4300輛汽車滾裝船薄板分段建造工藝

陸 建,劉立新

(南通明德重工有限公司,江蘇南通 226361)

0 引言

4 300輛汽車滾裝船(Pure car truck carrier, PCTC)總長為167.25m,兩柱間長為158.65m,型寬為28 m,設計吃水為 8 m。本船貨艙有 12層甲板,甲板以薄板為主,第 5層、7層、9層甲板為水密甲板,第5甲板高度為13.74 m,第6層、8層甲板為活動甲板。本船采用單機、單槳推進方式,主機功率為11 000 kW,設1塊艉跳板和1塊側跳板。船舶建造中,將船體分為 425個分段總數,其中薄板分段為232個(不包括活動甲板 49個分段),占分段總數的55%左右。

汽車甲板的材料絕大多數為薄板,板厚為 5.5～8mm。其橫向構架間距較大,縱桁材較單薄,單片甲板強度不大,切割、裝配、焊接、火工校正、吊裝、放置等工序都有可能對它造成影響,引起收縮或變形,因此必須制定一個合理、實用、符合實際的同時要求建造者嚴格執行的工藝。本文主要以 2D03薄板分段為例,介紹薄板分段建造過程的控制方法及編制建造要領。

1 甲板建造工藝

1.1 劃線

(1)數控切割時每條拼板縫劃出 100 mm對合線,并需噴粉和敲洋沖。

(2)分段主板焊后劃線時劃出四邊 100 mm處對合線、肋檢線、中心線、大合攏定位等基準線并敲洋沖(全部兩面施工)。

1.2 起重運輸

(1)薄板整板上下車時盡量用磁鐵吊;用吊鉤、天秤吊板時兩端吊鉤離板中心要對稱,盡量避免板材的物理變形。

(2)切割平臺上料時要保證板材的平整度,卸料要保證部材疊放平整;用鏟車運送部材時要避免鏟齒造成的變形。

(3)轉運小組部材時,盡量避免平板車上的部材疊放擠壓造成的變形。

(4)球扁鋼吊運采用天秤等治具吊運,避免產生扭曲變形。

(5)所有預處理后的材料、加工好的部材、分片上不得有油和車胎痕跡。

1.3 切割號料

(1)按圖施工,如圖紙有誤要及時和設計人員交流解決。

(2)數控切割機每天切割前要認真調校。

(3)切割機的軌道要保證平直、清潔;各切割機切割時火焰要垂直于材料,以保證切割斷面的垂直。

(4)薄板必須采用等離子水下切割或激光切割。

(5)切割時,速度適當加快;所有部材的切割劃線(包括噴粉劃線)必須與部材切割一致。

(6)切割下料零件收料時按加工序列和加工流程整理、堆放。

(7)材料嚴格按下料工藝單要求,規格材質不準擅自替代。

(8)切割自由邊有缺口時要及時修補打磨,甲板上由于開孔多,孔要保證完好性及精度,自由邊按要求打磨。

(9)主板的總長、對角線必須要測量記錄。

(10)加工配套完工后,需將分段切割加工資料、草圖、盤片、板圖等資料文件保管好,以防散失。

1.4 小組裝配

(1)嚴格按圖施工。小組拼板小于 8 mm板厚的拼板縫拼裝時用治具在四周將板材固定在胎架上,由中間向兩邊拼裝,裝配間隙為 1～2mm;小組裝配要鋪平整,裝配間隙盡可能緊密,且不偏線。

(2)定位焊焊腳一般控制在 2～3mm,長度保持在30～50mm。間斷焊的定位焊必須在間斷焊的范圍內施工。

(3)構件經過焊縫時要將焊縫磨平,不得在部材上開缺口。

(4)小組部材裝焊翻身后,自由邊打磨按涂裝要求。

(5)所有數控切割部材不得隨意手工切割;切割前需征得組長同意。

(6)裝配工每組部件完整裝配結束后需標明焊腳尺寸。

(7)在部材和圖紙上標明工號、日期;所有 T型材裝焊后校正不宜過彎,校正火道不得過寬。

1.5 分段裝配

(1)熟悉圖紙,將建造過程、方法、要求及注意點思考成熟,了解材料情況,按分段的大小安排好場地。

(2)在場地上畫出分段的中線(或縱桁線)開角尺并劃出分段兩端的肋位線,按胎架草圖做胎架、打好水平、量好數據;胎架切割要留線切割。

(3)拼板在分段胎架上進行(板材拼接時采用磁鐵馬或壓鐵壓緊來實現線型吻合和防止變形)。為保證焊縫兩端的焊接質量,在焊縫端頭應裝上同等厚度的引、熄弧板,尺寸為150 mm×150 mm。

(4)將拼板縫用半自動小車拖帶CO2焊機進行單面焊,拼板縫單面焊完后劃線,劃線時放收縮量、余量。

(5)劃線時劃出分段中心線(或縱桁線)、肋檢線、對合線、船臺定位線,并敲好洋沖點,做好劃線數據記錄。

(6)按作業順序先吊裝主板型鋼,主板型鋼可一次吊完,用治具固定;再吊裝強橫梁、縱桁及其他構件,避免嵌入式吊裝而導致空隙過大產生變形。

(7)按順序裝配強橫梁、縱桁之后,再裝甲板縱骨(球扁鋼),由中間向四周裝配。

(8)全船分段原則上以甲板或平臺板為胎反造,胎架制作時暫不放反變形余量,劃線時橫向按1.5/1 000、縱向按每檔 1mm加放收縮量。如遇板材不同等厚度,超過 4mm以上,需開過渡斜坡口。

(9)分段組裝,嚴格控制裝配間隙,注意構件方向,不允許隨意切割數控件。

(10)裝配要保證甲板、平臺的平整及直線度,對開口處進行加強處理。

(11)所有焊接眼板、吊環、馬腳、肘板等根據要求進行去除和打磨。分段裝焊結束后,進行消除應力處理,合攏口處需背校,調整光順,達到消除應力的效果,給合攏帶來方便。

(12)做好焊后測量記錄。

(13)薄板變形的火工校正。溫度必須控制在500℃左右,用水火并要另加外力。矯正時不得過紅,火焰與板接著處,板的顏色轉色時火焰必須要移開;速度要適中,不能過慢,且邊走火邊澆水。

(14)防止薄板校正時產生的反向變形;所有材料需調整平直。

1.6 焊接

1.6.1 焊接要求

(1)焊接方法:CO2+半自動切割機小車

裝配間隙:1～2mm

焊接電流:200～220 A

焊接電壓:26～28 V

焊絲直徑:1.2 mm

焊接速度:400～450 mm/min

焊前磨去定位焊焊瘤,用高壓風清除焊縫雜質,焊縫預熱 80～100℃去除水分。

(2)小組部件(T型材)焊接工藝

焊腳高度K=6～7 mm

焊接方法:CO2和角焊小車

裝配間隙:≤1mm

焊接電流:320～340 A

焊接電壓:28～34 V

焊絲直徑:1.4 mm

焊接速度:420～460 mm/min

焊前磨去定位焊焊瘤,用高壓風鏟清除焊縫雜質,焊縫預熱到 80～100℃去除水分。

(3)縱骨(球扁鋼)焊接工藝

焊腳高度K=4mm

焊接方法:CO2和角焊小車

裝配間隙:0～1mm

焊接電流:210～230 A

焊接電壓:28～30 V

焊絲直徑:1.2mm

焊接速度:450～550 min

1.6.2 焊接要領

(1)中、旁縱桁與強橫梁十字接頭焊順序為:先立焊再平焊,立焊采用退焊法,平焊使用陶瓷襯墊單面焊雙面成型。縱骨與強橫梁的立角焊,從中間 L -8開始,向兩邊和兩端對稱焊接。焊接 Fr78強橫梁,從L-8位置開始,分別向兩端同時對稱進行雙面平角焊。每間隔 1個縱骨間距跳焊,焊其余 2根強橫梁。縱向構件采用CO2半自動平角焊,從L-8縱骨開始,以其與 Fr78肋位線的交點為中心,同時向兩端、兩邊進行對稱跳焊。焊接中,旁縱桁、甲板(構件面)局部手工CO2補焊;甲板(翻身后)焊縫碳刨、CO2半自動焊。順序均從中央焊縫的中間開始向兩邊、兩端對稱刨、焊。

(2)試作分段拼板對接焊縫的構件面施焊順序是:先中間、后兩邊,均從同一端開始到另一端結束,焊縫采用半自動切割小車拖帶CO2焊機。每條焊縫的兩邊距焊縫500 mm處,在焊前加壓2根 300H型鋼,待焊完冷卻后移開。背面焊縫采用 4 mm碳棒清根,從焊縫的中間開始向兩端碳刨、向兩端施焊,其余的焊接順序與構件面相同。

(3)小組 T型材焊接時雙面同時焊接,雙機焊接速度同步,焊接采用1.4mm焊絲,焊腳高度為7 mm。如采用1.2mm無法一次達到焊腳高,兩次外觀成型差,且會增加大量的修磨工作。

(4)縱桁、強橫梁的十字接頭和梁與縱骨的立角焊,采用 CO2手工焊,對稱交錯焊接。先焊十字接頭,后焊縱骨,由分段中心向四周焊接,擴散釋放焊接應力。

(5)薄板小焊腳的焊接,盡量用CO2角焊機,再用 CO2手工焊修補。焊前按焊接位置調整好電流、電壓,不得在部件上試弧,清理好焊道上的水、焊渣、銹等雜物。

(6)按圖紙要求施工,焊腳大小符合要求且均勻,表面成型光順。任何咬邊、氣眼等焊接缺陷必須修補好。焊接飛濺要在焊縫熱態時處理。

(7)艙的邊界及相鄰區域的燒焊工作盡可能在噴沙前完成。

1.7 火工校正

使用水平儀測量縱桁和強橫梁交差點的水平,調整四周水平,5 t壓鐵壓住 4角,校正甲板平面肋位以調整甲板水平的凹凸部位,平整至 70%左右;校正構架面 T型材,調整甲板整體構架平整,凹點使用千斤頂頂住,同步火工校正,調整至 80%;校正甲板局部平整和四周彎曲部分,移除構架面千斤頂測試水平,局部凹點校正 。

2 建造工序

2.1 建造工序

建造工序如圖 1所示。

圖1 建造工序

2.2 工藝要求

拼板時以肋骨檢驗線、板端部對合線為準,公差不大于1mm。縱骨、縱桁以對合線為準安裝,公差不大于1mm。分段主尺度符合《船舶建造質量標準建造精度》要求。拼板、裝配桁材時為減小變形,用專用帶吸鐵的胯碼和光滑的鐵錚,盡量不要在不需焊接的位置施焊。裝配采用 CO2定位焊。薄板火工不得過火,板轉色后火焰需離開。

3 結語

拼板的焊接伸縮量大約為0.67mm/M,分段焊接后的伸縮量大約為0.75 mm/M。火工校正后大約要比原來小6mm,完全符合伸縮量為1.5mm/M和余量為10mm的設計要求。