殼體類非標準件制作的質量控制要點

劉彥昌

摘 要：礦山企業(yè)為了達到降低生產成本、縮短長途運輸所消耗的時間、持續(xù)生產的目的，根據生產實際，自行設計、制作滿足生產需要的非標準件是與之相關的一項重要工作，是取之不盡用之不竭的效益源泉。由于礦山生產設備所涉及的非標準件種類繁多，結構復雜多樣，制作過程中，遇到很多質量控制的難題，本文作者通過多年的殼體類非標準件制作經驗積累，對遇到的質量問題進行分析研究，總結出了控制質量的方法，并且成功運用于長期的生產實踐中，得到了充分的驗證。

關鍵詞：水泵躉船；工藝；焊接；變形；質量控制；應力

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.174

0 引言

本文所闡述的殼體類非標準件為涼山礦業(yè)股份有限公司拉拉公司綠房箐溝尾礦庫庫區(qū)回水泵站的水泵躉船，船體外形尺寸為16米（長）×8米（寬）×1.3米（高），吃水高0.7米，船體的具體結構及尺寸見圖1。由于水泵躉船的外形尺寸大，所采用鋼材為4～6mm的薄鋼板，制作焊接距離長，焊接所產生的溫差造成的應力變形較大，不僅船體的基本外形難以保障，質量控制更是整個制作過程的難點和關鍵點，并且貫穿于制作的始終。根據水泵躉船的結構及所使用的材料，可以準確預估到制作遇到的困難，采用制作選礦用的泡沫槽、各類球磨機的進礦器、大型儲水罐等成功經驗，使水泵躉船的質量得到嚴格的控制和保證。

1 制作前的船體底部固定設施設計、制作及制作材料使用

1.1 船體的支撐固定設施設計及制作安裝

船體的支撐固定是整個制作工藝的重要組成部分，固定設施的合理分布、穩(wěn)固是保障船體質量的關鍵。根據船體底面尺寸13.6*8米，確定支撐固定點的分布方案為矩形陣列，支撐點之間的距離長2.6米、寬1.3米，數量為44點。支撐點的分布見圖1.1-1所示，均勻、密集的支撐點，確保在制作過程中，避免由于鋼板的自重等因素造成船底凹陷、變形等。支撐固定設施的具體尺寸及結構見圖1.1-2，在澆灌水泥墩之前，先對預埋鋼板進行水平矯正并固定，再進行澆灌進一步固定處理，使其全部支撐點在同一水平面上，矯正水平面時，利用水平儀較為精確，也可以簡單采用灌滿水的透明塑料軟管的連通器原理，進行矯正，預埋鋼板與船體接觸的活動支持構件采用25號H型鋼，確保所有的構件高度相同，焊接船體底面時，可以取出活動構件，對支撐點位置進行焊接處理，支撐點的高度依據有限空間作業(yè)規(guī)定、船底的焊接操作人員現場實際情況設計確定。

1.2 船體制作的鋼材材質選定

1.2.1 船體各構件材料

由于水泵躉船體積大、工作環(huán)境惡劣，船外殼受尾礦水的化學腐蝕、微生物腐蝕、空氣的氧化腐蝕、較大的風浪沖擊和交變負荷，制作復雜，對船體結構用鋼要求嚴格。鋼材必須具有良好的韌性，其次是較高的強度、良好的耐腐蝕性能、焊接性能、加工成型性能。根據船體的外形尺寸及使用環(huán)境，船體底板及外板采用6mm厚的CCS-A鋼板（俗稱錳鋼板），甲板采用5mm厚的CCS-A鋼板，艙壁及內部構件采用5mm厚的Q235鋼板，人孔蓋等采用4mm厚的Q235鋼板。

1.2.2 船體制作的鋼材規(guī)格

在焊接制作過程中，鋼材受熱、受力不均，船體容易產生應力導致變形，制作質量得不到有效控制。解決問題方法有三個方面：一是減少焊接的焊縫長度，選用寬度1.3米、長度8米鋼板，1.3米即船體的高度、支撐點之間的距離，8米即船體寬度，合理減少了焊縫的總長度；二是部分構件采用冷加工等方式，如圖1.2.2-1和圖1.2.2-2所示的中內龍骨丄型材和倉壁扶墻L型材，冷加工在使金屬成形的同時，通過加工硬化提高了金屬的強度和硬度，可以獲得很好的尺寸和表面平整度 ，加工成本便宜，因此薄壁一般采用冷加工方法。

1.2.3 其他材料

在長期使用過程中，由于尾礦水對船體的嚴重腐蝕，防腐方面，基于紅丹防銹漆的滲透性好、潤濕性好，漆膜柔軟、附著力強等優(yōu)點，選用紅丹防銹漆作為底漆、灰色調和漆作為面漆，有效延長水泵躉船的使用壽命。

2 船體的制作

2.1 船體結構簡介

本船艙底由4號、12號、20號、28號四道橫艙壁和4號——28號一道中縱艙壁將船體分為八個獨立的艙，預防使用中因某一、兩個艙浸水，躉船不至于沉沒，同時可以通過每一個獨立船艙的人孔，往艙內加裝水泥塊進行調節(jié)船舶的橫傾和縱傾。甲板上的0號——3號為尾甲板，用作船舶的定位、移動操作，3號——8號為配電室，8號——28號為主甲板，用作安裝水泵及管路等其他設備，28號——32號為尾甲板，首尾甲板上均設有拋錨、停泊用的卷揚機、系纜設施，船上設有防雨棚，雨棚支柱上設置了2噸橋式起重機，全船兩舷設有0.6米寬的走到，舷邊設置0.9米高的欄桿。

2.2 船體的制作

2.2.1 船體底板制作

將1.3米*8米規(guī)格的鋼板平鋪于25號H型鋼支撐構件上，鋼板8米長度即為躉船的8米寬度，邊緣對齊H型鋼2兩排螺栓孔之間的對稱中心線，鋼板之間的接縫留有1-2毫米的縫隙，與焊接中鈍邊作用相同，保證焊透焊實，在支撐構件螺栓孔對應的鋼板上切割與螺栓孔大小相等的孔，使用螺栓進行固定處理，避免焊接過程中發(fā)生變形、錯位、移位等，船底整體固定后，進行焊接制作，為減小薄板焊接中的急速受熱變形，采用以下工藝，先斷續(xù)焊接長度100*100，即焊接100毫米的焊縫，隔100毫米長距離，再進行焊接100毫米的焊縫，以此類推，等焊縫溫度降低以后再把剩余部分焊好，最終，船體底部的焊接都達到通焊、雙4（雙面連續(xù)焊、焊腳高度4毫米）要求。

2.2.2 船體外板及艙壁的制作

制作艙壁時，由于氣體切割對鋼板的加熱面積大、切割慢等特點，切割好的薄鋼板冷卻后，切割邊發(fā)生嚴重的變形，由直線變?yōu)閺澢幕【€，無法制作垂直度要求嚴格的艙壁，為減小薄板切割中的急速受熱變形，采用以下工藝，先斷續(xù)切割長度100*100，即切割100毫米的縫隙，隔100毫米長距離，再進行切割100毫米的縫隙，以此類推，鋼材溫度降低、應力基本消除平衡以后再把剩余部分切割完，達到切割邊筆直的效果。板材邊緣的直線度及相鄰邊緣的垂直度是船體外板與艙壁垂直度質量保障的關鍵。組對艙壁時，先進行4號——28號一道中縱艙壁的制作，其次是4號、12號、20號、28號四道橫艙壁的制作，最后再進行船體外板制作。采用先中間后兩邊制作工藝，有利于尺寸的及時調整和保障。焊接時，先進行點焊組對制作，組對工作結束、焊接點溫度冷卻、應力消除穩(wěn)固后，再按要求進行補焊，最終船體外板達到圖2.2.2-1所示的焊接要求，船體艙壁達到2.2.2-2所示的焊接要求。

2.2.3 船首及船尾的制作

制作船首及船尾時，由于其特殊的結構原因，先進行船首及船尾部分的支撐架搭設，支撐架的高度及坡度與制作位置相同，把按尺寸制作好的板材敷設到支撐架上，為防止板材在組對焊接過程中發(fā)生變形，采用點焊接板材與支撐架接觸部分進行固定，組對、固定工作結束后，焊接點冷卻去除應力后，進行補焊，焊接要求與船體外板及艙壁的制作相同。

2.2.4 艙壁垂直桁、龍骨等制作

在進行艙壁垂直桁、龍骨等強肋焊接時，由于焊縫多、板材薄等原因，船體底板、艙壁無法避免發(fā)生凹凸變形，為了使強肋邊緣焊接部分能夠緊貼艙壁、底板等，必須對變形部分進行校平。校平時，采用圖2.2.4-1和2.2.4-2方法完成校平工作，通過點焊接固定的輔助工具及液壓手動千斤頂、手動鋼絲繩拉緊器進行頂壓、拉伸等，同時對變形位置進行乙炔火焰均勻加熱，消除焊接所產生的應力，再進行艙壁垂直桁、龍骨等強肋的焊接，采用的焊接標準如圖2.2.2-1所示。

3 船體焊接質量檢驗及防腐

3.1 船體焊接質量檢驗

焊接是船體制作的關鍵，船底及外板的焊接質量，是船體使用效果的決定因素。因此，只對船體底板、外板進行質量檢測，其他構件的焊接不做檢驗要求，按船體制作的規(guī)范要求完成后，進行焊縫表面飛濺物、氧化皮的清除即可。薄板焊縫中常見的缺陷有：氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等。對此類缺陷的無損檢測方法主要有兩種：一是超聲波探傷，優(yōu)點是儀器便于攜帶、靈敏度高、速度快、成本低、對人體無害，能對缺陷進行定位和定量；二是往船體內加注干凈的水，優(yōu)點是快速便捷，無需技術、設備、成本，由于注水檢測不夠徹底、精細，在使用過程中，受到腐蝕后有漏水的可能，在設計時，考慮到上述因素，為了避免漏水造成船體沉沒，船體內部分為八個獨立的船艙，漏水時不至于沉沒。

3.2 防腐

防腐的主要工作是刷漆，一底兩面，第二道漆必須待第一道漆干凈后再刷，且防銹稠度要適宜。分層涂刷時，每層應往復進行，縱橫交錯，并保持涂層均勻，不得漏涂或流墜。其余要求按質量標準執(zhí)行。

4 結語

由于船體體積大、均為薄板焊接、使用條件惡劣等因素，制作的標準高要求嚴，焊接薄板時容易發(fā)生變形、應力集中、焊條擊穿、焊縫咬邊等情況，遇到的困難囊括了幾乎所有非標件制作工藝的難題，因此，本文著重闡述的質量控制要點能夠廣泛運用于其他非標準件制作的工藝中。

參考文獻：

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