散貨船艙口蓋舾裝工事焊接工藝改進(jìn)方法

鈕東輝

（南通中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎船舶工程有限公司，江蘇南通 226000）

0 引言

作為重要的船體舾裝件，艙口蓋通常用來遮蔽艙口，保護(hù)艙內(nèi)貨物不受風(fēng)浪和雨水的侵襲。艙口蓋舾裝工事的進(jìn)度對船舶建造周期影響很大。散貨船艙口蓋導(dǎo)軌及壓緊扁鋼均為平直角焊縫，焊接量大、焊接要求單一且焊接作業(yè)重復(fù)率高，利于機(jī)械化代替人工作業(yè)。此外，艙口蓋上作業(yè)空間狹小，人員作業(yè)姿勢勉強(qiáng)，且存在磕絆及高空墜落的安全風(fēng)險(xiǎn)。使用臺(tái)車對導(dǎo)軌及壓緊扁鋼進(jìn)行焊接作業(yè)，可改變?nèi)藛T作業(yè)位置，從高處作業(yè)改為平面作業(yè)，有效提升焊接效率。

1 人工焊接能力現(xiàn)狀調(diào)查

1.1 焊接效率

61 000 t散貨船采用折疊式艙口蓋：直導(dǎo)軌長度為120 m，焊縫形式為3層雙面角焊縫；壓緊扁鋼長度為400 m，焊縫形式為單層雙面角焊縫。人工焊接耗時(shí)見表1，直導(dǎo)軌的平均焊接速度為1.5 m/h，壓緊扁鋼的平均焊接速度為3.5 m/h。

表1 人工焊接耗時(shí)（單位：h）

1.2 焊接質(zhì)量

由于艙口蓋上作業(yè)空間狹小，人員作業(yè)姿勢勉強(qiáng)，且需要兩側(cè)間斷焊接，焊接過程中人為調(diào)整較多，易產(chǎn)生飛濺、焊渣、表面氣孔及咬邊等焊接缺陷，焊縫成型一般，需增加打磨等后處理作業(yè)。

2 臺(tái)車焊接可行性分析

2.1 理論分析

1）61 000 t散貨船艙口蓋直導(dǎo)軌和壓緊扁鋼的焊縫形式均為平直的角焊縫，焊接要求單一。

2）焊接行進(jìn)路線單一，調(diào)整少，易實(shí)現(xiàn)臺(tái)車焊接。

3）臺(tái)車行進(jìn)路線及焊槍的角度需留有避讓艙蓋墊塊及限位的空間，以便實(shí)現(xiàn)臺(tái)車的行進(jìn)路線連續(xù)化。

4）由于艙口圍板尺寸有限，無法用于臺(tái)車行進(jìn)的導(dǎo)向，因此需要為臺(tái)車配備行進(jìn)導(dǎo)軌。該導(dǎo)軌可靈活鋪設(shè)，使臺(tái)車的行進(jìn)軌跡與艙口蓋軌道及壓緊扁鋼平行，以便于臺(tái)車焊接。

5）焊接臺(tái)車的槍頭夾要便于靈活調(diào)整，以適用于不同類型的艙口蓋，并盡量減少行進(jìn)路線上艙口蓋限位等因素造成的干擾。

2.2 臺(tái)車方案

艙口蓋限位墊塊可分為Fx-stopper、Fy-stopper和Fz-stopper等3種類型，61 000 t散貨船單個(gè)貨艙對各類型墊塊的需求為：Fx-stopper 8塊，F(xiàn)y-stopper 6塊，F(xiàn)z-stopper 28塊，總計(jì)42塊。限位墊塊在艙口圍板上沿著壓緊扁鋼的方向進(jìn)行布置，見圖1。

圖1 墊塊布置情況（單位：mm）

墊塊的高度、位置和數(shù)量是焊接臺(tái)車行進(jìn)路線的主要制約因素。綜合考慮艙口圍板較窄的現(xiàn)狀以及現(xiàn)場實(shí)際條件，制定合適的焊接臺(tái)車方案，見圖2。

圖2 焊接臺(tái)車方案（單位：mm）

1）焊接臺(tái)車夾持雙焊槍，自帶吸附式導(dǎo)軌。對于直導(dǎo)軌，臺(tái)車自帶的吸附式導(dǎo)軌可臨時(shí)安裝在艙口圍板和直軌道表面，導(dǎo)軌方向與被焊部件平行，焊槍分布于焊接臺(tái)車的兩側(cè)；對于壓緊扁鋼，由于其寬度僅有16 mm，臺(tái)車自帶的導(dǎo)軌只能吸附在艙口圍板上，焊槍只能分布于焊接臺(tái)車的單側(cè)。由于臺(tái)車導(dǎo)軌和被焊接件的相對位置不同，臺(tái)車樣式需要能靈活組裝以滿足艙口蓋直軌道和壓緊扁鋼的焊接要求。

2）在焊接壓緊扁鋼時(shí)，由于受到艙口蓋墊塊的阻礙，臺(tái)車導(dǎo)軌的高度需要高于墊塊，以保證臺(tái)車導(dǎo)軌鋪設(shè)的連續(xù)性。

3）由于艙口圍板的平面度存在制作誤差，故被焊接件與面板之間存在的縫隙略有不同。此外，由于被焊接件的直線度也存在制作誤差，這就要求臺(tái)車的焊槍具備簡便調(diào)節(jié)功能。

在進(jìn)行市場調(diào)研和考察的基礎(chǔ)之上，結(jié)合上述方案對焊接臺(tái)車進(jìn)行研發(fā)和改進(jìn)。焊接臺(tái)車示意圖見圖3。

圖3 焊接臺(tái)車示意圖

3 焊接臺(tái)車應(yīng)用

3.1 直軌道焊接

直軌道焊接如圖4所示，將焊接臺(tái)車的導(dǎo)軌吸附在被焊接件的表面，焊槍位于臺(tái)車的兩側(cè)，其運(yùn)行軌跡與焊縫平行。臺(tái)車槍頭方向可靈活調(diào)整，可對軌道內(nèi)外同時(shí)焊接。臺(tái)車的鋁合金軌道吸附在直軌道表面，定位及對接方便，焊接的連續(xù)性得到保證。

圖4 直軌道焊接示意圖

3.2 壓緊扁鋼焊接

壓緊扁鋼焊接如圖5所示，將焊接臺(tái)車的導(dǎo)軌吸附在艙口圍板的表面，焊槍位于臺(tái)車的單側(cè)。臺(tái)車夾持雙槍頭，可對壓緊扁鋼內(nèi)外同時(shí)施焊。臺(tái)車的軌道高度可有效避開墊塊的干擾，進(jìn)而保證焊接的連續(xù)性。人員可站在甲板的馬凳上施工，可有效降低高處墜落的風(fēng)險(xiǎn)。

圖5 壓緊扁鋼焊接示意圖

3.3 焊接效果

焊接臺(tái)車對直導(dǎo)軌的平均焊接速度為2.96 m/h，對壓緊扁鋼的平均焊接速度為10 m/h，作業(yè)效率分別為人工焊接的1.97和2.86倍，顯著節(jié)省了人力。臺(tái)車焊接質(zhì)量見圖 6，焊縫成形美觀，僅需少量打磨處理。

圖6 臺(tái)車焊接質(zhì)量

臺(tái)車焊接在安全、成本、工程方面具備如下效果：

1）安全方面。臺(tái)車焊接可降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免高處墜落的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2）成本方面。臺(tái)車焊接可節(jié)約腳手配合的成本。

3）工程方面。臺(tái)車焊接可有效推進(jìn)船舶艙口蓋工事中的自動(dòng)化生產(chǎn)，迎合快速的造船節(jié)奏。此外，該焊接臺(tái)車也能應(yīng)用于側(cè)移式和吊裝式船舶的艙口蓋舾裝工事，通用性較強(qiáng)。

4 結(jié)論

艙口蓋是重要的船體舾裝件之一，其工事進(jìn)度對船舶建造周期影響很大。本文以某61 000 t散貨船為例，對艙口蓋軌道和壓緊扁鋼焊接現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并分析臺(tái)車焊接的可行性。研究表明：臺(tái)車焊接不僅能有效提高焊接效率和質(zhì)量，還能降低造船成本，擴(kuò)大造船產(chǎn)量，提升造船效益。