船舶管系制造精度控制及氬弧焊在管子制作中的使用

雷旭 焦智

（上海江南長興造船有限責任公司 201913）

船舶管系制造精度控制及氬弧焊在管子制作中的使用

雷旭 焦智

（上海江南長興造船有限責任公司 201913）

研究表明，在船舶管路系統的設計過程之中，關系設計施工的質量和精度將直接影響船舶制造的總體進程。對此，本文就船舶管系制造的精度如何控制以及氬弧焊在管系制造中的使用情況進行研究。

船舶管系制造；精度控制；氬弧焊；使用

研究表明，現代造船已經逐漸向著總裝廠制造的方向發展，其主要任務是船體制造和管子制作。相關數據顯示，管子制作的進度和質量直接影響著整個造船工程的進度和產量，并直接關系到船舶建造成本。在實際制作過程中，彎管的數量較大，為了提高其使用年限，設計過程中應盡可能的使用彎管機彎制來進行制作，但此過程在精度控制方面存在較大難題，既便是在受到空間或彎管能力的限制而必須使用定型彎頭的情況下，由于成品定型彎頭一般是固定角度的幾種規格，也需要對彎角進行控制；在管子制作的過程中，氬弧焊發揮了重要的作用，在此一并陳述。

1 管系制造的精度控制方法概述

研究表明，在管子制造過程中，采用現今的計算機技術、利用先進的數字模型能夠顯著提高管子設計速度和質量。TRIBON軟件在管路設計方面為管系制造提供了有效的管系數值計算工具，其對于彎管機彎模設置模塊，使得輪機工程師在船舶管系放樣時，可以忽略管路彎曲處弧長對于整個管路矢量的影響，而交由計算機內部自己運算，從而使復雜的矢量問題簡化成了只需考慮的管路布放中的軸線走向和軸線的兩面角計算這類簡單的三角函數問題，通過計算機軟件的計算功能進行試算，在管系設計時，只是在編輯好的Excel表中輸入變量，就可以直接根據需要的彎角空間限制方便的求出不能轉化成平面彎管的管子在三維方向上的增量ΔX、ΔY和ΔZ，從而提高了管子放樣的設計速度和精度。

（1）模型設計階段。此階段主要是應用數學知識對復雜的管路系統進行嚴格設計，并且要最大程度的避免其相互之間的干擾。工程人員可以采用采用幾何模型加數字模型制圖的方式來進行設計。多數管系設計軟件在設計這種彎管時使用相對坐標，即需要輸入ΔX和ΔY。一般情況下，根據放樣空間的限制，ΔY通常是一整數，如果ΔX隨意給出，那么θ值將不是一個整數，這將影響車間彎管的精度，也不利于成組技術的推廣。要使θ值為整數，只要用三角公式計算出ΔX，然后在相對坐標中輸入ΔX和ΔY即可。

（2）模型設計的相關計算。矢量表示和彎曲角計算如下：

直線段和園弧計算見公式為：

旋轉角的計算公式為：∠◇C=arccosAB×BCBC×CD|AB×BC||BC×CD|∠◇D=arccosBC×CDCD×DE|BC×CD||CD×DE|（7）

2 氬弧焊在管子制造中的作用

近年來，氬弧焊在焊接領域的應用非常廣泛，工程技術人員通過此項技術可以獲得優質焊接接頭，常用來焊接有色金屬、不銹鋼、超高強度鋼等材料，尤其是在船舶制造工業中對管子制作發揮的作用非常有效。

氬弧焊技術是在普通電弧焊的原理的基礎上，利用氬氣對金屬焊材的保護，通過高電流使焊材在被焊基材上融化成液態形成熔池，使被焊金屬和焊材達到冶金結合的一種焊接技術，由于在高溫熔融焊接中不斷送上氬氣，使焊材不能和空氣中的氧氣接觸，從而防止了焊材的氧化，因此可以焊接不銹鋼、鐵類五金金屬。

氬弧焊具有高效、安全的重要特點，能夠在焊接過程中得到致密、無飛濺、質量高的焊接接頭；同時，該項技術簡單易學，操作方面，大大節省了船舶制造管子制作方面的成本；但是，氬弧焊因為熱影響區域大，工件在修補后常常會造成變形、硬度降低、砂眼、局部退火、開裂、針孔、磨損、劃傷、結合力不夠等缺點，同時氬弧焊與焊條電弧焊相比對人身體的傷害程度要高一些，氬弧焊的電流密度大，發出的光比較強烈，它的電弧產生的紫外線輻射，約為普通焊條電弧焊的5～30倍，紅外線約為焊條電弧焊的1～1.5倍，在焊接時產生的臭氧含量較高，對人體健康會造成一定的影響。對此，在加強監管和研究改進的同時，應當選擇空氣流通的地方進行施工。

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