球扁鋼對(duì)接工藝改進(jìn)研究

陳雄劍，龍漢新，呂 巖

（廣州中船龍穴造船有限公司，廣州 511462）

0 引 言

在中大型船舶的建造中，球扁鋼的使用比較普遍，以本公司在建的巴拿馬型散貨船為例，平行舯體部分的橫截面約有 100多根縱向的球扁鋼（見(jiàn)圖 1），按貨艙區(qū)域180m的長(zhǎng)度計(jì)算，至少有1500個(gè)對(duì)接接頭，如果能夠改進(jìn)對(duì)接工藝既可節(jié)省材料又能提高效率，那么每條船產(chǎn)生的效益將十分可觀。

1 工藝對(duì)比分析

據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)的大部分船廠仍然采用卡馬加引熄弧板的傳統(tǒng)對(duì)接工藝。

圖1 散貨船典型舯橫截面

1.1 傳統(tǒng)工藝

在傳統(tǒng)的對(duì)接工藝中，一般采用卡馬[1]加引熄弧板的方式進(jìn)行裝配（見(jiàn)圖2）。其中，卡馬板的作用主要是固定球扁鋼并防止在焊接過(guò)程中發(fā)生嚴(yán)重變形，而引熄弧板則是為了保證焊接質(zhì)量，而由于球頭處焊接的特殊性，需要多次短距離引弧熄弧，引熄弧板的作用并不明顯，因此在外場(chǎng)大部分都沒(méi)有安裝引熄弧板[2]（見(jiàn)圖3）。

從圖3可見(jiàn)，每個(gè)球扁鋼對(duì)接都要安裝2～3塊馬板，一般馬板只能重復(fù)使用2～4次，甚至有的模板只能用一次，材料的損耗量較大；其次還需要點(diǎn)焊，消耗焊材的同時(shí)還附帶著焊接的人力工時(shí)成本。

在球扁鋼對(duì)接焊接完成后，所有馬板均需拆除，拆除時(shí)使用風(fēng)燈切割，切割后還要打磨焊角（見(jiàn)圖4），最后進(jìn)行補(bǔ)涂（見(jiàn)圖5）。

1.2 改進(jìn)工藝

結(jié)合本公司現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)際情況，以取消球扁鋼的馬板使用為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了一種代替卡馬的工裝（見(jiàn)圖6）。

圖2 加工階段球扁鋼對(duì)接

圖3 搭載階段球扁鋼對(duì)接

圖4 馬板拆除后打磨

圖5 打磨后補(bǔ)涂

經(jīng)過(guò)多次修改后，在加工部的車間內(nèi)進(jìn)行了試驗(yàn)：本工藝主要使用兩個(gè)工裝將球扁鋼的球頭與腹板分別卡住（見(jiàn)圖7），調(diào)節(jié)好裝配間隙和平面度后，即可貼襯墊[3]。貼襯墊時(shí)，應(yīng)該將襯墊兩端各加長(zhǎng)20mm，用來(lái)代替引熄弧板。

圖6 對(duì)接工裝設(shè)計(jì)

圖7 工裝使用示意

貼好襯墊并調(diào)節(jié)電流電壓后，便可開(kāi)始燒焊，首次打底（見(jiàn)圖8），然后在球頭多次引弧熄弧后即可蓋面成形（見(jiàn)圖9）。

圖8 打底焊

圖9 焊接完成

從圖9可見(jiàn)，當(dāng)焊接完成后，直接將工裝拆下即可，球扁鋼上即無(wú)馬腳，焊縫也不需要補(bǔ)涂，既節(jié)省工時(shí)又降耗物量。

2 可行性分析

為了論證工藝的可行性，用3組320mm×12mm×500mm的對(duì)接球扁鋼按不同的裝配工藝進(jìn)行了對(duì)比。其中，圖10為改進(jìn)工藝，僅有工裝，無(wú)引熄弧板；圖11為本公司傳統(tǒng)裝配工藝，卡馬加引熄弧板；圖12為只有卡馬，取消引熄弧板。

圖10 僅工裝

圖11 卡馬+引熄弧板

圖12 僅卡馬

焊接完成后，對(duì)此3組試件進(jìn)行了無(wú)損探傷檢驗(yàn)，檢驗(yàn)報(bào)告見(jiàn)表1。

表1 無(wú)損探傷報(bào)告

由探傷報(bào)告可以看到，3種工藝的焊接質(zhì)量均為合格。其中“改進(jìn)工藝”有3mm夾渣，符合標(biāo)準(zhǔn)，而且?jiàn)A渣的位置也并非引弧及熄弧處。由此斷定：取消引熄弧板的新工藝可行。

3 結(jié) 語(yǔ)

介紹了設(shè)計(jì)的球扁鋼對(duì)接工裝，并通過(guò)對(duì)比與試驗(yàn)，驗(yàn)證了工藝的可行性，為工藝的改進(jìn)提供了條件。

[1] 黃 浩，陳建亮，季良鈞. 船體工藝手冊(cè)[M]. 國(guó)防工業(yè)出版社，1990, 693-701.

[2] 熊春才. 船體型材對(duì)接焊數(shù)值模擬及優(yōu)化[J]. 大連理工大學(xué)，2011.

[3] 金心傅，胡永存. 陶質(zhì)球扁鋼襯墊手工單面焊[J]. 江南集團(tuán)技術(shù)，2001, (1).