球扁钢对接工艺改进研究

陈雄剑，龙汉新，吕 岩

（广州中船龙穴造船有限公司，广州 511462）

0 引 言

在中大型船舶的建造中，球扁钢的使用比较普遍，以本公司在建的巴拿马型散货船为例，平行舯体部分的横截面约有 100多根纵向的球扁钢（见图 1），按货舱区域180m的长度计算，至少有1500个对接接头，如果能够改进对接工艺既可节省材料又能提高效率，那么每条船产生的效益将十分可观。

1 工艺对比分析

据了解，目前国内的大部分船厂仍然采用卡马加引熄弧板的传统对接工艺。

图1 散货船典型舯横截面

1.1 传统工艺

在传统的对接工艺中，一般采用卡马[1]加引熄弧板的方式进行装配（见图2）。其中，卡马板的作用主要是固定球扁钢并防止在焊接过程中发生严重变形，而引熄弧板则是为了保证焊接质量，而由于球头处焊接的特殊性，需要多次短距离引弧熄弧，引熄弧板的作用并不明显，因此在外场大部分都没有安装引熄弧板[2]（见图3）。

从图3可见，每个球扁钢对接都要安装2～3块马板，一般马板只能重复使用2～4次，甚至有的模板只能用一次，材料的损耗量较大；其次还需要点焊，消耗焊材的同时还附带着焊接的人力工时成本。

在球扁钢对接焊接完成后，所有马板均需拆除，拆除时使用风灯切割，切割后还要打磨焊角（见图4），最后进行补涂（见图5）。

1.2 改进工艺

结合本公司现场生产的实际情况，以取消球扁钢的马板使用为目标，设计了一种代替卡马的工装（见图6）。

图2 加工阶段球扁钢对接

图3 搭载阶段球扁钢对接

图4 马板拆除后打磨

图5 打磨后补涂

经过多次修改后，在加工部的车间内进行了试验：本工艺主要使用两个工装将球扁钢的球头与腹板分别卡住（见图7），调节好装配间隙和平面度后，即可贴衬垫[3]。贴衬垫时，应该将衬垫两端各加长20mm，用来代替引熄弧板。

图6 对接工装设计

图7 工装使用示意

贴好衬垫并调节电流电压后，便可开始烧焊，首次打底（见图8），然后在球头多次引弧熄弧后即可盖面成形（见图9）。

图8 打底焊

图9 焊接完成

从图9可见，当焊接完成后，直接将工装拆下即可，球扁钢上即无马脚，焊缝也不需要补涂，既节省工时又降耗物量。

2 可行性分析

为了论证工艺的可行性，用3组320mm×12mm×500mm的对接球扁钢按不同的装配工艺进行了对比。其中，图10为改进工艺，仅有工装，无引熄弧板；图11为本公司传统装配工艺，卡马加引熄弧板；图12为只有卡马，取消引熄弧板。

图10 仅工装

图11 卡马+引熄弧板

图12 仅卡马

焊接完成后，对此3组试件进行了无损探伤检验，检验报告见表1。

表1 无损探伤报告

由探伤报告可以看到，3种工艺的焊接质量均为合格。其中“改进工艺”有3mm夹渣，符合标准，而且夹渣的位置也并非引弧及熄弧处。由此断定：取消引熄弧板的新工艺可行。

3 结 语

介绍了设计的球扁钢对接工装，并通过对比与试验，验证了工艺的可行性，为工艺的改进提供了条件。

[1] 黄 浩，陈建亮，季良钧. 船体工艺手册[M]. 国防工业出版社，1990, 693-701.

[2] 熊春才. 船体型材对接焊数值模拟及优化[J]. 大连理工大学，2011.

[3] 金心傅，胡永存. 陶质球扁钢衬垫手工单面焊[J]. 江南集团技术，2001, (1).