2100PCTC薄甲板制作工藝

林以堅

摘 要：本建造工藝適用于厚度≤7mm的薄甲板分段的制作，由于該厚度的分段剛性差，裝焊、吊運、堆放、火工等工序控制難度大，需要有規(guī)范的制作工藝來保證甲板的平面度和尺寸精度，并形成施工習慣，制定以下工藝和相應的階段控制注意事項，以滿足建造需求。

關鍵詞：薄甲板；下料；裝焊；下胎

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A

0.前言

2100PCTC總長141.2m，垂線間長129.6m，型寬24.4m，設計吃水6m，一定條件下服務航速不小于16.0節(jié)，全船共有9層裝車甲板，總裝車面積為18000m2，標準小型汽車裝車數(shù)約為2100輛；也可以裝載卡車、大型客車等其他車輛，例如：輪式和履帶式建筑、農(nóng)用、礦山機械等。

該船各層裝車甲板板厚僅為5.5mm～6.5mm，且為無縱橫向拱度，平整度要求高。其橫向結構間距較大，縱向骨材規(guī)格為HP100×6，甲板剛性差；裝焊、吊運、堆放、火工放等工序都會產(chǎn)生影響，從而導致甲板變形不達標；為保證薄甲板制作精度要求，制定以下工藝，以滿足建造需求。

1.零件下料、校平與配運

零件下料：采用等離子切割，控制板邊垂直度小于1mm；用電磁吊吊運，以減少變形。

零件校平：每一塊板材零件經(jīng)過綁扎孔和周邊切割后，由于受熱不均衡，板片均存在橫向拱度變形，都需要經(jīng)過校平機進行校平，并釋放出內(nèi)應力，才能送拼板。校平次數(shù)，根據(jù)板片的彎曲回彈情況確定。校平后要整齊堆放，以防止堆壓二次變形。

零件與板片運輸：板片零件厚度小、偏長，易彎曲變形，要采用專用工裝進行配送如圖1所示。

2.型材下料

球鋼型材規(guī)格較?。?00mm）、剛性較小，容易產(chǎn)生彎曲變形，要采用托盤或其他工裝進行裝盤配送。球鋼零件下料后要先對接，再全部進行校直，裝托、堆放與配送。

A.球鋼彎曲變形，火工校正加熱區(qū)形式如圖2所示。

B.加熱區(qū)規(guī)格：h=（1/2～1/3）H（式中 H—型材高度）；高度：a=30°；寬度：b=20mm～30mm。

C.加熱溫度：常用600℃～700℃。

D.操作要領：

（a）加熱區(qū)施于彎曲凸起的一邊；

（b）加熱由中間兩端向進行；

（c）加熱要充分，保證使整個厚度燒透，以免造成平面內(nèi)的彎曲；

（d）第二次加熱須待第一次冷卻后進行；

（e）矯正較大變形時可以施加外力；

（f）楔形加熱的起始點，應自尖角處開始。

3.T排組立

薄甲板分段的小組立：主要有T排、立柱頭，要求在小組立階段進行火工矯正。T排制作可以制作專用工裝架，整齊擺放，進行裝配與焊接，可以有效控制變形。

T排均需火工矯正腹板平直度、面板平直度，火工矯正時加熱溫度應在600℃～700℃，既鋼板呈微紅色時；腹板與面板燒火區(qū)域要小于2/3的寬度，通過局部收縮達到拉直效果，T排的裝焊變形太大會加大長度收縮量。火工后腹板與面板的直線度、平面度均要控制在2mm / 10m以內(nèi)。

4.拼板裝焊

拼板裝配：將鋼板用電磁吊（或?qū)Ｓ玫跫埽┑跎掀窗逄ゼ?，拉攏對齊，若板面不平時，用壓載鐵將板面壓平，然后進行定位點焊。拼板裝配可以采用工裝，以減少焊點與打磨，并減少焊接殘余應力。

板縫間隙≤1mm，板面錯位≤0.5mm；定位焊采用小直徑的焊條（d≤3.2mm），定位焊要均勻一致，焊道長約30mm，間距約300mm；拼板與胎架之間用搭板連接固定。

拼板焊接：拼板焊接采用埋弧自動焊；在拼板板縫兩端加裝引、熄弧板，規(guī)格為100mm×100mm，板厚與拼板板厚相同；將焊縫兩側(cè)約30mm范圍的銹、油污、氧化皮等清除干凈；確認焊材和焊接工藝參數(shù)選用正確，選用d=3mm的焊絲；焊接結束后，檢查焊接變形情況，對焊縫進行錘擊消除應力。

拼板劃線與余量切割：根據(jù)結構圖（及拼板劃線圖）進行結構劃線，切割余量。

注意事項：

（a）過程檢查板片的主尺度、并記錄測量數(shù)據(jù)；

（b）嚴格控制焊接工藝；

（c）控制焊縫折角；

（d）控制板片整體平整度與自由邊的波浪變形；

（e）加厚嵌入板的4個R角必須放最后焊接。

5.胎架制作

薄甲板胎架是分段制作的基礎工作平臺，胎架的平整度直接影響薄甲板分段的受力與變形，作用是保證分段的外形尺度，為分段裝焊提供較好的工作條件，均布分段自重載荷。胎架類型：宜采用格子形架胎架，如圖3所示。

胎架要點：基準面要平整、支柱要垂直、胎架支柱上要打水平基準點，地面要有縱橫向基準線點。胎架水平誤差≤2mm。

6.結構裝焊

焊裝順序：縱向骨材1→鋼杯2→橫向T排3→縱向T排4→其他小扶材5。

縱骨裝焊： 要控制縱骨的直線度及與甲板的垂直度，縱骨在球頭面要加斜支撐或用工裝側(cè)向固定，以減少縱骨的垂直度偏差；骨材安裝工裝如真空吸盤、磁鐵支架等，以提高安裝效率、減少焊點與打磨量、減少點焊殘余應力。

綁扎裝焊：采用鋼杯焊接設備（或手工CO2），控制焊接順序，減少變形。裝配綁扎杯時，首先綁扎杯中心與綁扎孔中心對齊，綁扎杯與甲板推緊無間隙。其次固定點焊必須使用底氫型焊條或二氧化碳，點焊長度為10mm，點焊厚度3mm～4mm左右點焊收弧處必須收弧，把綁扎杯分為三等分位置點焊。

T排裝焊：裝配要控制兩橫梁的間距，適當放大2mm以保證縱梁的順利插入，不允許存在亂修割的現(xiàn)象。采用手工CO2焊接，先立焊后平角焊，從里到外，左右對稱，每個分段用4臺焊機。主要控制立柱的加厚板區(qū)域，該位置坡口大、焊接量大、變形大。

7.分段下胎

分段吊運：分段在胎架上完工經(jīng)課檢確認后才能脫胎，分段與胎架的連接固定點焊位置只能用碳弧氣刨刨除，禁止用火焰切割，不得傷及母材；分段采用無碼化起吊。分段脫胎后放到門架上運輸，分段下擺放專用門架，門架對應在分段的橫梁下；門架的橫梁加長到9m以減少分段在門架上的懸空。

分段翻身：分段翻身可根據(jù)吊碼布置的翻身方向進行，分段吊碼的分布與橫梁相對應。分段翻身后平放在門架或鐵墩上，在分段兩端距端頭約200mm處加T型排，T型排的長度根據(jù)分段決定，長度以跨過所有縱骨為宜。

分段堆放：平面分段放置在門架上時需用木塊墊起，不能直接與門架接觸傷及分段表面。二門架之間（分段有超長或?qū)挄r，門架可增加1～2個）應根據(jù)分段長（或?qū)挘┒确胖茫ǘ丝谂c門架距離為1：2：1），如分段端口距門架過長，因自重產(chǎn)生下垂時需用圓管支撐。分段門架堆放的地面需平整而堅固（松軟或凹凸不平會致使分段產(chǎn)生變形）。

薄甲板的疊放：中間的支撐墊木至少要保證12塊，要墊在橫梁位置。

分段火工：分段的火工順序

（1）對骨材彎曲變形調(diào)直；

（2）對骨材反面的“廋馬”變形進行背燒；

（3）對甲板面的局部變形進行校平。

甲板表面變形的火工可采用馬蹄形或線條式加熱矯正，薄板加熱位置不得把鋼板燒紅（紅透）及水火加熱；端口的波浪變形適宜用三角形加熱矯正法；要在焊腳位置彈線，才能進行背燒。火工采用火焰加熱，加熱溫度不能高于700℃，不能對同一處進行反復加熱，對于高強度鋼的火工要嚴格按照高強度鋼的施工要求執(zhí)行。

分段預裝：主要控制亂割、亂點亂焊的施工習慣，以減少預裝變形（略）。

余量劃線： 翻出結構面的基準線，以基準線已依據(jù)測量四周余量值，劃出余量切割線與100mm檢查線，劃線人員自檢記錄測量數(shù)據(jù)，直線度誤差要≤2mm；提交氣割。

余量切割：為了提高切割質(zhì)量和減少變形，采用有軌的半自動切割機（或有軌道的便攜式等離子切割機），切割嚴格對上余量線，偏差≤2mm；切割后檢查切口質(zhì)量，對切割缺陷進行焊補打磨處理。

8.分段完工交驗

按照精度檢測圖表進行檢測，提交數(shù)據(jù)報表，進行精度交驗。

結語

通過長期的探索研究，摸索出了一套甲板薄板制作的最佳工藝方案。本工藝方案指導了2100PCTC船薄甲板的實際建造，確定建造的主體思路，保證了建造次序和產(chǎn)品質(zhì)量，一次性通過船東船檢報驗，為滾裝船的順利建造打下堅實的基礎。我們將此工藝方案納入公司級生產(chǎn)制造標準存檔，作為我們公司今后生產(chǎn)提升的重要工藝文件之一。

參考文獻

[1]陳剛.船舶工程技術手冊[M].上海：上海交通大學出版社，2009.

[2]陳倩清.船舶焊接工藝學[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2006.