船舶管系制造精度控制及氩弧焊在管子制作中的使用

雷旭 焦智

（上海江南长兴造船有限责任公司 201913）

船舶管系制造精度控制及氩弧焊在管子制作中的使用

雷旭 焦智

（上海江南长兴造船有限责任公司 201913）

研究表明，在船舶管路系统的设计过程之中，关系设计施工的质量和精度将直接影响船舶制造的总体进程。对此，本文就船舶管系制造的精度如何控制以及氩弧焊在管系制造中的使用情况进行研究。

船舶管系制造；精度控制；氩弧焊；使用

研究表明，现代造船已经逐渐向着总装厂制造的方向发展，其主要任务是船体制造和管子制作。相关数据显示，管子制作的进度和质量直接影响着整个造船工程的进度和产量，并直接关系到船舶建造成本。在实际制作过程中，弯管的数量较大，为了提高其使用年限，设计过程中应尽可能的使用弯管机弯制来进行制作，但此过程在精度控制方面存在较大难题，既便是在受到空间或弯管能力的限制而必须使用定型弯头的情况下，由于成品定型弯头一般是固定角度的几种规格，也需要对弯角进行控制；在管子制作的过程中，氩弧焊发挥了重要的作用，在此一并陈述。

1 管系制造的精度控制方法概述

研究表明，在管子制造过程中，采用现今的计算机技术、利用先进的数字模型能够显著提高管子设计速度和质量。TRIBON软件在管路设计方面为管系制造提供了有效的管系数值计算工具，其对于弯管机弯模设置模块，使得轮机工程师在船舶管系放样时，可以忽略管路弯曲处弧长对于整个管路矢量的影响，而交由计算机内部自己运算，从而使复杂的矢量问题简化成了只需考虑的管路布放中的轴线走向和轴线的两面角计算这类简单的三角函数问题，通过计算机软件的计算功能进行试算，在管系设计时，只是在编辑好的Excel表中输入变量，就可以直接根据需要的弯角空间限制方便的求出不能转化成平面弯管的管子在三维方向上的增量ΔX、ΔY和ΔZ，从而提高了管子放样的设计速度和精度。

（1）模型设计阶段。此阶段主要是应用数学知识对复杂的管路系统进行严格设计，并且要最大程度的避免其相互之间的干扰。工程人员可以采用采用几何模型加数字模型制图的方式来进行设计。多数管系设计软件在设计这种弯管时使用相对坐标，即需要输入ΔX和ΔY。一般情况下，根据放样空间的限制，ΔY通常是一整数，如果ΔX随意给出，那么θ值将不是一个整数，这将影响车间弯管的精度，也不利于成组技术的推广。要使θ值为整数，只要用三角公式计算出ΔX，然后在相对坐标中输入ΔX和ΔY即可。

（2）模型设计的相关计算。矢量表示和弯曲角计算如下：

直线段和园弧计算见公式为：

旋转角的计算公式为：∠◇C=arccosAB×BCBC×CD|AB×BC||BC×CD|∠◇D=arccosBC×CDCD×DE|BC×CD||CD×DE|（7）

2 氩弧焊在管子制造中的作用

近年来，氩弧焊在焊接领域的应用非常广泛，工程技术人员通过此项技术可以获得优质焊接接头，常用来焊接有色金属、不锈钢、超高强度钢等材料，尤其是在船舶制造工业中对管子制作发挥的作用非常有效。

氩弧焊技术是在普通电弧焊的原理的基础上，利用氩气对金属焊材的保护，通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成熔池，使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术，由于在高温熔融焊接中不断送上氩气，使焊材不能和空气中的氧气接触，从而防止了焊材的氧化，因此可以焊接不锈钢、铁类五金金属。

氩弧焊具有高效、安全的重要特点，能够在焊接过程中得到致密、无飞溅、质量高的焊接接头；同时，该项技术简单易学，操作方面，大大节省了船舶制造管子制作方面的成本；但是，氩弧焊因为热影响区域大，工件在修补后常常会造成变形、硬度降低、砂眼、局部退火、开裂、针孔、磨损、划伤、结合力不够等缺点，同时氩弧焊与焊条电弧焊相比对人身体的伤害程度要高一些，氩弧焊的电流密度大，发出的光比较强烈，它的电弧产生的紫外线辐射，约为普通焊条电弧焊的5～30倍，红外线约为焊条电弧焊的1～1.5倍，在焊接时产生的臭氧含量较高，对人体健康会造成一定的影响。对此，在加强监管和研究改进的同时，应当选择空气流通的地方进行施工。

[1]杨屹，于 杰，叶全焕，等.舰船模块化设计初探[J].舰船科学技术，2003（5）：3～6.

[2]王永昌，林建荣.管子设计的一种简易方法[J].燕山大学学报，2000（4）：103～105.

[3]雷天觉.《液压工程手册》[M].北京：机械工业出版社，1992.

[4]王军，陈宁，李永旺.管系放样中下料长度精度控制方法的研究[J].华东船舶工业学院学报（自然科学版），2004（3）：43～50.

[5]POURMOVAHED A.Modeling of a hydraulic energy regeneration system-Part II[J].Experiment program Transof the ASME，1992(14)：160 ～165.

[6]樊 丁，等.低碳钢 A-TIG 焊接方法的研究.焊接，2002（2）：16～19.

[7]林三宝，等.TIG焊和PAW焊中活性剂对焊缝熔深的影响.焊接，2002（9）：20～21.

U673

A

1004-7344（2016）25-0231-01

2016-8-19