舭龍骨墊板對(duì)接焊工藝的改進(jìn)

蔣 翔，周海波

(1.南通中遠(yuǎn)川崎船舶有限公司，江蘇 南通226005;2.南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通226010)

舭龍骨承受由回復(fù)力矩產(chǎn)生的橫向力，連續(xù)式舭龍骨還要承受船體的總縱應(yīng)力，因此舭龍骨承受的應(yīng)力很大，容易發(fā)生損傷。為防止舭龍骨損傷延伸到船體，舭龍骨與船體外板的連接需要特別考慮。目前，各個(gè)船級(jí)社規(guī)范對(duì)舭龍骨與船體外板的連接都有詳細(xì)的要求，其中以CSR油船規(guī)范［1］、LR規(guī)范和HCSR規(guī)范(2014年1月1日生效)最為嚴(yán)厲。以CSR油船規(guī)范為例，規(guī)范要求:舭龍骨墊板需要與舭龍骨同時(shí)使用。舭龍骨墊板與舭龍骨的對(duì)接焊縫應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，與外板的對(duì)接縫也應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。舭龍骨墊板位置的外板對(duì)接縫應(yīng)磨平，舭龍骨位置的墊板對(duì)接縫也應(yīng)磨平。避免舭龍骨墊板對(duì)接縫與外板直接連接、以及舭龍骨對(duì)接縫與舭龍骨墊板直接連接。見(jiàn)圖1。

圖1 舭龍骨的布置示意

舭龍骨墊板對(duì)接焊若采用普通的焊接工藝，必定導(dǎo)致舭龍骨墊板對(duì)接焊縫與外板粘連。因此，在實(shí)際造船中，此處焊接通常采用設(shè)置焊接墊片的焊接工藝。即在舭龍骨墊板對(duì)接縫與船體外板之間，先插入一塊銅質(zhì)墊片［2］或鐵質(zhì)墊片，再進(jìn)行對(duì)接焊，焊接完成后再抽出該焊接墊片。若采用此焊接工藝，作業(yè)中必須嚴(yán)格控制首條焊道焊接時(shí)的焊接熱量，稍有不慎就會(huì)導(dǎo)致焊接墊片受熱而融化，造成對(duì)接縫與外板粘連，致使不能滿足規(guī)范的要求。發(fā)生焊接墊片被焊穿的情況時(shí)，首先需要清除焊道，重新處理焊接構(gòu)件表面，再進(jìn)行焊接施工，這將影響船舶的生產(chǎn)進(jìn)度。此工藝操作難度較高。

1 焊接墊片設(shè)計(jì)

為改進(jìn)舭龍骨墊板對(duì)接焊的焊接工藝，在滿足規(guī)范要求的前提下減小焊接難度，設(shè)計(jì)一種新型焊接墊片，并進(jìn)行焊接試驗(yàn)驗(yàn)證。此墊片的放置見(jiàn)圖2。

圖2 焊接墊片的放置示意

焊接墊片的材質(zhì)為普通軟鋼，呈梯形柱體，見(jiàn)圖3。墊片厚度暫定為3 mm，若厚度過(guò)小，則容易被焊穿，無(wú)法滿足規(guī)范要求，此值由焊接試驗(yàn)結(jié)果決定;梯形短邊寬度為5 mm，由對(duì)接焊縫的寬度決定;墊片斜面a∶b等于3，由舭龍骨墊板板厚削斜要求決定，舭龍骨墊板板厚削斜的面需要預(yù)先打磨光順，以便與焊接墊片緊密貼合;墊片高度為750-1mm，與舭龍骨墊板寬度相同，公差為負(fù)，保證墊片不會(huì)伸出舭龍骨墊板，方便后道工序舭龍骨墊板腳焊的正常作業(yè)。

圖3 焊接墊片的尺寸

2 焊接試驗(yàn)

根據(jù)圖1和圖2，正確放置舭龍骨墊板、焊接墊片和船體外板試驗(yàn)構(gòu)件。開(kāi)始對(duì)接焊時(shí)，保證第一道焊道的焊接量盡量大，以確認(rèn)大熱量焊接時(shí)墊片不會(huì)被焊穿，但實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，需要盡量減小第一道焊道的焊接量。經(jīng)過(guò)幾道焊道堆疊，對(duì)焊接結(jié)束，試驗(yàn)構(gòu)件見(jiàn)圖4。

圖4 試驗(yàn)構(gòu)件的焊接

待試驗(yàn)構(gòu)件充分冷卻后，使用氣割槍沿對(duì)接縫的橫截面切割構(gòu)件，見(jiàn)圖5。

此后，觀察焊縫橫剖面情況，見(jiàn)圖6和圖7。

圖5 試驗(yàn)構(gòu)件的切割

圖6 試驗(yàn)構(gòu)件的斷面細(xì)節(jié)

圖7 對(duì)接焊縫的斷面細(xì)節(jié)

通過(guò)觀察焊縫斷面細(xì)節(jié)發(fā)現(xiàn)，外板與舭龍骨墊板之間有明顯的構(gòu)件縫隙，并且焊接墊片的輪廓清晰可見(jiàn)。由此可以判斷:焊接墊片基本完好，沒(méi)有被焊穿，舭龍骨墊板對(duì)接縫沒(méi)有與外板粘連，此對(duì)接焊縫滿足規(guī)范的要求，試驗(yàn)結(jié)束。

3 結(jié)論

通常，設(shè)置焊接墊片的焊接工藝，焊接難度大，焊接完成后還需將墊片抽出。本文設(shè)計(jì)的新型焊接墊片，在焊接完成后即與對(duì)接焊縫融為一體，無(wú)需再取出，簡(jiǎn)化了舭龍骨墊板對(duì)接焊的工序。

經(jīng)焊接試驗(yàn)與造船實(shí)際的證明，采用本文設(shè)計(jì)的新型焊接墊片，在完好地隔離舭龍骨墊板對(duì)接縫與船體外板的同時(shí)，焊縫成型好，構(gòu)件連接緊密，對(duì)首條焊道的熱量控制要求低，大大降低了舭龍骨墊板對(duì)接焊難度，提高了船舶的生產(chǎn)效率。該焊接墊片在實(shí)際船舶制造過(guò)程中使用效果良好，且暫未收到負(fù)面反饋。

［1］IACS.Common Structure Rules for Double Hull Oil Tankers［S］.IACS，2012.

［2］甘水來(lái).舭龍骨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及安裝研究［J］.船舶與海洋工程，2012(2):27-31.