水火彎板與外板排板

閆金忠，高 嵩，韓 冰

(天津中交博邁科海洋船舶重工有限公司，天津 300456)

1 外板分類及水火彎板

1)外板分類。通常船級(jí)社規(guī)范將外板劃分為中部0.4 L(L為船長(zhǎng))，首尾部0.1 L，和過(guò)渡部分3個(gè)區(qū)域。普通雙曲度板主要集中在過(guò)渡區(qū)域，復(fù)雜雙曲度板主要在首尾。除首尾柱板基本上都可在肋骨線型圖上排板，首尾柱板則需在側(cè)面或水線面排板。

外板分為平板和曲板。曲板按加工可分為撓彎、抱彎、撟彎。肋骨橫向彎稱為撓彎，船體縱向彎稱為抱彎，抱彎除用外板加工樣子或數(shù)據(jù)表查看外，還可用投影法簡(jiǎn)單地判別，從該板橫剖面投影上任意畫(huà)一直線L1，趨勢(shì)平行于整張板，按肋距進(jìn)行投影，得到的曲線L2即為L(zhǎng)1的實(shí)形即該板抱彎，測(cè)量該曲線舷高便知抱彎的大小。

扭曲彎稱為撟彎，把首肋骨和尾肋骨沿同一軸線疊加即可看出撟彎大小。只有抱彎或只有撓彎的外板稱為單曲度，具有任何兩種彎度或只有撟彎的外板稱為雙曲度板。既無(wú)撓彎又無(wú)抱彎但具有撟彎的外板稱為平撟。

外板按位置劃分可分為主體外板和附體外板。主體外板:底部、舭部、舷側(cè)、首部、尾部、球鼻、球尾、舷墻等。附體外板:舵、假舵、分水踵、突出船體的艉軸包板等。樣箱板較多出現(xiàn)在:首尾柱外板、首尾球腰窩處外板、錨穴及錨臺(tái)外板、側(cè)推喇叭口處外板、尾滾筒處外板。

對(duì)于更換外板的船舶，分為進(jìn)塢與不進(jìn)塢兩類。不進(jìn)塢船舶換新外板都在水線以上，但在船舶修理中，有些船舶已無(wú)肋骨線型圖資料，考慮修理的成本、修理周期等原因，放樣間不進(jìn)行全船的線型放樣工作，線型較大時(shí)進(jìn)行局部線型光順，線型不大基本都可現(xiàn)場(chǎng)做外板。進(jìn)塢船舶一般分改裝及大修兩類。改裝船多保留機(jī)艙與尾部，從機(jī)艙前壁新制，或者平行中體處加長(zhǎng)。大修一般針對(duì)海損船舶，典型的是球鼻首換新，船底板換新，舵板換新。除保證接口處線型精度外，排板時(shí)要注意便于水火加工。大型修理時(shí)首次進(jìn)塢確定更換外板范圍，然后進(jìn)行分段制造，二次進(jìn)塢進(jìn)行合龍，這時(shí)就得把修船當(dāng)做造船看待了。

2)水火彎板。水火彎板是沿預(yù)定的加熱線用氧－乙炔火工矯正炬對(duì)板材進(jìn)行局部線狀加熱［1］，并用水火進(jìn)行跟蹤冷卻，使鋼板產(chǎn)生局部塑性變形，從而將鋼板彎成所要求的形狀。水火彎板由經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)工人來(lái)操作，非常具有實(shí)踐性，很難用語(yǔ)言表達(dá)。必須經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的摸索實(shí)踐來(lái)提高水平。所以在考慮技術(shù)工人的水火彎板難度時(shí)，外板排板顯得尤為重要。

2 水火彎板的外板排板原則

如果把時(shí)間用在加工上，不如在分段施工時(shí)多焊一道焊縫，尤其復(fù)雜外板都在水線以下，一則便于加工，二則不影響美觀。否則在加工過(guò)程中斷口就會(huì)發(fā)生過(guò)燒，鋼材產(chǎn)生過(guò)燒后，將喪失使用功能。所以，在加熱時(shí)必須高度重視加熱溫度和加熱次數(shù)，同一部位加熱，一般不超過(guò)3次。有些樣箱板由于劃分的不合理，反復(fù)進(jìn)行水火彎板，導(dǎo)致過(guò)燒，從而廢板，這是作為一名設(shè)計(jì)人員不愿看到的。作為一名優(yōu)秀的放樣人員，不是單純地為了美觀、為了躲開(kāi)結(jié)構(gòu)線而排板，還必須掌握每塊外板的加工可行性，盡量不要為加工制造復(fù)雜方案從而保證修理進(jìn)度。

船體外板一般先用油壓機(jī)加工撓彎，再用水火加工抱彎和撟彎。加熱線的長(zhǎng)短、位置、疏密則影響構(gòu)件的成形效果。加熱線越密，越長(zhǎng)則產(chǎn)生的變形越大，成形效果越好。因此，板列劃分時(shí)以窄、長(zhǎng)為宜。如果撟彎過(guò)大，板縫改窄，不要讓撟彎太大。由于水火彎板時(shí)撓彎跟著撟彎跑，撓彎跑了，抱彎又不夠。當(dāng)抱彎夠了，撟彎又不好控制。所以預(yù)防這種情況，就要從源頭上予以解決，即劃分時(shí)不讓撟彎過(guò)大，只有控制住撟彎的程度，那么水火加工就迎刃而解了。外板無(wú)外乎如下幾種彎度:正撓正抱，反撓反抱，正撓反抱，反撓正抱，在此基礎(chǔ)上有撟彎。不論何種船型，單曲度板盡量排寬些，復(fù)雜雙曲度板盡量排窄些，尤其水下部分。中部區(qū)域盡可能減少板列，因?yàn)樵搮^(qū)域外板雙曲度不是很大。排板時(shí)盡量避免正反彎，首部有圓頭的外板，盡量在拐點(diǎn)附近斷口。建議多從線型圖上做籠，盡量減少現(xiàn)場(chǎng)打籠?，F(xiàn)場(chǎng)打籠雖然準(zhǔn)確，但比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不好分板口，加工時(shí)也不好操作。線型放樣光順后做籠若有誤差，可由技術(shù)工人從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整直至合適。

各區(qū)域需水火加工彎板排列原則。

1)大多數(shù)改裝船平行中體舭部位置為1/4圓弧板或1/4橢圓板，根據(jù)工廠的加工能力，盡量排成一張板，板縫不要放在切點(diǎn)上，一是避開(kāi)應(yīng)力集中點(diǎn)，二是圓弧曲率處焊接時(shí)易變形，所以要帶一段直伸，直伸長(zhǎng)100～200 mm為宜，太大也不好，與其相連接線型開(kāi)始向首尾過(guò)度的雙曲度外板可以考慮分為2塊。否則水火彎板時(shí)由于既有抱彎又有撓彎不好做板。

2)除非單曲度板，否則上下口不要90°劃分，此板俗稱鍋底板，雖然很短，但水火彎板很是困難，要避免此種分法，可以把該板分為上下2塊到3塊。

3)由于板厚區(qū)域的劃分，結(jié)構(gòu)線的位置，分段的劃分，總會(huì)有部分外板本身既有平也有曲，如平底或平邊向線型過(guò)渡區(qū)域板，需局部加工，排板時(shí)可使撓彎短一些，方便水火彎板。

4)排板時(shí)要盡量避免三角形，一是焊道過(guò)近，二是水火彎板易變形?？刹捎秒A梯形避免，由2塊板過(guò)渡為一塊板。

5)底部區(qū)域龍骨板在首尾有升高處較難加工，排板時(shí)抱彎不要過(guò)大。抱彎劃分過(guò)大，水火彎板會(huì)出現(xiàn)加工不到位的情況。

6)首柱板長(zhǎng)度控制在2 m以下，寬度600～800 mm為宜，加工深度最好在300 mm以內(nèi)。這樣可使撟彎盡量的小，便于水火彎板。

7)尾柱板受力較大，中縱壁大多設(shè)計(jì)為探出外板，使外板左右對(duì)稱，這時(shí)每塊首柱外板寬度以600～800 mm為宜，方便水火加工。

8)舷墻板和分水踵外板一般容易加工。舷墻如果僅縱向單曲度，只沿板中走一遍水火即可。分水踵外板一般撟彎不大，可分寬一些。

9)對(duì)于反撓彎外板，加工樣板16 mm以上要減掉一個(gè)板厚，16 mm以下可近似認(rèn)為線型內(nèi)外一致，即反加工，這時(shí)要注意坡口的朝向。反撓正抱外板一般在球鼻或球尾腰窩處，考慮水火彎板，板列不要太寬。

10)如果一張外板曲度不是很大，塞焊孔可以在加工前開(kāi)出，水火時(shí)變形不會(huì)太大，如果彎度較大，盡量不要開(kāi)塞焊孔，在冷加工時(shí)，塞焊孔處易起折，水火時(shí)更易變形，達(dá)不到加工要求。加工后再開(kāi)塞焊孔。

11)舷頂列板與甲板邊板圓弧連接時(shí)，圓弧板板口不要放在切點(diǎn)及圓弧上，宜放在切點(diǎn)外100 mm左右，一般僅在首尾局部有撟彎。水火彎板加工量很小。

12)木籠板要注意四周加放余量，在水火加工后二次切實(shí)。

掌握了以上原則，應(yīng)用起來(lái)就較為容易了。

3 案例

例1:某海損船舶球鼻首換新，在一次進(jìn)塢后割下?lián)p壞的球鼻，封堵保證水密后出塢。在出塢前測(cè)量好球鼻接口處板寬，進(jìn)行線型光順、排外板、結(jié)構(gòu)下料。往往外板劃分的不合理，球鼻建造很是費(fèi)時(shí)，這時(shí)外板劃分就甚為關(guān)鍵。該球鼻結(jié)構(gòu)為縱骨架式，屬撞角形球鼻，較瘦且上翹。首柱板按600 mm寬，2 000 mm長(zhǎng)一塊劃分。腰窩處外板為馬鞍形，分為600 mm寬2塊。這樣幾個(gè)難點(diǎn)劃分好了，水火加工起來(lái)就快多了，既縮短了建造周期又保證了塢期。

例2:某3萬(wàn)噸改裝船舶只保留機(jī)艙前壁到船尾部分，從機(jī)艙到首部新制并加長(zhǎng)，這時(shí)主甲下共新制8個(gè)12 m長(zhǎng)循環(huán)段，除保證龍骨板及舷頂列板重焊縫外，若在有線型區(qū)域，還是錯(cuò)開(kāi)為好，這樣就不必拘泥于重焊道而排板，有了更大的排列空間，但前提要保證板厚區(qū)域。由于該船比較大，首柱板需分成3道門(mén)，即中一塊，左右各一塊，有正反彎處外板需從拐點(diǎn)處斷口，不要在一張板上既有正撓彎又有反撓彎，其余外板根據(jù)線型按常規(guī)排板，水火加工時(shí)起到了很好的收效。

4 結(jié)束語(yǔ)

外板主要在以下幾個(gè)地方容易有問(wèn)題:球鼻腰窩處，舭部平行中體向首尾過(guò)渡處，平板起線型處，首尾柱處。所以控制住這幾個(gè)地方的外板排板，根據(jù)每張板的實(shí)際情況對(duì)癥下藥合理劃分，不要讓撟彎過(guò)大，水火彎板時(shí)就會(huì)事半功倍，為分段制造提供方便從而保證修船進(jìn)度。尤其近年來(lái)大連船舶重工集團(tuán)有限公司、廣州廣船國(guó)際股份有限公司分別研究開(kāi)發(fā)了水火彎板計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序，這些研究成果已在生產(chǎn)實(shí)際中開(kāi)始應(yīng)用，所以外板的劃分更應(yīng)考慮水火彎板的可行性，實(shí)現(xiàn)外板加工自動(dòng)化。

［1］黃振.船體火工 ［M］.北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2008.