2 800客郵輪型客滾船薄板分段工藝與應(yīng)用

董帝堯

(廈門船舶重工股份有限公司，福建 廈門361026)

0 引言

2 800客郵輪型客滾船(以下簡稱“2 800 RO PAX”)是迄今為止客滾船里“體型”最大、裝修最豪華、高度節(jié)能環(huán)保的新一代郵輪型客滾船，是運(yùn)輸、旅游、休閑、購物完美的結(jié)合體，其舒適度等級是目前客船要求的最高等級COM-F(V1)，達(dá)到豪華郵輪內(nèi)裝的舒適度標(biāo)準(zhǔn)。

2 800 RO PAX居住艙室船體結(jié)構(gòu)大量應(yīng)用板厚為5～7 mm的板材。該板厚的分段剛性差，裝焊、吊運(yùn)、堆放、火工等工序控制變形難度大；預(yù)制房間單元進(jìn)艙，對分段精度要求極高，后續(xù)物量大、工序繁雜的總組、搭載作業(yè)也將影響船舶建造精度，留給分段的公差裕度極小。因此，需要有相應(yīng)的制作工藝來保證分段的平面度和尺寸精度，形成和固化施工習(xí)慣和工藝紀(jì)律，促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定并符合公差要求，從而降低船舶建造成本。

本文對2 800客郵輪型客滾船薄板分段建造工藝進(jìn)行研究，從而達(dá)到提高船舶建造質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本的目的。

1 設(shè)計(jì)要求

(1)分段劃分長度、寬度尺寸不宜過大，均須不大于12 m。

(2)板材訂貨長度與分段長度相宜(不大于12 m)，寬度(不大于3 m)。球扁鋼等型材的訂貨長度也參照執(zhí)行。

(3)排板縫盡量避免出現(xiàn)“T”拼接縫，嵌入的厚板也應(yīng)盡量減少。

(4)分段補(bǔ)償值依據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)圖、焊接規(guī)格書，按照分段越長(寬)補(bǔ)償量加放越大、板越薄補(bǔ)償量越大、結(jié)構(gòu)越密補(bǔ)償量越大、焊腳越大補(bǔ)償量越大原則進(jìn)行設(shè)定。

(5)根據(jù)分段結(jié)構(gòu)特性，確定分段控制的基準(zhǔn)點(diǎn)，把基準(zhǔn)線相應(yīng)繪制在生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖上。

(6)搭橋工藝如下：分段自由邊甲板、圍壁的開孔下料階段位置線應(yīng)噴出，圓弧角也需相應(yīng)割出；直線部分保留，待分段完工翻身總組時(shí)再進(jìn)行割除；駕駛室、居住艙室圍壁的大量門窗開孔，下料階段位置線相應(yīng)噴出，原則只開四周圓弧角；施工通道位置的門窗開孔也需至少保留300 mm的搭橋，待分段翻身總組后割除。以上要求都需在生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙上詳細(xì)標(biāo)注開孔劃線及切割階段。

(7)管子、風(fēng)管、電纜支架、裝修板支架等鐵舾件不能直接焊在甲板及圍壁上，應(yīng)盡可能焊在型材結(jié)構(gòu)上，特殊情況需加墊板處理。

(8)從設(shè)計(jì)源頭控制焊腳尺寸，在滿足強(qiáng)度計(jì)算和規(guī)范要求前提下取最小值。

(9)管子、風(fēng)管、電纜貫通件選型要小。壁厚和焊角在符合要求的前提下取最小值。

(10)設(shè)計(jì)時(shí)避免間斷焊。

2 材料訂貨及轉(zhuǎn)運(yùn)

(1)鋼板生產(chǎn)廠商應(yīng)將多張板疊在一起打包運(yùn)輸供貨。

(2)變形的鋼板和型材，特別是因直接用鋼絲繩或夾鉤裝卸鋼板引起的“豬嘴” 變形，以及麻點(diǎn)鋼板不能直接進(jìn)行下料切割。

(3)單件板的吊運(yùn)采用電磁吊，多件板采用桁架式托盤吊運(yùn)。

(4)成品或半成品的壁板吊運(yùn)時(shí)，應(yīng)采用專用吊夾且不得在壁板上焊接吊碼。

(5)所有壁板和甲板片體制作完成后，應(yīng)放置在專用平板托架上運(yùn)輸。

3 工藝流程

3.1 板材檢查

薄板分段的板材下料前，需對板材的原材料進(jìn)行篩選。下列情況的板材屬于不合格板材，不能用于下料。

(1)表面有麻點(diǎn)、夾層等缺陷，且缺陷范圍超出規(guī)范要求。

(2)板材的平面度應(yīng)不小于15 mm，型材直線度應(yīng)大于10 mm。

(3)外觀有壓痕、劃傷、油漬等。

3.2 預(yù)處理和校平

(1)檢查合格后的鋼材要進(jìn)行預(yù)處理。鋼板拋丸除銹至Sa2.5，型鋼需經(jīng)過拋丸除銹至Sa2。

(2)在車間將板材底漆噴涂均勻，膜厚應(yīng)符合油漆產(chǎn)品說明書的要求。

(3)鋼板預(yù)處理后進(jìn)行校平，務(wù)必保證橫向拱度不大于±1 mm。

3.3 下料加工

(1)鋼材上切割平臺前應(yīng)檢查是否有變形現(xiàn)象。平整度不符合要求的鋼板要上矯平機(jī)矯平后才允許下料。

(2)5～7 mm的鋼板采用激光切割下料后，對拼接縫刨邊處理。

(3)切割機(jī)每天開機(jī)要進(jìn)行自檢，檢查精度是否有異常。切割平臺每天班后要進(jìn)行清理，對有缺損、變形和松動的胎板及時(shí)修正或更換，保證切割平臺的平整。

(4)手工切割時(shí)，采用便攜式等離子切割。

(5)變形型材經(jīng)冷加工矯直后方可下料切割。

3.4 拼板

(1)拼板焊接采用埋弧自動焊。

(2)在拼板板縫兩端加裝引、熄弧板，規(guī)格為100 mm×100 mm，板厚與拼板板厚相同。

(3)將焊縫兩側(cè)約30 mm范圍的銹、油污、氧化皮等清除干凈。

(4)確認(rèn)焊材和焊接工藝參數(shù)選用正確。具體參數(shù)見表1。

表1 埋弧焊接參數(shù)表

(5)埋弧焊需雙面焊接。大的拼板件需用翻轉(zhuǎn)架進(jìn)行翻身，小的拼板件用吊排進(jìn)行翻身。

(6)加厚嵌入板的4個(gè)圓弧角放最后焊接。

(7)焊后應(yīng)用圓柱形壓鐵進(jìn)行板縫處的滾壓，或用木錘對焊縫進(jìn)行錘擊，以釋放拼板焊縫的焊接應(yīng)力。

3.5 片體制作

(1)片體制作需在桁架平臺上進(jìn)行。

(2)上層建筑、公共區(qū)圍壁以及其他大量門窗開孔的居住及生活處所，其門窗開孔只開出四周圓角(在下料階段開出)，漏開的用便攜式等離子切割機(jī)靠模切割。

(3)型材安裝采用真空馬或磁鐵馬以保證扶材與板面貼合，間隙為“0”。定位焊的焊腳尺寸不能超過所規(guī)定的最小焊腳尺寸。

(4)局部壓鐵或卡馬壓載，需要保證片體與平臺貼合。

(5)除要求雙面連續(xù)焊區(qū)域外(如露天和潮濕區(qū))，盡量采用兩端包角的二氧化碳(CO2) 單面連續(xù)自動角焊。

(6)扶材經(jīng)過焊縫處，須用打磨機(jī)將焊縫余高磨平，不得使用割槍吹平，保證“0”間隙。

(7)禁止在壁板上進(jìn)行零件的切割作業(yè)，避免壁板局部受熱變形。

(8)采用 二氧化碳(CO2) 氣體保護(hù)焊焊接，焊絲直徑為1.0 mm。

(9)采用分離裝焊法。先裝焊縱向結(jié)構(gòu)再裝焊橫向結(jié)構(gòu)。

(10)片體焊接前須采用～150 mm 高度的角鋼或槽鋼在離上下口～200 mm 處進(jìn)行臨時(shí)加強(qiáng)。內(nèi)圍壁允許裝在非結(jié)構(gòu)面，外圍壁須裝在結(jié)構(gòu)面。加強(qiáng)材要平直且盡可能連續(xù)。

(11)片體焊接完畢后進(jìn)行背燒，以消除內(nèi)應(yīng)力?；鸸囟瓤刂圃?550～650 ℃，不能長時(shí)間和多次烘烤。背燒根據(jù)返出(結(jié)構(gòu)反面)的結(jié)構(gòu)線，對甲板面進(jìn)行背燒，以消除甲板應(yīng)力，見圖1。

3.6 分段組立

3.6.1 胎架

胎架為 800 mm×800 mm 模板式胎架，胎架高度不小800 mm，基準(zhǔn)板四周自由邊設(shè)置模板壓平。

圖1 片體背燒

3.6.2 上胎

(1)基準(zhǔn)板上胎須保證貼胎。

(2)分多塊基準(zhǔn)板上胎時(shí)，板間接縫采用埋弧自動焊單面焊。另一面焊接留在分段翻身后總組或搭載時(shí)埋弧自動焊完成。

(3)為了減小裝焊變形，胎架板使用“7”字形卡板與胎架拉靠固定?？ò謇繒r(shí)應(yīng)根據(jù)分段實(shí)際情況進(jìn)行增設(shè)，嚴(yán)禁用耳板與基準(zhǔn)板和胎架直接焊接。

3.6.3 板邊修割

板邊修割采用軌道等離子切割機(jī)切割。圓弧等不方便使用軌道切割的，采用靠模切割。

3.6.4 結(jié)構(gòu)裝焊

(1)存在變形的結(jié)構(gòu)須修整后方可安裝，切忌強(qiáng)行組裝，以免造成整個(gè)板架的變形。

(2)采用分離建造法。首先進(jìn)行密集方向骨材安裝，采用真空馬或磁鐵馬裝配， 裝配間隙控制在“0”；采用 CO2自動角焊機(jī)焊接。然后進(jìn)行另外一個(gè)方向結(jié)構(gòu)(T型梁)裝焊。

(3)縱骨的焊接應(yīng)采用雙數(shù)半自動角焊機(jī)，進(jìn)行對稱、間隔、交替從中間向兩側(cè)施焊。焊絲直徑選用Φ1.0 mm。

(4)T型橫梁及隔艙壁安裝后，采用先立角焊后平角焊，由內(nèi)到外，雙數(shù)焊工對稱施焊，且焊工人數(shù)不超過 6 人。焊接時(shí)，由中間向四周擴(kuò)散焊接，不得集中在一個(gè)區(qū)域， 必要時(shí)采用跳焊法；對于較長焊縫，由中間向兩端焊接。

(5)為控制焊接變形，應(yīng)先焊收縮量大的焊縫，后焊收縮量小的焊縫。

(6)不允許直接利用結(jié)構(gòu)充當(dāng)切割平臺，如不可避免，應(yīng)用墊板進(jìn)行保護(hù)。

(7)組裝施焊完成后，對結(jié)構(gòu)位置進(jìn)行背燒處理，以釋放裝焊過程中的應(yīng)力。

(8) 內(nèi)外圍壁下的臨時(shí)加強(qiáng)，采用平直角鋼或槽鋼進(jìn)行加強(qiáng)平直，內(nèi)圍壁允許加在結(jié)構(gòu)反面，外圍壁統(tǒng)一加在結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)。

3.7 吊運(yùn)

(1)單件板的吊運(yùn)采用電磁吊，多件板采用桁架式托盤吊運(yùn)。

(2)吊運(yùn)成品或半成品的壁板時(shí)，采用專用夾吊。吊運(yùn)過程中如需使用吊碼，吊碼要安裝在扶強(qiáng)材等結(jié)構(gòu)上。

(3)所有壁板和甲板片體制作完成后，吊運(yùn)至專用平板托架上進(jìn)行運(yùn)輸。

(4)分段下胎依據(jù)吊碼布置圖紙，采用多點(diǎn)吊裝，分散受力。吊碼布置見圖2。

圖2 吊碼布置圖

(5)分段下胎后采用門型托架堆放，大型分段采用單墩多點(diǎn)擱置。

3.8 鐵舾件安裝

(1)管子及貫通件開孔要先用樣板劃線，盡量采用等離子小割嘴靠模切割。

(2)管子、風(fēng)管、電纜貫通件安裝時(shí)要控制好裝配間隙，間隙不大于 0.5 mm，焊腳尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求即可。

(3)控制好門框、窗框、附壁座架裝配間隙，間隙不超過 0.5 mm。

4 結(jié)語

薄板分段的制作尚無成熟的規(guī)范可以參考遵循，2 800 RO PAX薄板段的建造工藝基于傳統(tǒng)設(shè)施、設(shè)備進(jìn)行編制，且已進(jìn)行實(shí)船建造，效果良好。

本工藝適用于5～7 mm 薄板立體分段建造，可以大幅地減少分段的完工變形，保證分段精度可控，從而滿足薄板立體分段的公差要求，對縮短船舶建造周期、降低建造成本，起著至關(guān)重要的作用。