大型船舶艉柱分段制作工藝

摘 要：本文主要介紹大型船舶艉柱分段在制作過程中存在的一些問題，并提出了優(yōu)化改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：大型船舶；軸轂；尾管；前軸承座；精度控制；焊接

1 前 言

艉柱分段主要由軸轂、尾管和前軸承座三部分組合而成。在現(xiàn)階段大型船舶建造過程中始終存在著軸轂、尾管和前軸承座安裝精度難以控制，焊接質(zhì)量無法保證的問題，使得分段返工量大，制作周期較長。隨著造船行業(yè)對(duì)塢期不斷縮短，分段制作的精度和質(zhì)量更加顯得重要。不斷優(yōu)化、改進(jìn)分段制作工藝，從分段制作的各個(gè)環(huán)節(jié)控制精度和質(zhì)量勢(shì)在必行。

2 分段制作基面及流程

分段以左側(cè)為制作基面，在模板胎架上側(cè)造，制作流程如下：

胎架制作及地面劃線→軸轂部件上胎定位→安裝散件→吊裝尾管部件→吊裝前軸承座部件→首尾端面劃 “十字”標(biāo)記線→拉線測(cè)量、標(biāo)記、調(diào)整→結(jié)構(gòu)裝配→結(jié)構(gòu)焊接。

3 分段胎架制作工藝

制作胎架是分段制作的第一步，一個(gè)良好的胎架不僅可以保證分段的順利建造，而且在降低勞動(dòng)強(qiáng)度、改善施工環(huán)境、控制分段精度和質(zhì)量方面起到重要的作用。

本分段胎架采用專用模板胎架形式，選用槽鋼和數(shù)控切割模板制作。胎架制作前在平整的地面上劃出胎架中心線、胎架模板安裝地樣線，并做好標(biāo)記；制作時(shí)在每道模板安裝地樣線處設(shè)置一檔槽鋼支柱，支柱間用角鋼連接加強(qiáng)固定；胎架支柱完工后根據(jù)數(shù)控模板上的水平線、中垂線及模板安裝地樣線定位安裝胎架模板（各檢驗(yàn)線偏差≤2mm），并做適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)固定，形成一個(gè)整體的模板胎架；同時(shí)在首尾兩端立標(biāo)桿（垂直度偏差≤20mm），并開拉線孔；最后對(duì)胎架做精度檢驗(yàn)，完成胎架制作。見圖1。

4 結(jié)構(gòu)裝配及精度控制工藝

艉柱分段的裝配難點(diǎn)是控制軸轂、尾管和前軸承座這三個(gè)部件的裝配精度，即此三個(gè)部件的軸中心線重合和分段總長。

4.1 三軸中心線重合工藝

（1）三個(gè)部件吊裝后，在軸轂尾端面和前軸承座首端面以拉粉線測(cè)量的方式標(biāo)記出水平方向和垂直方向的“十字”標(biāo)記線，檢查確認(rèn)后打好洋沖標(biāo)記。見圖2。

（2）從軸轂經(jīng)尾管、前軸承座拉一條鋼絲線（見圖3），以鋼絲線為基準(zhǔn)，測(cè)量各個(gè)部件首尾端面，即A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)、D點(diǎn)、E點(diǎn)、F點(diǎn)端面內(nèi)壁至鋼絲線的距離L1、L2、L3、L4（見圖3），使用拉碼、千斤頂調(diào)整軸轂、尾管和前軸承座的相對(duì)位置，使L1=L2=L3=L4（L1、L2、L3、L4最大相差≤2mm），即可判斷軸轂、尾管和前軸承座軸中心線重合，同時(shí)與鋼絲線重合。

4.2 分段總長控制工藝

分段的長度由分段理論長度、粗加工余量以及焊接收縮補(bǔ)償量三部分組成。

（1）對(duì)于分段理論長度和軸轂、前軸承座鑄件的粗加工余量（分段制作階段保留）直接在相關(guān)圖紙上查明；焊接收縮補(bǔ)償量則根據(jù)大量收集、統(tǒng)計(jì)及實(shí)驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)和以往制作此分段的經(jīng)驗(yàn)，定為4 mm。

（2）待完成4.1步驟后，測(cè)量分段首尾端面中心處A點(diǎn)、F點(diǎn)間的距離，微調(diào)各部件，使得AF=分段理論長度+粗加工余量+4 mm焊接收縮補(bǔ)償量（總長AC公差-2～+4 mm）。

5 分段焊接工藝

5.1 焊前注意事項(xiàng)

焊前檢查坡口清潔、定位焊質(zhì)量，坡口兩邊30 mm范圍內(nèi)除去鐵銹、垃圾等污物。

此外，由于艉柱分段的特殊性，軸轂和前軸承座材質(zhì)為鑄鋼，尾管材質(zhì)為船用鋼，因此必須在焊前對(duì)焊接區(qū)域周邊約150 mm范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度控制在100℃～150℃。此項(xiàng)工序是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵，見圖4。

實(shí)際操作中，為使預(yù)熱區(qū)域受熱均勻，通常采用在坡口兩側(cè)鋪上紅外線陶瓷片的方式加熱，并用溫度測(cè)量?jī)x全程監(jiān)控預(yù)熱區(qū)域，保證預(yù)熱溫度在100℃～150℃之間 。

5.2 焊接參數(shù)與順序

焊接采用CO2氣體保護(hù)焊的焊接方式，焊接參數(shù)見表1。

5.3 焊接變形監(jiān)控

在整個(gè)焊接過程中需安排專人每隔10分鐘對(duì)圖3中所示的A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)、D點(diǎn)、E點(diǎn)、F點(diǎn)端面內(nèi)壁至鋼絲線的距離L1、L2、L3、L4做測(cè)量并與裝配時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)做對(duì)比，當(dāng)出現(xiàn)某個(gè)數(shù)值相差大于±2 mm時(shí)，測(cè)量人員應(yīng)立即通知焊工采取措施，調(diào)整四段環(huán)縫的焊接順序，及時(shí)將焊接變形控制在最小的程度，尤其在2～3層焊接時(shí)，需特別注意。

焊接結(jié)束后，蓋上巖布或玻璃布緩冷。

6 結(jié)束語

上述方法注重對(duì)分段制作過程的控制，在每一個(gè)制作環(huán)節(jié)上及時(shí)的預(yù)防和消除問題，提高了分段精度和質(zhì)量，減少了返工量，縮短了制作周期，在生產(chǎn)實(shí)踐中產(chǎn)生了很好的效果。

精度和質(zhì)量是精益化造船模式中兩個(gè)重要的環(huán)節(jié)，對(duì)其要求也一直在提高。事實(shí)證明，不斷優(yōu)化、改進(jìn)工藝方法，是提高精度和質(zhì)量的有效途徑。

參考文獻(xiàn)

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[2] 《中國造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》， 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， CB/T40002005. 2005