磁力工具應用及船體球扁鋼無碼裝配工藝探討

方學華，彭茂清

（江門市南洋船舶工程有限公司，江門529145）

1 前言

在船體分段建造過程中有大量的球扁鋼等型材需要進行裝配，傳統工藝方法采用油泵、鐵鍥、門字碼等工具輔助裝配，在裝配過程中會產生大量的裝配碼腳，要清除這些碼腳需要化費大量的工時和能源，不僅影響船體的美觀性，而且影響生產施工周期、施工質量。如何改進球扁鋼裝配技術，并消除這些累贅的碼腳，是各大船廠共同面對的課題，應用新型磁力工具實施球扁鋼無碼裝配技術，有效解決了這一難題。

2 球扁鋼傳統裝配工藝方法

2.1 傳統裝配工具及人員素質要求

在傳統船體分段建造過程中，球扁鋼裝配主要采用油泵、鐵鍥、門字碼等工具輔助裝配，一般由2名裝配工協同作業，一人負責整個裝配過程，俗稱上手師傅，他需要熟練掌握球扁鋼裝配技巧；另一人一般為裝配學徒工，協助上手師傅，負責點焊等輔助工作。另外，碼腳補焊需要焊工具有1年以上工作經驗。

2.2 球扁鋼裝配步驟

球扁鋼裝配按四個步驟：（1）球扁鋼豎立定位；（2）直線度對線處理；（3）間隙處理；（4）角度控制。傳統裝配工藝方法每個裝配步驟都可能產生碼腳。

一些較大的球扁鋼在豎立的過程中，裝配工往往會在球扁鋼上焊接一根扁鋼再把球扁鋼豎立起來，既不方便，又不安全；球扁鋼彎曲不對裝配結構線，一般需要采用鐵鍥或油泵焊接碼板裝配對線；球扁鋼與板材的間隙采用門字碼、油泵或鐵鍥裝配調節，球扁鋼彎曲或板材平整度不好將產生大量的裝配碼腳。

2.3 球扁鋼傳統裝配效率及碼腳處理

JNS39000系列船采用傳統裝配方法，一般2名裝配工平均每天裝配11根9 m長球扁鋼，合計約100 m，遺留碼腳約172個。平均每人每天打磨50個碼腳，需要3.5個打磨工，另外需要2個碼腳補焊工。由于碼腳補焊方面要求合金鋼不允許采用酸性焊條補焊、補焊長度大于30 mm等工藝要求，增加了碼腳處理施工難度，使施工和能耗成本明顯增加，施工周期明顯延長。

圖1 球扁鋼間隙傳統裝配方法

2.4 球扁鋼傳統裝配效果

傳統工藝方法主要缺點：

（1）碼腳累計數量多；

（2）碼腳打磨疤痕多，影響外觀美觀性；

（3）碼腳處理涉及工種多，如碳刨、打磨、補焊等工序，耗費人工多；

（4）碼腳處理不當會傷及母材；

（5）裝配工藝方法工作效率低，施工周期長，成本高，耗能多。

3 磁力工具及船體球扁鋼無碼裝配工藝

3.1 磁力工具優點

磁力工具在現代造船中廣泛應用，如吊運工具磁鐵吊、切割工具半自動切割軌道、焊接工具CO2角焊機、垂直氣墊焊都充分運用了磁鐵等。這些工具都是根據鋼材本身具有磁性的原理，研發各種船用磁力工具以提高造船技術。如磁鐵吊改變了傳統的用鋼絲繩的吊運方法，顯著改進了鋼材的吊運起重技術；CO2角焊機、垂直氣墊焊的軌道采用磁鐵緊密的吸住，改進了焊接工藝并顯著提高了焊接質量和效率。

磁力工具采用永磁材料，永磁材料可以提供穩定持久的磁通量，是節約能源的重要手段之一，不需要電能或其他能源。磁力工具本身簡單，維修保養成本低，使用過程清潔無污染，既節能又環保。磁力工具的潛力很大，廣泛開發磁力工具應用于船舶工業，有助于促進造船技術的進步和發展。

3.2 新型球扁鋼裝配磁力工具

磁力壓碼是該系列磁力工具的核心工具（如圖2所示），主要用于球扁鋼與板材之間的間隙調節。球扁鋼間隙調節所需要的裝配力度最大，根據球扁鋼規格及對應的板材厚度設計了2種規格磁力壓碼：

一種適用于HP200以上球扁鋼裝配，板厚14～30 mm，最大裝配間隙10～30 mm，最大頂出力達5 000 kgf，最大拉托力2 400 kgf。

另一種小型磁力壓碼用于HP200以下規格球扁鋼及5～12mm薄板。

圖2 球扁鋼裝配磁力工具

磁力直角定位器，用于球扁鋼豎立角度控制、裝配過程角度控制；磁力線形定位調節器，用于球扁鋼裝配過程對裝配結構線。該系列磁力工具的磁力滿足球扁鋼裝配要求，操作靈活方便。

3.3 球扁鋼無碼裝配技術

運用新型磁力工具對球扁鋼進行無碼裝—配，其主要優點：可改變傳統2人操作方法，實現單人進行裝配作業；杜絕傳統方法錘印傷及母材；杜絕碼板點焊及碼板材料的浪費；磁力工具本身不需要能源；不產生裝配碼腳，裝配速度快，工作效率高，降低施工和動能成本。

南洋船舶JNS39000系列散貨船采用磁力工具實行無碼裝配后（如圖3所示），裝配工平均每人每天（8小時）裝配11根9 m長球扁鋼，合計長約100 m，裝配效率提高100%，深得裝配工的喜愛。初步統計，JNS39000系列船可使用磁力工具裝配的平直球扁鋼和角鋼、扁鋼等型材，總長度約18 546 m。如果我們在平直分段全面推廣無碼裝配技術，以年造6～8艘同類型船舶，平均每米節約1個碼腳（不計算斜撐碼腳計算），則年減少碼腳數量近10萬個，對降低成本，提高施工效率十分明顯。

應用磁力工具無碼裝配，不留下傳統碼腳，可省去大量收尾工作，不僅提高工人施工過程的安全性，還顯著提高了船體制造質量，有效的縮短了施工周期，減少了施工及能耗成本，大大促進并增強了企業的競爭力。

圖3 球扁鋼裝配后無碼腳

3.4 推廣應用無碼裝配技術

如何推廣無碼裝配技術：

（1）提高工藝要求和管理水平；

（2）有效執行工藝要求施工；

（3）應用磁力工具，改變作業方法；

（4）提高作業者的技能；

（5）改變作業者的習慣；

（6）加強人員培訓和現場檢查；

（7）加強班組長和骨干成員管理；

（8）按照PDCA循環，發揚團隊作用。

球扁鋼裝配應用磁力工具和無碼裝配是先進的裝配技術，我們要充分利用好磁力工具，促進南洋和其他船廠無碼裝配技術應用推廣，抓住機遇跨越式發展，進一步提升產品質量和降低施工成本，推廣綠色環保造船。

遵循鄧小平同志《科學技術是第一生產力》的指示，解放和發展生產力是每個工程技術人員義不容辭的責任，我們要充分利用磁力工具的先進性，加快無碼裝配技術創新研究，大力推廣應用球扁鋼無碼裝配技術，引進新工藝新技術大力推進我國造船技術發展和進步，不斷縮小我國造船技術與韓日造船技術差距，有利于鞏固我國的造船大國地位。

［1］魏莉潔主編.船舶建造工藝學[M].哈爾濱: 哈爾濱工程大學出版社，2006.

［2］王云梯.船體裝配工藝[M].哈爾濱:哈爾濱船舶工程學院出版社，1994.

［3］施克非.船體裝配工[M].北京:國防工業出版社，2008.