jī)擅媸┕?。

1.2 起重運(yùn)輸

(1)薄板整板上下車(chē)時(shí)盡量用磁鐵吊;用吊鉤、天秤吊板時(shí)兩端吊鉤離板中心要對(duì)稱(chēng),盡量避免板材的物理變形。

(2)切割平臺(tái)上料時(shí)要保證板材的平整度,卸料要保證部材疊放平整;用鏟車(chē)運(yùn)送部材時(shí)要避免鏟齒造成的變形。

(3)轉(zhuǎn)運(yùn)小組部材時(shí),盡量避免平板車(chē)上的部材疊放擠壓造成的變形。

(4)球扁鋼吊運(yùn)采用天秤等治具吊運(yùn),避免產(chǎn)生扭曲變形。

(5)所有預(yù)處理后的材料、加工好的部材、分片上不得有油和車(chē)胎痕跡。

1.3 切割號(hào)料

(1)按圖施工,如圖紙有誤要及時(shí)和設(shè)計(jì)人員交流解決。

(2)數(shù)控切割機(jī)每天切割前要認(rèn)真調(diào)校。

(3)切割機(jī)的軌道要保證平直、清潔;各切割機(jī)切割時(shí)火焰要垂直于材料,以保證切割斷面的垂直。

(4)薄板必須采用等離子水下切割或激光切割。

(5)切割時(shí),速度適當(dāng)加快;所有部材的切割劃線(xiàn)(包括噴粉劃線(xiàn))必須與部材切割一致。

(6)切割下料零件收料時(shí)按加工序列和加工流程整理、堆放。

(7)材料嚴(yán)格按下料工藝單要求,規(guī)格材質(zhì)不準(zhǔn)擅自替代。

(8)切割自由邊有缺口時(shí)要及時(shí)修補(bǔ)打磨,甲板上由于開(kāi)孔多,孔要保證完好性及精度,自由邊按要求打磨。

(9)主板的總長(zhǎng)、對(duì)角線(xiàn)必須要測(cè)量記錄。

(10)加工配套完工后,需將分段切割加工資料、草圖、盤(pán)片、板圖等資料文件保管好,以防散失。

1.4 小組裝配

(1)嚴(yán)格按圖施工。小組拼板小于 8 mm板厚的拼板縫拼裝時(shí)用治具在四周將板材固定在胎架上,由中間向兩邊拼裝,裝配間隙為 1～2mm;小組裝配要鋪平整,裝配間隙盡可能緊密,且不偏線(xiàn)。

(2)定位焊焊腳一般控制在 2～3mm,長(zhǎng)度保持在30～50mm。間斷焊的定位焊必須在間斷焊的范圍內(nèi)施工。

(3)構(gòu)件經(jīng)過(guò)焊縫時(shí)要將焊縫磨平,不得在部材上開(kāi)缺口。

(4)小組部材裝焊翻身后,自由邊打磨按涂裝要求。

(5)所有數(shù)控切割部材不得隨意手工切割;切割前需征得組長(zhǎng)同意。

(6)裝配工每組部件完整裝配結(jié)束后需標(biāo)明焊腳尺寸。

(7)在部材和圖紙上標(biāo)明工號(hào)、日期;所有 T型材裝焊后校正不宜過(guò)彎,校正火道不得過(guò)寬。

1.5 分段裝配

(1)熟悉圖紙,將建造過(guò)程、方法、要求及注意點(diǎn)思考成熟,了解材料情況,按分段的大小安排好場(chǎng)地。

(2)在場(chǎng)地上畫(huà)出分段的中線(xiàn)(或縱桁線(xiàn))開(kāi)角尺并劃出分段兩端的肋位線(xiàn),按胎架草圖做胎架、打好水平、量好數(shù)據(jù);胎架切割要留線(xiàn)切割。

(3)拼板在分段胎架上進(jìn)行(板材拼接時(shí)采用磁鐵馬或壓鐵壓緊來(lái)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)型吻合和防止變形)。為保證焊縫兩端的焊接質(zhì)量,在焊縫端頭應(yīng)裝上同等厚度的引、熄弧板,尺寸為150 mm×150 mm。

(4)將拼板縫用半自動(dòng)小車(chē)拖帶CO2焊機(jī)進(jìn)行單面焊,拼板縫單面焊完后劃線(xiàn),劃線(xiàn)時(shí)放收縮量、余量。

(5)劃線(xiàn)時(shí)劃出分段中心線(xiàn)(或縱桁線(xiàn))、肋檢線(xiàn)、對(duì)合線(xiàn)、船臺(tái)定位線(xiàn),并敲好洋沖點(diǎn),做好劃線(xiàn)數(shù)據(jù)記錄。

(6)按作業(yè)順序先吊裝主板型鋼,主板型鋼可一次吊完,用治具固定;再吊裝強(qiáng)橫梁、縱桁及其他構(gòu)件,避免嵌入式吊裝而導(dǎo)致空隙過(guò)大產(chǎn)生變形。

(7)按順序裝配強(qiáng)橫梁、縱桁之后,再裝甲板縱骨(球扁鋼),由中間向四周裝配。

(8)全船分段原則上以甲板或平臺(tái)板為胎反造,胎架制作時(shí)暫不放反變形余量,劃線(xiàn)時(shí)橫向按1.5/1 000、縱向按每檔 1mm加放收縮量。如遇板材不同等厚度,超過(guò) 4mm以上,需開(kāi)過(guò)渡斜坡口。

(9)分段組裝,嚴(yán)格控制裝配間隙,注意構(gòu)件方向,不允許隨意切割數(shù)控件。

(10)裝配要保證甲板、平臺(tái)的平整及直線(xiàn)度,對(duì)開(kāi)口處進(jìn)行加強(qiáng)處理。

(11)所有焊接眼板、吊環(huán)、馬腳、肘板等根據(jù)要求進(jìn)行去除和打磨。分段裝焊結(jié)束后,進(jìn)行消除應(yīng)力處理,合攏口處需背校,調(diào)整光順,達(dá)到消除應(yīng)力的效果,給合攏帶來(lái)方便。

(12)做好焊后測(cè)量記錄。

(13)薄板變形的火工校正。溫度必須控制在500℃左右,用水火并要另加外力。矯正時(shí)不得過(guò)紅,火焰與板接著處,板的顏色轉(zhuǎn)色時(shí)火焰必須要移開(kāi);速度要適中,不能過(guò)慢,且邊走火邊澆水。

(14)防止薄板校正時(shí)產(chǎn)生的反向變形;所有材料需調(diào)整平直。

1.6 焊接

1.6.1 焊接要求

(1)焊接方法:CO2+半自動(dòng)切割機(jī)小車(chē)

裝配間隙:1～2mm

焊接電流:200～220 A

焊接電壓:26～28 V

焊絲直徑:1.2 mm

焊接速度:400～450 mm/min

焊前磨去定位焊焊瘤,用高壓風(fēng)清除焊縫雜質(zhì),焊縫預(yù)熱 80～100℃去除水分。

(2)小組部件(T型材)焊接工藝

焊腳高度K=6～7 mm

焊接方法:CO2和角焊小車(chē)

裝配間隙:≤1mm

焊接電流:320～340 A

焊接電壓:28～34 V

焊絲直徑:1.4 mm

焊接速度:420～460 mm/min

焊前磨去定位焊焊瘤,用高壓風(fēng)鏟清除焊縫雜質(zhì),焊縫預(yù)熱到 80～100℃去除水分。

(3)縱骨(球扁鋼)焊接工藝

焊腳高度K=4mm

焊接方法:CO2和角焊小車(chē)

裝配間隙:0～1mm

焊接電流:210～230 A

焊接電壓:28～30 V

焊絲直徑:1.2mm

焊接速度:450～550 min

1.6.2 焊接要領(lǐng)

(1)中、旁縱桁與強(qiáng)橫梁十字接頭焊順序?yàn)?先立焊再平焊,立焊采用退焊法,平焊使用陶瓷襯墊單面焊雙面成型。縱骨與強(qiáng)橫梁的立角焊,從中間 L -8開(kāi)始,向兩邊和兩端對(duì)稱(chēng)焊接。焊接 Fr78強(qiáng)橫梁,從L-8位置開(kāi)始,分別向兩端同時(shí)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行雙面平角焊。每間隔 1個(gè)縱骨間距跳焊,焊其余 2根強(qiáng)橫梁?？v向構(gòu)件采用CO2半自動(dòng)平角焊,從L-8縱骨開(kāi)始,以其與 Fr78肋位線(xiàn)的交點(diǎn)為中心,同時(shí)向兩端、兩邊進(jìn)行對(duì)稱(chēng)跳焊。焊接中,旁縱桁、甲板(構(gòu)件面)局部手工CO2補(bǔ)焊;甲板(翻身后)焊縫碳刨、CO2半自動(dòng)焊。順序均從中央焊縫的中間開(kāi)始向兩邊、兩端對(duì)稱(chēng)刨、焊。

(2)試作分段拼板對(duì)接焊縫的構(gòu)件面施焊順序是:先中間、后兩邊,均從同一端開(kāi)始到另一端結(jié)束,焊縫采用半自動(dòng)切割小車(chē)拖帶CO2焊機(jī)。每條焊縫的兩邊距焊縫500 mm處,在焊前加壓2根 300H型鋼,待焊完冷卻后移開(kāi)。背面焊縫采用 4 mm碳棒清根,從焊縫的中間開(kāi)始向兩端碳刨、向兩端施焊,其余的焊接順序與構(gòu)件面相同。

(3)小組 T型材焊接時(shí)雙面同時(shí)焊接,雙機(jī)焊接速度同步,焊接采用1.4mm焊絲,焊腳高度為7 mm。如采用1.2mm無(wú)法一次達(dá)到焊腳高,兩次外觀成型差,且會(huì)增加大量的修磨工作。

(4)縱桁、強(qiáng)橫梁的十字接頭和梁與縱骨的立角焊,采用 CO2手工焊,對(duì)稱(chēng)交錯(cuò)焊接。先焊十字接頭,后焊縱骨,由分段中心向四周焊接,擴(kuò)散釋放焊接應(yīng)力。

(5)薄板小焊腳的焊接,盡量用CO2角焊機(jī),再用 CO2手工焊修補(bǔ)。焊前按焊接位置調(diào)整好電流、電壓,不得在部件上試弧,清理好焊道上的水、焊渣、銹等雜物。

(6)按圖紙要求施工,焊腳大小符合要求且均勻,表面成型光順。任何咬邊、氣眼等焊接缺陷必須修補(bǔ)好。焊接飛濺要在焊縫熱態(tài)時(shí)處理。

(7)艙的邊界及相鄰區(qū)域的燒焊工作盡可能在噴沙前完成。

1.7 火工校正

使用水平儀測(cè)量縱桁和強(qiáng)橫梁交差點(diǎn)的水平,調(diào)整四周水平,5 t壓鐵壓住 4角,校正甲板平面肋位以調(diào)整甲板水平的凹凸部位,平整至 70%左右;校正構(gòu)架面 T型材,調(diào)整甲板整體構(gòu)架平整,凹點(diǎn)使用千斤頂頂住,同步火工校正,調(diào)整至 80%;校正甲板局部平整和四周彎曲部分,移除構(gòu)架面千斤頂測(cè)試水平,局部凹點(diǎn)校正 。

2 建造工序

2.1 建造工序

建造工序如圖 1所示。

圖1 建造工序

2.2 工藝要求

拼板時(shí)以肋骨檢驗(yàn)線(xiàn)、板端部對(duì)合線(xiàn)為準(zhǔn),公差不大于1mm?？v骨、縱桁以對(duì)合線(xiàn)為準(zhǔn)安裝,公差不大于1mm。分段主尺度符合《船舶建造質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建造精度》要求。拼板、裝配桁材時(shí)為減小變形,用專(zhuān)用帶吸鐵的胯碼和光滑的鐵錚,盡量不要在不需焊接的位置施焊。裝配采用 CO2定位焊。薄板火工不得過(guò)火,板轉(zhuǎn)色后火焰需離開(kāi)。

3 結(jié)語(yǔ)

拼板的焊接伸縮量大約為0.67mm/M,分段焊接后的伸縮量大約為0.75 mm/M。火工校正后大約要比原來(lái)小6mm,完全符合伸縮量為1.5mm/M和余量為10mm的設(shè)計(jì)要求。