能编制船台大合拢的焊接工艺方案.ppt
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1、船舶结构焊接工艺编制武汉船舶职业技术学院船舶工程系蔡志伟2008年10月项目六、船舶总装、合拢工艺编制一、知识目标一、知识目标1掌握分段总段、船台大合拢的装焊工艺要求;2掌握分段总段、船台大合拢装焊焊接变形的预防与控制;3掌握总装、合拢的装焊工艺方案的编制方法。二、能力目标二、能力目标1能提出总装,大合拢现场的装焊工艺装备;能提出总装,大合拢现场的装焊工艺装备;2能编制船坞总装的焊接工艺方案;能编制船坞总装的焊接工艺方案;3能编制船台大合拢的焊接工艺方案。能编制船台大合拢的焊接工艺方案。课次22 第五节船体焊接变形及预防一、一、知识目标1掌握分段总段、船台大合拢的焊接变形特征;2掌握分段总段、
2、船台大合拢装焊焊接变形的预防;3掌握总装、合拢的装焊噶不接变形的矫正工艺方案。二、能力目标1能提出总装,大合拢的焊接变形的关键特征点;2能编制总段、船台大合拢装焊焊接变形的预案;3能编制总段、船台大合拢装焊焊接变形的矫正方案。一、船体变形的原因一、船体变形的原因船舶在船台上建造时,其变形也具有一定的特点。例如,船体龙骨线船舶在船台上建造时,其变形也具有一定的特点。例如,船体龙骨线向下挠弯,而首尾端向上翘曲;船体首尾上翘及大接缝处的横向收缩,向下挠弯,而首尾端向上翘曲;船体首尾上翘及大接缝处的横向收缩,形成船舶总长度缩短,此外还有船体中纵剖面的左右变形。究其变形形成船舶总长度缩短,此外还有船体中
3、纵剖面的左右变形。究其变形原因,大致为:原因,大致为:1船舶首尾上翘的原因船舶首尾上翘的原因(1)由于船底结构较强,故船体的中和轴位置偏于船底,而大部分焊)由于船底结构较强,故船体的中和轴位置偏于船底,而大部分焊缝缝(包括上层建筑和舾装件等焊缝包括上层建筑和舾装件等焊缝)却又分布在中和轴上侧,焊接后使却又分布在中和轴上侧,焊接后使船体上部受到压缩应力,导致整个船体产生两端上翘的变形。船体上部受到压缩应力,导致整个船体产生两端上翘的变形。(2)位于中和轴上侧的甲板结构较船底为弱,特别是上层建筑的板材)位于中和轴上侧的甲板结构较船底为弱,特别是上层建筑的板材较薄,焊后变形大,火工矫正工作量也大。造
4、成较大的收缩,增大了较薄,焊后变形大,火工矫正工作量也大。造成较大的收缩,增大了船体的上翘。一般来说,火工轿正所引起的船体总变形比焊后收缩所船体的上翘。一般来说,火工轿正所引起的船体总变形比焊后收缩所引起的更大。引起的更大。(3)一般船体中间的重量较大而两端较轻)一般船体中间的重量较大而两端较轻(尾机型船除外尾机型船除外),更易形成,更易形成两端上翘。两端上翘。2船舶总长缩短的原因船舶总长缩短的原因(1)由于横向大接缝焊后收缩以及首尾上翘而)由于横向大接缝焊后收缩以及首尾上翘而形成的总长缩短。形成的总长缩短。(2)分段余量不足。)分段余量不足。(3)分段大接缝的凹凸变形)分段大接缝的凹凸变形如
5、图如图10-34所示,船体接缝,特别是大接缝,因所示,船体接缝,特别是大接缝,因焊接收缩变形,型线曲率有缓坦的趋势。一般正焊接收缩变形,型线曲率有缓坦的趋势。一般正圆势接缝焊接后,型线向内凹进,反圆势焊缝则圆势接缝焊接后,型线向内凹进,反圆势焊缝则向外凸出。向外凸出。二、船体变形的预防措施二、船体变形的预防措施在船体建造过程中,避免和减少船体总变形是一个重要的问题。在船体建造过程中,避免和减少船体总变形是一个重要的问题。一般所用的预防措施有以下几种:一般所用的预防措施有以下几种:1船底基线预放反变形:船底基线预放反变形是以底部奠基分段为基船底基线预放反变形:船底基线预放反变形是以底部奠基分段为
6、基准,向首尾逐段由小至大放低一定的反变形。其数值大小可根据经验以准,向首尾逐段由小至大放低一定的反变形。其数值大小可根据经验以光顺曲线作出,并且要考虑施工的可能性。光顺曲线作出,并且要考虑施工的可能性。预放反变形应在第一艘船舶建造的基础上,进行测量得出数据,那么在预放反变形应在第一艘船舶建造的基础上,进行测量得出数据,那么在以后建造同类型船舶时,则需在相同的施工条件下预放由上艘船测得的以后建造同类型船舶时,则需在相同的施工条件下预放由上艘船测得的反变形数值,才比较可靠。一般反变形数值如下:反变形数值,才比较可靠。一般反变形数值如下:(1)塔式法建造时的反变形值:大船的上层建筑钢板较)塔式法建造
7、时的反变形值:大船的上层建筑钢板较厚,火工矫正量少,相应变形也小,可取为厚,火工矫正量少,相应变形也小,可取为L2000;而;而中小型船舶可取为中小型船舶可取为L1000。L是首尾端间的最大水平距是首尾端间的最大水平距离离(总长总长)。(2)总段建造时的反变形值;对中小型船舶,每)总段建造时的反变形值;对中小型船舶,每l0m长长内放内放-6-l0mm(向下加放向下加放);对大型船舶,每;对大型船舶,每l0m长内放长内放-5-8mm(向下加放向下加放)。(3)船体反变形法)船体反变形法反变形法是使焊后变形被反变形所抵消而达到防止焊接残反变形法是使焊后变形被反变形所抵消而达到防止焊接残余变形的一种
8、积极办法。其关键是在实践中积累和掌握变余变形的一种积极办法。其关键是在实践中积累和掌握变形的规律和变形的大小。形的规律和变形的大小。反变形实例。反变形实例。1)例如,某)例如,某13000吨化学品吨化学品/油船,一开始在运用埋弧自动焊进油船,一开始在运用埋弧自动焊进行平板对接时常发生变形如图行平板对接时常发生变形如图1。查明原因后采用反变形法进行纠正,。查明原因后采用反变形法进行纠正,效果显著,如图效果显著,如图2。2)双层底分段沿长度方向的首尾上翘变形及沿纵向作出的反变)双层底分段沿长度方向的首尾上翘变形及沿纵向作出的反变形示意图。形示意图。通常,当分段长度通常,当分段长度L8m时,可不预作
9、反变形;时,可不预作反变形;当分段长度当分段长度L=812m时,则作反变形值时,则作反变形值Y=2/1000Lx;当分段长度当分段长度L12m时,则作反变形值时,则作反变形值Y=1.5/1000Lx。式中,式中,Lx为放变形值处至为放变形值处至1/2L(分段长)之间的距离(分段长)之间的距离。3)例如,某)例如,某720TEU集装箱船,分段长度为集装箱船,分段长度为10m,于是作胎架,于是作胎架反变形值反变形值8mm,在长度方向的收缩余量用加大每档肋骨间距,在长度方向的收缩余量用加大每档肋骨间距1mm来来解决。分段建造完工后经外形数据测量,结果正常。解决。分段建造完工后经外形数据测量,结果正常
10、。(4)在船台合拢中,船体经焊接以后引起收缩变形,往往产生总在船台合拢中,船体经焊接以后引起收缩变形,往往产生总长缩短以及二端上翘现象。长缩短以及二端上翘现象。实船建造中,为克服这种纵向弯曲变形,通常采用反变形法,实船建造中,为克服这种纵向弯曲变形,通常采用反变形法,如图如图4所示。所示。例例1,某,某12000吨系列油船在船台合拢时考虑了首尾上翘因素,并吨系列油船在船台合拢时考虑了首尾上翘因素,并借鉴了之前建造同类型船舶的实测数据,采用的反变形值最大处达借鉴了之前建造同类型船舶的实测数据,采用的反变形值最大处达50mm,效果很好,最后主尺度和船底挠度测量值精度很高,都能满,效果很好,最后主尺
11、度和船底挠度测量值精度很高,都能满足规范要求。足规范要求。例例2,船台装配时,由于船体中和轴偏于船底部,而此时船体中的船台装配时,由于船体中和轴偏于船底部,而此时船体中的大部分焊缝及甲板以上所有结构焊缝都位于中和轴之上,焊接后船体大部分焊缝及甲板以上所有结构焊缝都位于中和轴之上,焊接后船体产生向上翘起的变形。此外,上层建筑多位薄壁结构,容易产生波浪产生向上翘起的变形。此外,上层建筑多位薄壁结构,容易产生波浪变形,为消除波浪变形而采用火焰矫正,这部分热量的加入更加剧了变形,为消除波浪变形而采用火焰矫正,这部分热量的加入更加剧了船体的上翘。这时采用龙骨线反变形法消除船体上翘非常有效,如图船体的上翘
12、。这时采用龙骨线反变形法消除船体上翘非常有效,如图36所示。反变形的数值可根据经验,用光顺曲线作出。一般采用所示。反变形的数值可根据经验,用光顺曲线作出。一般采用的经验数据为:总段建造时,每米长放的经验数据为:总段建造时,每米长放-1mm(适用于中小船舶,负(适用于中小船舶,负号表示反变形向下)。塔式或岛式建造时,每米船长放号表示反变形向下)。塔式或岛式建造时,每米船长放0.50.8mm(适用于大型船舶);对于具有长上层建筑及长护舷材的船(适用于大型船舶);对于具有长上层建筑及长护舷材的船舶,反变形数值应加大。舶,反变形数值应加大。2为了保证船体总长度,在大接缝处的肋骨间距可适当加大,以抵消焊
13、接后为了保证船体总长度,在大接缝处的肋骨间距可适当加大,以抵消焊接后船体总长的缩短。横骨架式船体大接缝肋距,可放船体总长的缩短。横骨架式船体大接缝肋距,可放+5+l0mm,纵骨架式船体纵骨架式船体大接缝肋距。可放大接缝肋距。可放+10+20mm。一般分段之间的接缝。一般分段之间的接缝(纵向纵向)可放可放+5mm。3提高装配质量。严格控制各分段对接缝间隙、构件连接间隙和焊缝坡口的提高装配质量。严格控制各分段对接缝间隙、构件连接间隙和焊缝坡口的大小,它们必须符合工艺要求,避免由于过大的装配间隙而增大焊接变形的大小,它们必须符合工艺要求,避免由于过大的装配间隙而增大焊接变形的数值。数值。4严格遵守工
14、艺规程。包括船台装配与焊接的先后程序及其工艺要求,减少严格遵守工艺规程。包括船台装配与焊接的先后程序及其工艺要求,减少由于安装程序不当而增大船体变形。此外,还必须保证正确的焊缝规格,过由于安装程序不当而增大船体变形。此外,还必须保证正确的焊缝规格,过大的焊脚尺度,既浪费焊条,又造成不必要的额外变形。同时,分段在吊上大的焊脚尺度,既浪费焊条,又造成不必要的额外变形。同时,分段在吊上船台前,应将能进行的焊接工作尽量完成。并将分段矫正好,以减少船台上船台前,应将能进行的焊接工作尽量完成。并将分段矫正好,以减少船台上因焊接与矫正工作量增多而引起的变形。因焊接与矫正工作量增多而引起的变形。5采取必要的工
15、艺措施。如为了防止船体首尾上翘,可采取必要的工艺措施。如为了防止船体首尾上翘,可在首尾分段上压重物,井在首尾分段下面用松紧螺旋扣与在首尾分段上压重物,井在首尾分段下面用松紧螺旋扣与船台上的拉桩固定,即用强制的方法来减少船体上翘变形船台上的拉桩固定,即用强制的方法来减少船体上翘变形的数值。各分段在船台进行对接焊时,可用各种马板加强的数值。各分段在船台进行对接焊时,可用各种马板加强(见图见图10-36),或采用水火弯板法。,或采用水火弯板法。6改进建造工艺。尽可能减少船台焊接工作量,扩大分改进建造工艺。尽可能减少船台焊接工作量,扩大分段施工范围,采用自动焊、半自动焊、气体保护焊等焊接段施工范围,采
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