87 m 平臺供應船可伸縮首推基座在分段階段裝焊的工藝研究

胡文堯

（福建省馬尾造船股份有限公司，福州 350015）

1 前言

船舶推進系統大型基座的傳統安裝工藝，是在面板加放10～15 mm 余量，在總段搭載階段待全部結構焊接結束后再進行平面鏜孔精加工，以消除施工過程的裝配累積誤差和焊接收縮偏差，保證精加工后平面度。MW619 系列87 m 平臺供應船的可伸縮首推基座因作業環境特殊，要求在分段階段完成已平面精加工的基座安裝，裝配焊接后平面度偏差要求控制在1.5 mm 以內。

MW619 系列87 m 平臺供應船，是馬尾造船公司自主開發建造的具有高技術、高自動化、營運性及經濟性良好的新型多功能船，全系列共有55 艘。本文以MW619-1#船為研究對象，在分段階段完成精加工基座的安裝，雖然對基座平面度精度控制具有很大的挑戰性，但實現該工藝的攻關不僅可以實現跨越式的工序前移，而且系列船批量建造對降低生產成本、提高效益、縮短生產周期具有重要意義。

2 可伸縮著推基座技術參數要求及精度控制

2.1 技術要求及精度控制

可伸縮首推基座由船廠自制，基座的法蘭面板為圓環形式，圓心位于船體舯線上，法蘭面板與船底基線平行，通過圍井的圓筒形裙體結構與船體連接，圍井周圍有肘板加強以提高基座穩定性；基座與船體結構對接安裝時要注意焊接變形的控制并進行實時監控；焊接完成后要對基座面板作如下檢查：法蘭上表面水平度、平面度（不大于1.5 mm） 及圍井的圓心度和圓柱度，必要時局部火工調整。

圖1 為可伸縮首推結構圖，圖2 為技術參數及精度控制要求。

圖1 可伸縮首推結構圖

圖2 技術參數要求/精度控制目標

2.2 外加工回廠基座平面度數據

MW619-1#伸縮推基座加工完成后，使用激光測平儀對加工平面度進行檢測，誤差達到0.75 mm，技術參數要求平面度為裝焊完成后誤差 1.5 mm。因此在裝焊過程中允許的變形要求按0.75 mm 進行控制，要求極為嚴格。

3 可伸縮首推基座制作工藝

3.1 胎架制作

MW619-1#船可伸縮首推基座的制作胎架形式為：下部槽鋼立柱焊接固定在車間地面預埋件上，槽鋼上端鋪鋼板獲得基準面；槽鋼立柱裝焊固定好后用激光經緯儀測量上端水平, 并鋪設厚度不小于30 mm 的整張鋼板，或利用邊角余料拼接成外直徑不小于4 200 mm、內直徑不大于3 400 mm 的圓環，拼接后再次用激光經緯儀測量并調整水平。

胎架立柱材料必須具有足夠強度，鋪板厚度不宜太薄，確保基座制作過程中胎架的剛性不會對基座精度產生負面影響。

3.2 基座裝配前準備工作

（1）在胎架面上用激光經緯儀打出十字中線用洋沖標記，作為基座面板對接縫、腹板對接縫、肘板安裝位置等定位基準線；

（2）以胎架面上的十字中線交點為圓心，劃出基座面板的內徑Φ3 600 mm 和外徑Φ3 970 mm，并在胎架面上劃出基座中心線、15°角等分線以及基座面板對接縫及腹板的對接縫的定位線,并打好洋沖用記號筆標出角度及板縫線，如圖3 所示。

圖3 基座上胎裝焊平面圖

3.3 基座裝配

吊基座面板上胎按圖4 位置定位面板板縫，注意對接縫的間隙,并檢查面板的內外圓是否與胎架上劃好的基座面板內外徑重合(誤差范圍為±1.5 mm）；確認無誤后用馬板點焊固定,先內側卡馬再外側卡馬使面板與胎架面緊貼，馬板沿圓周盡量密集均勻布置，且在面板對接縫兩邊各100 mm 內必須安裝有固定馬板，所有馬板必須焊接牢固且須包角焊，確保將面板牢牢固定在指定位置。

圖4 基座面板裝配與馬板定位安裝

3.4 基座面板焊接

（1）因面板厚度較大且為高強度鋼，焊接前應對面板待焊區域進行預熱處理，預熱溫度120 ℃～150 ℃，多層多道焊的層間溫度控制在150 ℃～250 ℃，施工過程中用點溫槍實時測量；

（2）焊接參數：電流155～260 A；電壓24.9～29.2 V；焊接速度9.9～20.3 cm/min；氣體流量20 L/min；

（3）焊接面板的四條對接縫,雙人對稱焊接，應蓋面焊等基座整體完工翻身后再焊接；

（4）拆除馬板并磨平馬腳，將面板翻身重復上述步驟，焊接面板對接縫的反面磨平，吊裝腹板。

3.5 基座腹板及肘板裝配

（1）基座腹板頂端開設雙面45°坡口，外側坡口深度11 mm、內側深度7 mm，中間留鈍邊2 mm；腹板立對接邊開設單面45°外側坡口,留鈍邊3 mm。具體坡口形式見圖5。

圖5 腹板坡口形式

（2）在基座面板上畫出Φ3 690 mm 的檢驗線，吊裝基座腹板，使其對準基座面板上內徑的檢驗線，并用角尺及水平尺檢驗腹板與面板的直角度；

（3）劃線并吊裝基座腹板外部的肘板，肘板為T型結構，先行小組立制作；

（4）基座腹板的圓度、垂直度調整到位后，在基座腹板內側距下口自由端200 mm 處，使用足夠剛性的槽鋼等材料對腹板進行米字形工裝支撐，以保證基座腹板下口的圓度；未加撐前腹板不得焊接，且米字撐須確保焊接牢固，待所有焊接工作完成后再拆除；

（5）將胎架面上的十字線引到基座面板的側面上,并打出洋沖標記；

（6）按照焊接工藝焊接基座的立對接焊縫、基座腹板與面板的平角焊縫、肘板角接縫，焊完后檢查并修補打磨；

（7）報檢質量技術部精控及NDT 無損探傷驗收，驗收完后方可拆除馬板。

3.6 焊接順序

（1）焊接基座面板X 形對接縫上端焊縫，蓋面焊暫不焊，焊接順序如圖6 所示；

（2）基座面板翻身定位后，焊接X 形對接縫下端焊縫；

圖6 面板/面板與腹板的焊接順序

（3）焊接基座腹板對接立焊縫；

（4）焊接基座腹板與面板外側角焊縫；

（5）碳刨基座腹板與面板內側角焊縫，焊接舵漿基座腹板與面板內側角焊縫，最后焊接基座肘板；

（6）所有焊接采用雙數焊工對稱焊,兩名焊工的焊接參數及焊接層數要基本相同；

（7）焊接完成并檢驗合格后，送外協廠對基座面板上表面進行機加工。

4 可伸縮首推基座安裝

4.1 裝配、劃線工藝程序

（1）調整基座所涉及的本體分段至水平，根據分段的基準在圍井預設位置的地面，作出圍井十字中心線并打洋沖標記；

（2）吊裝精加工好的基座圍井至已調整水平的分段上；

（3）架設激光經緯儀測量面板的水平度，保證水平度在1 mm 以內；

（4）在基座面板上架設角鋼類工裝，根據事先布置在基座上的洋沖點作出面板的中心，掛線錘，調整圍井的位置使線錘與地面上的洋沖點吻合，并使上下圍井的對接縫對準，禁止對上半部分圍井施力；

（5）測量基座面板的高度，計算并劃出上半部分圍井、肘板的余量并割除；

（6）重復第3、4 步驟；

（7）固定上半部分圍井，修割調整上下圍井的對接縫間隙，保證在6 mm 左右，偏差1 mm 以內；

（8）嚴格按照焊接工藝、焊接順序焊接上下圍井的對接縫、肘板與內底板的角接縫，并實時測量面板的平面度；

（9）焊接完成后，拆除工裝，測量最終的面板平面度。

4.2 焊接工藝程序

制定合理的焊接程序是保證焊接質量、減少焊接應力和變形的重要措施，結合可伸縮首推基座特點，確定焊接基本原則為：焊接不致其他焊縫形成剛性約束的焊縫，每一條焊縫焊接時盡量保持其一端能夠自由收縮；構件中同時存在對接縫和角接縫時，先焊對接焊縫，后焊角接焊縫；結構按先立角焊后平角焊的原則順序焊接；長焊縫采用由中間向兩邊分段退焊或跳焊法焊接。具體實施方案如下：

（1）先焊接伸縮推基座的肘板與內底板角焊縫，每段焊縫采用分段退焊法，焊接順序如圖7 所示 。

圖7 伸縮推加強筋板焊接順序

（2）焊接上下圍井對接縫，采用分段退焊法與跳焊法相結合，焊接順序如圖8 所示。

（3）兩名焊工的焊接參數及焊接層數要基本相同，每層焊縫的接頭要錯開20 mm 以上；每道焊縫焊完后需完全冷卻再施焊下一道焊縫，需要UT 的焊縫要保證一次通過；

圖8 伸縮推圍巾對接焊接順序

（4）焊接過程中對基座面進行實時監測，每焊完一道對面板測量一次，根據測量結果及時分析調整焊接參數與焊接順序，確?；日w可控；

（5）焊接參數選擇：宜選用小參數，嚴格控制焊角尺寸，以減小焊接線能量的輸入，減少變形。

通過以上各個環節的工藝管控，實現基座裝焊后可伸縮首推基座面板的平面度變形為1.29 mm，與焊接之前變形量0.75 mm 相比，全作業過程僅變形0.54 mm,達到了預期的精度控制目標。

5 結論

通過本文分析可知，要實現工序前移在分段階段完成已精加工船舶推進系統基座的安裝，了解影響基座平面度精度的各種因素具有重要意義。從本文總結分析得出：作業過程中對裝配精度、有效工裝的使用、焊接坡口的設置、焊接順序、焊接參數選擇等幾個因素的控制，是實現基座平面度控制的關鍵。本文對工藝研究運用總結如下：

（1）在船舶推進系統基座的制作、安裝精度控制方面，較傳統工藝取得突破性提升；

（2）以精度管理為目標導向，探索裝配工藝與焊接工藝的進一步融合；

（3）通過焊接過程記錄與焊接順序的調整，進一步探索優化焊接參數選用對焊接變形的影響；

（4）合理的工藝推進可以達到實現工序前移、優化作業環境、節約勞力成本、縮短船舶生產周期等成效。