船舶排煙管蝦殼節制作新工藝

晏波 李錦輝 吳艷強 鐘美達 蔡益

摘? ? 要：本文主要介紹一種排煙管蝦殼節制作新工藝。通過Excel軟件及設計應用程序對蝦殼節參數進行自動分析、數據處理，并結合CAD繪圖和套料技術，采用先進的蝦殼節制作工藝，使蝦殼節制作變得簡單、快速，同時也提高了制作質量。

關鍵詞：排煙管;蝦殼節;數據處理;新工藝;降本增效

中圖分類號：U664.84 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

New Technology for Making Shrimp Shell Section of Ship Smoke Pipe

YAN Bo， LI Jinhui，? WU Yanqiang， ZHONG Meida，? CAI Yi

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuiding Company Limited， Guangzhou 510715 ）

Abstract： This paper mainly introduces a new technology for making shrimp shell section of ship smoke pipe. Through Excel software and design application program， the parameters of the shrimp shell section are automatically analyzed and processed. Combined with CAD drawing and nesting technology， the advanced manufacturing technology of the shrimp shell section is adopted， which makes the manufacture of the shrimp shell section of ship smoke pipe simple， fast and improves the quality of manufacture at the same time.

Key words： Smoke pipe; Shrimp shell section; Data processing; New technology; TQCM

1? ? 前言

船舶排煙管主要用于船舶主機、發電機組等的氣體排放.由于船型種類較多，排煙管的管徑及管子走向變化也較大。一般情況下，船舶排煙管是用鋼板卷制而成，彎曲部位通常采用蝦殼節進行拼接。傳統的蝦殼節制作方法有紙皮劃線法和參數計算法，這兩種傳統方法的主要特點就是先用鋼板卷制成管段，再用紙皮劃線法剪出的紙皮或用參數計算法算出的斜度在管段上進行劃線、切割，形成一節一節的蝦殼節，最后按圖拼裝成完整的蝦殼管。這兩種傳統制作方法工序多、工藝復雜、施工成本較高、質量得不到保障。

本文介紹一種排煙管蝦殼節制作新工藝：首先采用Excel進行數據分析處理，自動計算出蝦殼節相關制作參數;再利用CAD進行蝦殼節的繪制、放樣和套料;然后直接在鋼板上進行號料、下料，彎制成形，拼裝成蝦殼節。本新工藝減少了大量的人工計算、手工繪圖和切割等工作，起到了提質、增效和降成本的效果。

2? ?傳統蝦殼節制作工藝

傳統的蝦殼節制作工序，包括：鋼板下料、板材卷制、管段制作、蝦殼節參數計算、蝦殼節紙皮制作、紙皮放樣、蝦殼節切割、蝦殼節開坡口、蝦殼管拼裝和管子焊接等工序。主要以手工計算和制作為主，效率低、質量差、工作量大、周期長。

（1）工作量大、周期長

不管是使用紙皮劃線法還是參數計算法，制作蝦殼節的工作80%以上都是手工作業，工作量非常大。例如：切割一道管徑為DN600的蝦殼口就需要花費兩人約1小時的時間;制作一條有兩個彎、管徑為DN600的管，需花費約40小時;同時，排煙管管徑大、規格多、占用場地多，若放在普通管的流水線上生產容易造成阻塞，故通常需安排單獨場地制作或外協制作，增加了成本。

（2）對工人技術水平要求高

在整個蝦殼節制作中：（A）首先需要進行大量的計算，包括：蝦殼節數;蝦殼節角度;蝦殼節外側、中間、內側節距等。計算工作量大而且容易出錯;（B）其次是立體作業較多，紙皮放樣、切割、開坡口、裝配和焊接等都是立體工序，制作難度較大。因此，對工人技術水平要求較高，通常需技師以上水平的人員才具備獨立制作蝦殼管的能力。

（3）拼裝質量不穩定

傳統蝦殼節制作方法存在較多質量隱患：一是畫紙皮和紙皮放樣不夠精確。由于工人使用的直尺、圓規和平臺等都是普通的工裝工具，精度不高，放樣出的蝦殼節與實際尺寸偏差較大;二是切割質量較差。蝦殼口和坡口的切割都是用手工火焰割炬，切割口存在凹凸不平、偏離尺寸線等缺陷;三是裝配和焊接質量較難保證，因此很難保證其質量。

3? ?蝦殼節制作新工藝

新工藝針對傳統制作方法存在的計算工作量、立體作業多、質量不穩定和對工人技術要求高等問題，融合了計算機信息化、管系加工和板材加工技術，設計了信息化軟件進行參數計算、數據處理，降低了計算難度;利用計算機繪圖減少了手工繪圖工作;把管系加工的多個立體作業環節前移到板材加工的平面作業環節中，從而降低蝦殼節切割和裝配難度，減少蝦殼管現場手工制作的工作量，使整個排煙管制作流程和工藝得到優化。

（1）蝦殼節參數的計算

根據排煙管下列已知條件：管子的彎曲角a1、a2、a3……;各節管的點間長度L1、L2、L3……;以及彎曲半徑R、管子外徑D、彎段相對轉角θ和彎頭拼鑲蝦殼節數n等。通過Excel軟件編制應用程序，自動計算并處理蝦殼節相應參數，生成下料和制作圖紙。本文主要以1條直角別彎蝦殼管為例進行介紹（見圖1）。

（A）蝦殼節參數計算

蝦殼管彎曲部位主要由蝦殼節（見圖2）組成，相關的計算如下：

蝦殼節圓心角：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

蝦殼節外側節距：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

蝦殼節中心節距：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

蝦殼節內側節距： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4）

蝦殼彎成型角的等分數：n+1

式中：a1——蝦殼管的彎曲角;

R——蝦殼節的曲率半徑;

n——蝦殼節的節數;

D——管子的外徑。

一般蝦殼管可能存在多彎的情況，相關的蝦殼節都可以參照公式（1～4）進行計算。

（B）蝦殼管邊節參數計算

蝦殼管邊節是指一頭接管子連接件、一頭接彎曲部位。一般包括首、尾兩節，相關的計算如下：

首節外側節距： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（5）

首節中間節距： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（6）

首節內側節距： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （7）

式中：LS——首節的點間長。

尾節計算方式與首節相似，尾節的外側節距Xwa、中心節距Xwb和內側節距Xwc，均可以參照以上公式（5）、（6）、（7）算出。

（C）蝦殼管中間節參數計算

蝦殼管中間節是指兩頭都有彎曲部位。相關的計算如下：

中間節外側節距：

（8）

中間節中心節距：

（9）

中間節內側節距：

（10）

式中：Lz——中間節的點間長。

（D）計算各蝦殼節參數及數據處理

利用Excel軟件及應用程序，自動計算蝦殼管的相關參數（見表1）：

（E）蝦殼節CAD參數座標

利用Excel軟件和計算程序，自動計算出各蝦殼節CAD參數座標（見表2）：

（2）蝦殼節的繪圖及放樣

（A）繪制直管段倒角圖

根據表1、表2的相關參數，在CAD中繪制蝦殼管直管段倒角圖，并在圖面標出相關參數（見圖3）：

（B）繪制蝦殼節展開圖

根據蝦殼節直管段倒角圖，繪制各蝦殼節CAD展開圖（見圖4）。

（C）蝦殼節展開圖在鋼板上放樣

根據原材料板材規格及蝦殼節展開圖，進行板材的切割放樣和套料，并形成標準的套料冊（見圖5）。

（3）卷制蝦殼節

板材加工部門根據蝦殼節套料冊，用數控切割機切好蝦殼節板和開好相關的坡口，再用卷板機根據要求把蝦殼節卷制出來，并焊接中縫形成蝦殼節管段（見圖6）。

（4）校裝排煙管

蝦殼節卷制好后，因事先在板材切割階段就開好了坡口，所以管系裝配工只需簡單校驗蝦殼節的尺寸和角度就可以直接進行拼裝了。因此，蝦殼節制作新工藝不需要人工計算、畫圖、割蝦殼、割坡口和打磨等工作就可以直接拿蝦殼節拼裝管子（見圖7）。因為蝦殼節管口及坡口都是數控切割機切割出來的，不但切割口非常美觀，而且角度也非常準確，使得校裝和焊接質量都得到大大提升。

4? ?應用情況

排煙管蝦殼節制作新工藝在多型產品上應用，取得明顯效果：

（1）現場計算、繪圖及立體作業明顯減少，施工難度大大降低，一般中級工即可獨立完成蝦殼節制作;

（2）制作通徑為DN600 mm的兩彎管僅需20小時，減少工時50%以上;

（3）排煙管整體制作周期從75天減少到50天以內，與普通管非常接近，從而可以把排煙管納入普通管流水生產線中生產;

（4）蝦殼節套料率達到95%以上，大大節約了原材料成本;

（5）利用計算機輔助計算、放樣和套料，管口線型光順;

（6）采用數控機床切割質量較好，有利于裝配和焊接，使排煙管整體質量明顯得到提高。

5? ?結束語

排煙管蝦殼節制作新工藝，優化了排煙管制作流程，融合了計算機信息化與自動化技術，創新了蝦殼節的參數設計、數據處理和制作工序，有效解決了排煙管蝦殼節制作難度大、工時消耗大和占用場地較多等問題，提升了排煙管制作效率和質量。隨著工業技術的不斷創新與進步，管系制作也會更加靈活高效，從而適應激烈的市場競爭。

參考文獻

[1] 施正一，邵志深，陳昌明. 船舶管銅工工藝學[M]. 哈爾濱船舶工程學?院出版社，1987.