一种船舶厚板分段建造方法与流程

本发明涉及船舶制造技术领域，具体涉及一种船舶厚板分段建造方法。

背景技术：

焊接是通过加热、加压或两者并用，使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。焊接应用广泛且种类多，厚板焊接也是焊接的一种，它通常是指需要进行三层或三层以上多层焊的板材焊接。厚板的碳含量比较高，焊接冷裂纹特别敏感，焊接难度大。厚板在船体结构中一般用于较重要的部位，如船壳板、主机基座等。而船体结构中的铸钢件通常具有较大的厚度和刚度，且形状复杂，一般用于承受较大载荷的构件，如主机座、艏柱、尾柱、舵杆和艉轴架等。如何控制好厚板的焊接质量是钢结构产品制造成功与否的关键之一，也是难点之一。传统的焊接工艺存在以下缺陷：焊接收缩量大，焊接应力与变形控制难度大；多层多道焊，容易产生缺陷且不易返修；若出现返修则需要将焊接工艺流程重新走一遍，增大了作业人员的劳动强度，降低了分段装配作业效率；焊接收缩量大，一旦发生变形，矫形难度就比较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种船舶厚板分段建造方法，可以充分释放焊接应力，减小焊接接头内的残余应力，保证焊接质量。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种船舶厚板分段建造方法，包括：

厚板拼装焊接，然后对焊接形成的拼板进行平面度检测，若所述拼板的结构面的平面度正公差在6～10mm范围以外，则进行第一次火工矫正，使所述拼板的结构面的平面度正公差为6～10mm；

在若干个所述拼板的结构面焊接纵骨，形成若干部件，然后对所述部件进行平面度检测，若所述部件的结构面的平面度正公差在3～5mm范围以外，则进行第二次火工矫正，使所述部件的结构面的平面度正公差为3～5mm；

将若干个所述部件装配焊接形成分段，然后对所述分段的纵向合拢缝处的非结构面进行平面度检测，若所述平面度正公差在6～10mm范围以外，则进行第三次火工矫正，使所述分段的纵向合拢缝处的非结构面的平面度正公差为6～10mm。

作为船舶厚板分段建造方法的一种优选方案，所述第一次火工矫正具体为：对邻近焊缝的位置进行加热，使加热区域的温度不高于850℃，加热的宽度不少于30mm。

作为船舶厚板分段建造方法的一种优选方案，对焊接后的所述拼板的平面度进行检测，若所述拼板的结构面的平面度正公差小于6～10mm，则对所述拼板的非结构面进行所述第一次火工矫正；

若所述拼板的结构面的平面度正公差大于6～10mm，则对所述拼板的结构面进行所述第一次火工矫正。

作为船舶厚板分段建造方法的一种优选方案，焊接单条所述纵骨时，由所述纵骨沿其长度方向的中心朝向两端同时焊接；

焊接多条所述纵骨时，相邻的两条所述纵骨避开同时焊接。

作为船舶厚板分段建造方法的一种优选方案，所述第三次火工矫正具体为：对邻近所述分段的纵向合拢缝两端的纵骨位置进行加热，使加热区域的温度不高于850℃。

作为船舶厚板分段建造方法的一种优选方案，所述厚板拼装焊接具体包括：

确定厚板之间的装配间隙，然后在结构面一侧进行打底焊和填充焊；

进行第一次反身作业，然后在非结构面一侧进行打底焊、填充焊和盖面焊；

进行第二次反身作业，然后在所述结构面一侧进行盖面焊。

作为船舶厚板分段建造方法的一种优选方案，进行所述第二次反身作业后，在所述结构面一侧焊接1～2道即完成所述盖面焊。

作为船舶厚板分段建造方法的一种优选方案，所述拼板由三块或三块以下所述厚板沿其宽度方向依次对接焊时，所述拼板以所述厚板的长度边或者宽度边为翻转轴进行反身作业。

作为船舶厚板分段建造方法的一种优选方案，所述拼板由四块或四块以上所述厚板沿其宽度方向依次对接焊时，所述拼板以所述厚板的宽度边为翻转轴进行反身作业。

作为船舶厚板分段建造方法的一种优选方案，所述厚板之间的装配间隙为0～1mm；或，所述装配间隙大于2mm，当所述装配间隙大于2mm时，采用CO₂实芯焊丝填焊所述装配间隙。

本发明的有益效果：本发明未对焊接焊缝做强力约束，而是根据厚板分段建造的变形规律任其自由地产生焊接变形，或者通过火工矫正的方法使其产生相应地变形，并利用该变形量充分释放后续焊接过程中产生的焊接应力，从而减小焊接接头内的残余应力，保证焊接质量。与现有技术相比，采用本发明的方法建造的厚板分段在后续的总组总段过程中不需要采用火工矫正即可达到工艺所要求的精度标准。

附图说明

图1为本发明实施例的厚板间隙填充示意图。

图2为本发明实施例的厚板焊接成型拼板的焊接流程示意图。

图3为本发明实施例的拼板反身作业前的正面坡口焊接示意图。

图4为本发明实施例的拼板的反身作业方式示意图。

图5为本发明另一实施例的拼板的反身作业方式示意图。

图6为本发明实施例的拼板的变形示意图。

图7为本发明实施例的纵骨焊接示意图。

图8为本发明实施例的分段合拢口的变形示意图。

图中：

10、厚板；20、拼板；30、纵骨；40、部件；50、分段；

1、翻身轴。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之“上”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之“下”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本发明实施例提供一种船舶厚板分段建造方法，包括：厚板10拼装焊接，然后对焊接形成的拼板20进行平面度检测，若所述拼板20的结构面的平面度正公差在6～10mm范围以外，则进行第一次火工矫正，使拼板20的结构面的平面度正公差为6～10mm；在若干个所述拼板20的结构面焊接纵骨30，形成若干部件40，然后对所述部件40进行平面度检测，若所述部件40的结构面的平面度正公差在3～5mm范围以外，则进行第二次火工矫正，使所述部件40的结构面的平面度正公差为3～5mm；将若干个所述部件40装配焊接形成分段50，然后对所述分段50的纵向合拢缝(平行于纵骨长度方向的合拢缝)处的非结构面进行平面度检测，若平面度正公差在6～10mm范围以外，则进行第三次火工矫正，使所述分段50的纵向合拢缝处的非结构面的平面度正公差为6～10mm。本实施例未对焊接焊缝做强力约束，而是根据厚板分段建造的变形规律任其自由地产生焊接变形，或者通过火工矫正的方法使其产生相应地变形，并利用该变形量充分释放后续焊接过程中产生的焊接应力，从而减小焊接接头内的残余应力，保证焊接质量。采用本实施例的方法建造的厚板分段在后续的总组总段过程中不需要采用火工矫正即可达到工艺所要求的精度标准。

本实施例中，在厚板拼装焊接之前还包括下料、坡口切割、预拼板及预拼板的装配。

其中，下料、坡口切割具体为：根据下料指令，使用高精切割机按指令进行下料，坡口切割时的高精切割机下料切割过程精度控制要求如下：(1)、高精切割机参数要求割嘴号码：3；氧气压力：0.6Mpa/cm²；精丙烯压力：0.07Mpa/cm²；切割速度：250～350mm/min；(2)、切割平台及轨道检测：定期检查切割平台的水平及切割轨道的直线度，及时清理平台上的切割挂渣等杂物；(3)、开机自检：每天开工前做好设备激光、划线与引弧的定位精度误差允许±0.5mm；喷粉线宽度应小于1.5mm；(4)、下料精度要求：长度方向允许偏差为±2mm，宽度方向允许偏差为-1～+2mm，对角线允许偏差为±2mm，下料坡口的角度允许偏差为±1.5°，留根尺寸允许偏差为±1mm；(5)、切割过程控制要求：切割前核对电子版图是否与纸版图一致，在切割过程中注意零件划线、切割速度、切割头的使用寿命；半自动切割机每切割200mm需检查板材尺寸及坡口角度，高精切割机每切割1000mm需检查板材尺寸及坡口角度，在检测处做好标记及记录；根据切割纸版图的要求正确书写板材号、坡口以及加工符号、零件名、材质、板厚、炉批号、实名制等信息；切割后结束后对板材长度、宽度和对角线进行测量并记录，对误差超过要求的板材应重点标识并反馈工艺人员确认。测量数据可同时记录在板材零件上，以便后道拼板及划线第一时间进行工艺调整。

其中，预拼板在平整的平台上进行，拼板平台的平面度偏差允许±2mm。装配到位后，施工人员需要对整个板幅尺寸及水平度进行测量，沿焊缝长度方向尺寸允许偏差±2mm，垂直焊缝方向尺寸偏差允许0～+4mm，对角线长度允许偏差±3mm，厚板10的板面的平面度允许偏差±2mm。测量结果符合要求后才能进行装配定位焊作业。

预拼板的装配作业具体为：(1)、要求板材装配应平整，所述厚板10之间的装配间隙为0～1mm，焊缝两侧厚板高低差≤1mm；如图1所示，若所述装配间隙大于2mm时，采用CO₂实芯焊丝填焊所述装配间隙，并打磨平整，否则应重新装配；(2)、装配定位焊条或焊丝，定位焊条或焊丝应与母材材质相匹配，定位焊高度：不应超过5mm；定位焊长度：一般强度钢不小于30mm，高强度钢不小于50mm；定位焊间距250～350mm,不允许有气孔、夹渣、裂缝、焊穿等缺陷；(3)、装配作业结束后，在焊缝两端应装引熄弧板，尺寸不小于(200×200)mm；引熄弧板上延伸坡口形式与正式板缝相同，坡口长度不小于150mm；引熄弧板的板厚与焊件相同或在焊件板厚±2mm以内，材质尽量与焊件一致；

预拼板的装配作业之后还需要进行焊前测量：厚板10装配作业完后，施工人员需对整个板幅进行尺寸、水平度的测量，并做好测量结果记录；长度方向允许偏差±2mm，宽度方向允许偏差0～+4mm，对角线长度偏差允许±3mm，拼板20水平偏差允许±2mm，拼板20精度满足要求后才能进行焊接作业，具体的焊接顺序按照图2进行，具体步骤为：确定厚板10之间的装配间隙，然后在结构面一侧进行打底焊和填充焊；进行第一次反身作业，然后在非结构面一侧进行打底焊、填充焊和盖面焊；进行第二次反身作业，然后在所述结构面一侧进行盖面焊。

其中，在结构面一侧进行打底焊和填充焊之后，如图3所示，在焊道与结构面之间需要预留5mm左右的空间，以使进行所述第二次反身作业后，在所述结构面一侧焊接1～2道即可完成所述盖面焊。

可选地，对于第一次反身作业和第二次反身作业，如图4所示，所述拼板20由三块所述厚板10沿其宽度方向依次对接焊，所述拼板20以所述厚板10的长度边或者宽度边为翻转轴1进行翻转以实现反身作业。拼板20由三块以下的厚板10组成时，反身方式与该实施例相同。

在本发明的另一实施例中，如图5所示，所述拼板20由四块所述厚板10沿其宽度方向依次对接焊，所述拼板20以所述厚板10的宽度边为翻转轴1进行翻转以实现反身作业。由于厚板10数量较多，采用该反身作业方式可以避免厚板10之间的焊接不稳定而使厚板10之间的焊点松动，避免返工。拼板20由四块以上的厚板10组成时，反身方式与该实施例相同。

其中，所述第一次火工矫正具体为：对邻近焊缝的位置进行加热，使加热区域的温度不高于850℃，加热的宽度不少于30mm。具体地，火工作业时需要对火工区域进行温度控制，使火工温度不得高于850℃，待火工区域冷却之后再检测拼板20的结构面的平面度，如此重复，直至拼板20的结构面的平面度正公差为6～10mm，为后续的拼板20焊接形成部件40预留变形余量。

厚板10焊接及火工作业完工后，还需对整个板幅进行尺寸、水平度的测量，按分段记录在测量表内，并定期汇总存档。其中，长度方向允许偏差±2mm，宽度方向允许偏差±2mm，对角线长度允许偏差±3mm，如图7所示，拼板20的平面度精度要求结构面必须有6～10mm的正公差，拼板20精度满足要求后才能上线或上胎。

优选的，对焊接后的所述拼板20的平面度进行检测，若所述拼板20的结构面的平面度正公差小于6～10mm，则对所述拼板20的非结构面进行所述第一次火工矫正；若所述拼板20的结构面的平面度正公差大于6～10mm，则对所述拼板20的结构面进行所述第一次火工矫正。本实施例利用钢板的热胀冷缩原理，对于不同的平面度采取不同的火工作业方式，以尽可能地减少火工作业次数，从而将拼板20的结构面的平面度正公差快速矫正为6～10mm。

本实施例中，纵骨30装配焊接之前需要先确保纵骨30的安装角度，角度安装允许偏差±1°，纵骨30装配要求使用纵骨装配工装。纵骨30的定位焊长度不少于50mm，间距为300mm～400mm，焊脚小于5mm，定位焊不允许存在气孔、夹渣、咬边、未融合、裂纹等缺陷。

优选地，如图6所示，焊接单条所述纵骨30时，由所述纵骨30沿其长度方向的中心朝向两端同时焊接；焊接多条所述纵骨30时，相邻的两条所述纵骨30避开同时焊接，以减少焊接纵骨30时产生的不利变形量。

纵骨30焊接完后，再对整个部件40的板面进行平面度检测，根据检测结果对变形处火工矫正。火工作业时要求对火工区域进行温度监控，火工温度不得高于850℃，同一位置火工矫正次数不得超过3次。板件冷却后再检测部件40的平面度，部件40的平面度精度要求为结构面必须为(3～5)mm的正公差。其中，第二次火工矫正时，加热区域的温度为不大于850℃。

部件40制作完成后，将部件40上胎，具体操作如下：

首先，控制胎架(活络胎架或槽钢胎架)的制作精度：胎架整体的水平度允许偏差≤5mm；胎架支柱高度允许偏差±3mm，垂直度偏差允许≤5mm，水平基线允许偏差±1mm；部件40上胎后，对部件40的贴胎情况进行检查，并对变形处进行火工矫正，确保部件完全贴胎，然后吊装纵横壁板部件、安装补板、肘板等分段散件，建造成分段50，其中，分段50的整体尺寸长、宽尺寸偏差允许±4mm，对角线长度偏差允许±5mm。

具体地，部件40焊接成型分段50过程中的焊接顺序为：当存在对接焊缝、角焊缝时，应先焊对接焊缝，再焊角接焊缝。对于角接焊缝，应先焊立角焊，再焊平角焊。分段50的部件40之间焊接时，焊工应双数从中间向四周分散焊接。

焊接后在松胎状态下使用全站仪进行测量，测量结果满足精度要求后才能离胎。相关精度要求如下：分段50的整体尺寸长、宽偏差≤±4mm，对角线长度偏差≤±5mm，厚板水平度要求为0～+6mm。

本实施例中，分段50焊接成型后还包括完工处理：焊接完毕需敲清焊渣及周围飞溅物，并检查焊缝表面是否有裂纹、气孔、夹渣存在，如有焊接缺陷按照相对应的WPS进行返修；分段50完工出胎后，放置门架上结构“背烧“处理，即上述实施例所述的第三次火工矫正(如图8所示)，对邻近所述分段50的纵向合拢缝两端的纵骨30位置进行加热，使加热区域的温度不高于850℃，以使纵向合拢口两端迅速朝向非结构面反变形。

与现有技术相比，本发明的优点在于：未对焊接焊缝做强力约束，任其自由地产生焊接变形，掌握焊接变形趋势及变形量，充分利用焊接变形，使焊接应力充分释放，减小焊接接头内的残余应力，保证焊接质量；通过本船大量厚板分段的建造经验累积，现已掌握厚板分段建造的变形规律，后续厚板分段的建造基本不必采用火工矫正即可满足工艺要求的精度标准。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。