一万吨散货船船体的焊接工艺分析 - 图文

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摘要

Abstract

第一章 船舶焊接技术的发展 ..................................................................................................................... 1

1.1 我国船舶焊接技术的现有成就 ............................................................................................... - 1 - 1.2国外船舶当前的发展情况 ............................................................................................................. 2 第二章 船体概述 .................................................................................................................................... - 3 -

2.1 船型及主要尺寸 ....................................................................................................................... - 3 - 2.2船体材料 ................................................................................................................................... - 3 -

2.3 焊接材料的选择 ............................................................................................................................ 6 第三章 船体结构的焊接工艺要求 ........................................................................................................ - 6 -

3.1焊接顺序的基本原则 ............................................................................................................... - 6 - 3.2 焊接时的一般工艺要求 .......................................................................................................... - 7 - 3.3工艺评定 .................................................................................................................................... - 7 - 第四章 船体中常用的焊接技术 .......................................................................................................... - 8 - 第五章 船舶中接口的焊接工艺分析 .................................................................................................. - 11 -

5.1 船体的分段焊接 ..................................................................................................................... - 11 - 第六章 船体分段的装焊工艺 .............................................................................................................. - 13 -

6.1平面分段的装焊 ..................................................................................................................... - 13 - 第七章 不同材料在船体中的不同应用及船体检测 .......................................................................... - 15 -

7.1船板结构钢的基本属性和在船体中的应用 .......................................................................... - 15 - 7.2锻钢的作用和应用 .................................................................................................................. - 15 - 结 论 ...................................................................................................................................................... - 16 - 参考文献 ..................................................................................................................................................... 18 致 谢 ........................................................................................................................................................... 19

陈成兵：一万吨散货船船体的焊接工艺分析

第一章 船舶焊接技术的发展

从战后10年到20世纪40年代后期，抗拉强度为500Mpa级（HT50钢）和600Mpa级（HT60钢）的调制钢及非调制钢在陆上结构得到广泛应用。然而对于造船业，在此时期除舰艇之外，仅在1936年下水的大西洋航线豪华客轮玛”丽女王号”等上得到应用。这些高强钢的商船也为了降低重心，提高船只的稳定性，在起重柱等部分采用高强钢，但是在船的主体并未采用高强钢，只是采用软钢制成的。到了60年代，载重超过16吨的邮轮，矿石运输船等船只开始建造，为了减轻船的重量开始使用HT50的高强钢。1962年，日本率先采用高强制钢造船体主体结构，建造了矿石船（4.7万吨）[1]。

到60年代后期，成功建成了32万t级邮轮（O/T）,同时不断大型化的散装船中高强度钢也得到了大量的应用。1971年，国际上 统一规定了屈服点强度值为360Mpa和320Mpa级钢材规范。同年47万吨，1973年48万t级邮轮建造成功，在船侧甲板，船底，纵向贯通板、纵向贯通筋板等部分广泛使用了高强钢。例如34万吨的邮轮钢材用量为33000t，起中1/3用了HT50钢。1976年，高强钢，高强钢（HT）使用率降低到30%。 1.1 我国船舶焊接技术的现有成就

我国的船舶建造业上，焊接材料基本上已经实现了国产化，但是其中部分的焊接材料还是需要进口的，例如，埋弧焊丝和焊剂在造船厂中大型平板部分上的应用，药芯焊丝气体焊接工艺，双丝MAG焊丝和特种船舶，如液化气船的建造，化工容器的焊接材料在很大程度上依赖国外供应。高效焊接材料的应用在建造船只的过程中起着非常重要的作用，因此引起了全世界的广泛关注，我们国家正在研究和开发一种新的高效焊接材料。进入新世纪以来，根据中国造船业的需求，高效焊接材料将有更大的发展空间。从发展角度方向，可以有以下几个值得注意的方面：

1) 手工电焊条 向下立焊焊条：与立向上焊相比，向下立效率提高2～3倍。 铁粉焊条：熔敷效率可提高120%～250%，生产效率提高70%以上。 重力焊条：采用高效铁粉焊条(一般直径为Φ8～Φ10mm，长度为580、720、1000mm)。生产效率是常规手工焊的6倍[2]。

2) 气体保护实芯焊丝 我国气体保护实芯焊丝的品种太少(E49-1、E50-6)，以至于在这些方面的发展远远落后于国外，今后应非常重视新品种的开发，同时也应该进一步提高实芯焊丝的工艺性能，防止大量飞溅，成型达到美观的效果。如研制开发的活性实芯焊丝，表面活化处理，并具备防锈、润滑功能等。

3 ) 气体保护药芯焊丝 从发展趋势看，药芯焊丝将是二十一世纪造船企业主要的焊接材料，应用率达到70%以上。焊缝形状的特点，焊接飞溅小，电弧稳定，全位置焊接性能，焊接速度快，生产效率高。因此，大多数国内船厂托盘供应浓缩池气和焊接站。目前的药芯焊丝，无论是质量，数量，品种与国外相比有较大的差距，应大力开发和研究：如自保护药芯焊丝，碱性药芯焊丝，金属粉芯焊丝和药芯焊丝水，耐酸钢，不锈钢，耐热钢，低温钢药芯焊丝等。

4 ) 可持续发展的高效焊材 高效焊接的可持续发展方向是不产生大量的污染，噪声和大量的烟雾，污染空气和环境，产生职业病等。因此，在高性能材料发展的同时，我们必须考虑可持续发展。根据中国的“安全”GB9448-88通量和切割的规定，各类焊接的烟尘

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≤6mg／m3。然而，工厂里的实际焊接部位的烟尘含量超过这一规定，特别是在车间和一个封闭的容器内进行焊接时，如在客舱能达38 ~ 312mg／m3，烟尘碳弧气刨量更大，达到200 ~ 1300mg／m3。但各种焊接消耗品超过健康指南。因此，我们必须减少粉尘含量和开发各种高性能材料。减少飞溅，特别是碱性低氢焊接。金属粉芯焊丝，还可以减少粉尘和飞溅，提高生产力和提高焊接工艺性能。主要是可以提高焊接电弧稳定，飞溅减少。此外，该逆变器可减少飞溅，改善焊缝成形。为保护焊机的健康，焊接站应安装通风，除尘设备，尤其是焊接在密闭容器内进行的[3]。 1.2国外船舶当前的发展情况

1）激光-电弧混合焊接工艺 激光电弧复合焊具有焊接速度快，自动化程度高，焊接热变形小等优点，焊接技术是一项重要的新技术。这项技术已经被广泛的研究和应用。在日本，韩国和欧洲和美国造船场。欧洲的“激光”工程促进了欧洲造船厂的应用，造船激光电弧复合焊接过程中，船舶修理以提高生产效率和产品质量，开辟了一条新的途径来改善工作条件。与12kwco2激光和5mm，8mm数字电源相比，德国梅尔船厂，在12mm和15mm厚钢板上进行了焊接试验。实验结果表明，电弧焊接的激光焊接工艺优于焊接过程的其他综合能力。本厂将以激光电弧复合焊接装置，导线与自动生产线应用于大型船舶配件的实际生产中，焊接20m×20m组件没有转折。目前，该公司已广泛开展对CO2激光焊接工艺的研发。美国海军一直试图找到混合经济实用的激光焊接过程中，他们已经资助了一些研究项目。激光-MIG开展与国家钢铁和造船公司协会合作，美国宾夕法尼亚州立大学的应用研究实验室（laser2gmaw）技术经过3年多的研究和试验，研究船舶焊接线焊接已成功。该项目是在2004十一月推出，是以trumpfhld4506两级泵415kwnd开始的，YAG激光和林肯powerwave455sttgtaw焊机在连续工作电压下工作。2006年初，ARL被用来测试激光焊接。试验结果表明，复合焊接，激光1217mm厚236 / ABCA钢单道焊化学性质和A253管道材料类似。根据ASME规范压力容器无损X光技术焊接试验（RT），拉伸试验和弯曲试验。焊缝两端“针孔”现象，焊接接头的一部分不合格的RT测试，但通过优化可以消除“针孔”现象，所有焊缝的拉伸和弯曲试验都取得成功。2007年，焊接系统的技术由美国船级社的检验项目开发团队带领，正式进入美国造船业[4]。3个月的审核期后，国家钢铁和造船公司已开发出焊管的使用系统，焊接直接用于构建作战后勤补给船管系统。在经济方面，激光电弧复合焊接线可以节省船厂的成本为500000美元。

2）搅拌摩擦焊 搅拌摩擦焊是英国焊接研究所（TWI）在1991个新的固态连接技术发明。与传统的融合焊接相比，搅拌摩擦焊接弧光辐射少，无粉尘，在焊接过程中，飞行的低噪音，和所需的能量只有约20%的传统的焊接方法。采用搅拌摩擦焊技术的造船业起步较晚，但发展前景较好。目前，搅拌摩擦焊主要用于轻金属焊接。我们有发表过很多关于铝合金焊接的论文。美国海军希望海军船舶焊接材料应用搅拌摩擦焊接，如碳钢，不锈钢，钛合金，镍铝青铜。碳钢和奥氏体不锈钢是搅拌摩擦焊研究的主要对象。研究内容包括：技术和先进设备的应用；工具设计，刀具材料；焊接工艺，焊接工艺参数优化的微观结构和力学性能预测。目前，美国海军的搅拌摩擦焊工艺研究更加优化对HSLA-65钢的焊接，首先对6135mm（0125英寸）厚钢板的焊接过程不同，相比于钢板的焊接变形，焊接搅拌摩擦1217mm（015英寸）的水下冲击试验更为重要。总体上，与传统的焊接工艺相比，搅拌摩擦焊的焊接材料变形后由水引起的，抗冲击能力强[5]。美国海军制造技术方案在铝

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合金搅拌摩擦焊接上应用最成功的是先进两栖突击舰。许多日本船厂对搅拌摩擦焊技术产生了极大的兴趣，已经把该技术应用在船舶的建造，于2003十二月正式采用搅拌摩擦焊接厂。三井造船2004将搅拌摩擦焊接（TSL）应用在高速船的上层建筑，两个双搅拌头的焊接。对于搅拌摩擦焊焊接过程中的应用，川崎重工和三井造船提供技术指导在日本海事协会得到了了支持。日本第一艘TSL正式应用搅拌摩擦焊。船已使用多年，具有良好的性能。焊接设备具有很好的疗效，在搅拌摩擦焊接铝，日本日立公司在自主开发生产的镁合金和铜合金船只上取得了较大的成就。日本轻金属公司使用焊接铝蜂窝板、耐海水生产搅拌摩擦焊等方式进行焊接。把宽度的为250mm 大小为1250mm×5000mm铝合金板作为舱壁，因为它焊缝根部和背部光洁度好 。

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第二章 船体概述

2.1 船型及主要尺寸

一万吨散货船体的散货轮，船体主要尺度如下：

船长:160.6m 型宽：20.6m 吃水：8.6m 船体主要部件和主要舱室如下图所示

图2-1船体主要部件和主要舱室

2.2船体材料

船体的主要材料以钢材为主,包括结构钢，铸钢，锻钢和铸铁等. 具体材料及焊接方法的选用见下表:

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表2-1 焊接材料选择

A-E、360、410对接角接 级管子 焊接 焊等 方法 GL2Y A-D、角接对接 试 CJ501FeA32/A36/D32/Z D36 GL3YA-E、铸钢、 CHE58-1 H10 A32/A36 角接 GL-4A-E、铸 J506Fe-1 YH5 A332/A3D32/D 36E36/E32 AWS 321或304等不 Ts-308L A5.4-锈钢与不锈钢 92E3之间焊接 08L-1 6 对接角接 AWS 321或304等不手工电TS-309 A5.4-锈钢与碳钢之弧焊92E3间焊接 （MW08L-1) 6 焊TWE- 丝 711 CO2 SF-71 焊 （co） GL3YSH10 A-E、铸钢 A332/A36D32/ D36E36/E32 A--D A332/A36、 对接 角接 D32/D36、E36/E32 410级管子 J422 GL3 全位置 焊 平焊 全位置 低碳钢专用焊条 全位置 不锈钢专用焊条 GL3YSH10 CO2焊 （CO2) 衬垫 TC-R-A1或JN40 CCS相应等级 全系列 全位置（不包括立向下焊） 平焊、 无线型直板 横焊、 对接 立焊 药芯焊丝

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表2-2 焊接材料选择

CO2焊 （CO2) 衬垫 TC-R-A1JN402 或 CCS相全系列 应等级 A-D、A32/A36/D32/D36 A32/A36D32/D36/E32/E36级与上述钢种相链接 A-E A-B JN410 (R=200) JN501 (14号） 无线型直板平焊、 对接 横焊、 立焊 有限型对接 球扁钢对接 T型角焊接 对接 对接 对接 对接 立焊 平焊 JN601(90度） 垂直气电焊丝DWS-43G或 GL3YV 焊（EG) SC-EG2Cored） 双面埋弧焊丝H10Mn 焊自动焊2(JW-1) 焊剂SJ101 （AW) GL3YM 2YT 焊丝H08A(JW-2)H GL3YM 焊剂LT-431 平焊 平焊 GL3YM 焊接工作焊丝L61 站 焊剂761 2.3 焊接材料的选择

焊接材料的选择 如上表2-1和表2-2所示[6]

1） 表中认可等级2Y、3Y、4Y为高强度钢，认可等级2、3为普通钢使用。高等级可以替代低等级，如3Y可以替代2Y、3Y可以替代2、3.2） 点焊、补焊所使用的焊材要与原焊缝所使用焊材要求一致。吊环焊接必须采用低氢型焊材。3） CHE58-1HANTIAO 、J506Fe-1焊条和SJ101焊剂焊前必须350℃烘干后使用。焊剂LT-431焊剂，焊前必须经过250℃烘干一小时之后方可使用。4） J422、cj50JFeZ、TS-308L、TS-309焊条受潮，则必须经过100摄氏度烘干后使用5） 点焊焊材：有关A23、D32、A36、D36及E36及铸钢的用CHE58-1或J506Fe-1，一般刚强度（A-D、360级管。410级管）用J422.6） 使用中，烘干的碱性焊条应放在100℃保温桶中，不可置于桶外。7） 焊接过程中使用的CO2浓度应该达到99.5%，达不到的应先进行放水、放气处理才可用于焊接。8） 个别不锈钢零部件的点焊及焊接需采用专门的工艺所指定焊材。9） 表中“方法”栏括号中为焊接方法简码。 特殊位置的钢材应用：

（1）A32、A36、D32、D36铸钢间焊接以及与其他焊种焊接 （2)0.5L区舷侧列板与主要甲板T型接头开坡口全熔透角焊 （3）船台大合拢环形对接缝，大合拢口纵向板或桁材的对接 （4）艏柱与桅柱及艏部冰区加强外板的焊接。

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（5）主机底的焊接以及与其连接构件的焊接。

（6）船口围腹板与主甲板、舱口与面板的焊接及起重吊环

第三章 船体结构的焊接工艺要求

3.1焊接顺序的基本原则

船舶建造过程中，为了降低船体结构的变形和应力，正确选择和严格遵守焊接顺序，是保证焊接质量的重要措施。由于船体结构复杂，各种类型的结构是不一样的，所以焊接的顺序是不同的。船体结构的基本原理的焊接顺序是：（1）船体，甲板连接，一般应先焊横向焊缝（短焊缝后），纵向焊缝（长焊缝）。（2）如同时对接焊缝和角焊缝的焊缝应先焊角件。在和平的焊接，应先焊立焊，焊接后，焊接板。（3）的总截面和角焊缝接头附近，安装应无焊接预留200 ~ 300毫米，以利船台装配对接，分割，完全关闭后焊。否则，不能保证装配质量关，焊接质量会下降。（4）手工焊时长度= 1000毫米连续焊接，≥1000mm分段退焊或反向使用1000毫米的焊接方法。（5）对称中心线对称双焊机焊接构件。（6）在结构和多层焊接厚板单元，接收收缩，单层焊接薄后。多层焊，每一层的最佳焊接方向是相反的，每一层的焊接接头应相互错开。由于焊接残余应力和裂纹很容易，在这一点上，如果焊接接头裂纹。（7）更为刚性连接，如三维分割的对接焊缝（俗称接头），焊接断裂无法处理，应努力尽快完成。（8）直立，纵缝焊接板没有焊接，在底板的总截面，端板和甲板。的交界处附近的对接焊缝和焊接的框架。焊接接头，连接片组成，板和甲板[7]。（9）全船或飞机的分割和立体分段施工，焊接从中心向周围结构的晶格对称性。

图3-1 船体模型图

船体焊接时焊缝堵漏工艺措施，常用方法有： （1）双层底分段内的海底阀箱、污水井、测深仪舱、计程仪舱等要求水密的舱室其周围贯通构件应开堵漏孔； （2）双层底分段内的水密肋板尤其两舷呈尖角型的区域，除了焊双面连续角焊缝外，在内底边板边缘的水密肋板位处应开堵漏孔，以便焊接时，在孔内将内底板厚度堆焊堵漏； （3）外板纵缝若为衬垫焊，如果纵缝里面设有水密舱壁，则其水密舱壁两侧的衬垫不得垫至舱壁，应留空一层垫板板厚的空隙，以便水密舱壁两侧能通焊堵漏； （4）尾轴支架等船体附件若支脚伸入船体又装焊在水密舱壁上，则外板上的覆板应在水密舱壁位置处间断，以便在间

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断处堆焊堵漏。

3.2 焊接时的一般工艺要求

（1）坡口加工，部件的装配序列，定位精度和装配间隙应按照批准的程序的要求，并应避免强制组装，以减少应力分量。如果焊缝坡口组装间隙过大或必要的校正，对校正方法的验船师同意。（2）焊缝区域的铁锈，氧化皮，油污等杂物应清除干净，保持清洁和干燥。（3）底漆的钢材，如焊接底漆之前未能清除，应证明该底漆具有对焊接质量无不良影响，且要经船级社。（4）焊接应在开放的领域进行时，湿风或冷，与焊接区的协议提供足够的住房和保护措施。应考虑适当的预热和焊接在下列情况下（或）缓慢冷却的措施，防止焊件产生太大的压力差或①组织：施工环境温度低于0℃；碳当量的CEP材料超过0.45%，考虑焊后热处理；结构刚度太大，厚的面板或焊接段较短。（5）定位焊应尽可能降低，定位焊缝应具有足够的高度。根据CCS长度的规定，钢的强度，应不小于30mm；对于高强度钢，应不小于50mm。定位焊接质量应作为焊接焊缝质量相同。放置在清洁的焊接缺陷。（6）担任船体焊接的焊工，必须按照相应的船级社（如BV，GL，ABS，LR，DNV等）的规则检查（包括定位焊工），并获得证书；（7）为了保证焊透和避免产生弧坑等缺陷，在埋弧焊焊缝两端应安装引弧和熄弧板。引弧与熄弧板的尺寸，最小为150×150毫米，厚度与焊件相同； （8）所有对接焊缝（包括T型构件的面板、腹板）正面焊好后，反面必须碳弧气刨清根，未出白的焊缝不得焊接； （9）缺陷未补，不上船台。分段建造产生的焊接缺陷和焊接变形，应修正和矫正完毕后，再吊上船台；（10）焊条、焊剂等材料的烘焙、发放应按有关技术要求严格执行，一次使用不得超过4小时，而且回收烘焙允许重复二次；（11）在焊接时，不允许在角落里或交叉的弧或弧的焊缝，焊缝应避免交叉焊缝。弧应在坡口焊缝边缘弧，是严格禁止的。由于弧，停止时所有的缺陷，这些缺陷如在大应力部位产生，容易留下安全隐患；（12）定位电极组件的使用必须是同一类型的电极焊机。在焊接过程中，焊接接头开裂遭遇定位，偏移量超过标准要求，必须修改焊前。如果间隙过大，可用于焊接坡口，和使用过程中的临时支撑。不要阻塞电极或裁切废料如灌装金属材料。很容易造成假焊，未熔合；（13）在临时焊缝，焊缝的去除，焊缝缺陷的位置，焊疤和清理，不损伤母材；（14）焊缝边缘应填坑，为了防止电弧裂纹。多道焊，先下焊接，应在清除焊渣（15）如果全熔透对接焊缝由于其结构和不能回焊，验船师同意允许经验，加上一个固定的平板对接焊[9]。 3.3工艺评定

造船规范中明确规定下列结构和构件必须使用低氢型焊条： （1）船体大合拢时的环形对接缝和纵桁材对接焊缝（2）具有冰区加强级的船舶，船体外板端接缝和边接缝.（3）桅杆、吊货杆、吊艇架、系缆桩等承受强大载荷的舾装件及其它所有承受高应力的零部件（4）要求具有较大刚度的构件，如首框架、尾框架、尾轴架等及其与外板和船体骨架的接缝； （5）主机基座及其相连接的构件； （6）当焊接高强度钢或碳当量大于0.41%钢材时，建议采用低氢型焊接材料。

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第四章 船体中常用的焊接技术

不同的焊接方式要分别运用在不同的焊接部位，一万吨散货船体的焊接工艺要针对在不同的服役条件下应用，大型的商用船只主要应用一下几种焊接方式以及他们优缺点的对比：

1）手工高效电弧焊 它是采用焊条药皮内含有一定量的铁粉，借助一定的工艺装置进行半自动焊接[10]。 ①铁粉焊条手工电弧焊 这种方法是在药皮内加入一些铁粉，提高熔敷效率，是单位时间所得到的焊缝金属量增加。根据药皮内铁粉的含量，其熔敷率在100%-180%之间，然而普通焊条的熔敷率仅为60%左右。实施焊接时以均匀的直线运条法为主，最适宜于较大的焊脚高度的平角焊。

②下行立角焊 一般情况下立角焊均由上下焊接，为防止熔融金属下流需要采用较细的焊条直径和较小的焊接电流，并以一定的运条技术才能进行焊接，生产效率低。下行立角焊则是采用一种专用的下行焊条，由于焊接过程中熔渣较少，其粘度和表面张力比普通焊条大，不易下淌，故而能由下向上焊接。下行焊工艺简单，操作容易，焊条运行时尽可能短的的电弧，匀速直线向下，电弧不做横向移动，适用于焊缝厚度较小，焊缝强度不高的角焊缝。

③重力焊 它采用熔敷系数较大的铁杆粉焊条和滑轨式装置使用手工焊上实现机械化。其特点是操作方便。其工作原理是借助焊条和焊钳自身的重力而沿着滑轨下滑，从而自动维护稳定的电弧。当焊条焊完时，滑轨下的一个弯头使焊钳翻转，自动熄灭，结束焊接过程。重力焊适用于水平位置长脚焊缝的焊接，如T型材，肋板加强材、船体双层分段角焊缝。

④手工衬垫单面焊接 在焊缝背面防止以简易的城店，已达到单面焊双面的目的。衬垫是中间有凹槽的陶瓷块，用压敏胶与钢板紧贴。

2） 单面埋弧焊 在普通埋弧焊的基础上，对接面衬托某种衬垫，正面采用较强的焊接参数（主要是焊接电流），将焊接一次焊头，冷却凝固后正面焊缝同时形成。此法大大形成了工件吊运翻身，碳刨清根、封底焊等特别是在船体建造中，不能翻身的部位取消了仰焊，改善了劳动条件。焊接速度快，生产效率明显提高。用于单面埋弧焊的衬垫种类，目前在船厂中使用较多且较成熟的焊剂铜衬垫和纤维耐火衬垫。

3） 电阻焊 阻焊是攻坚组合后通过电极施加压力，利用电流流过街头的的接触面及临近区域产生的电阻热电进行的焊接方法，焊接的热源是电阻，焊接时需要施加压力，由于热量集中，加热时间短，顾热影响区小通常焊后不需要矫正或热处理工序。操作简单生产率高，在大批量生产中可以与其他制造工序一起编到组织生产线上去焊接成本较低。 根据板厚不同，可采用单丝、双丝、多丝等焊接方法一般板厚＜14mm时采用单丝，＞14mm时采用双丝或多丝焊。多丝位置采用纵向排列，对准焊缝中心[11]。

为保证单面埋弧焊背面焊缝的形成质量，通常在拼版接缝背面采用2中不同的衬垫方式焊剂铜垫埋弧焊 在紫铜垫上敷放一层焊剂，高出铜垫面2-3mm，利用充气软管的压力把焊剂铜垫压紧在钢板的接缝背面，正面进行埋弧焊，达到正、反面焊缝同时形成。这种方法适用于内场固定工位的拼板焊，特别适应于船体建造中平面分段生产流水线上的焊接

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工位。

铜衬垫的作用是将其上面的焊剂紧贴在焊缝的背面，在较大的焊接电流作用下，既保证焊透又能组织熔融金属外溢，形成有一定余高的背面焊缝。钢板在焊接过程中会产生变形，同时衬垫装置顶端也会使钢板变形，薄板变形更为严重。这影响了衬垫与钢板接缝反面的紧贴。因此必须将拼焊的钢板紧固在平台上，使其保持平直。按不同的紧固方式，由电磁平台式和压力压架式紧固。

焊剂垫埋弧焊 又简称RF法 在拼版接缝背面安装一个橡皮做的U型槽，槽内放焊剂，利用钢板自重和充气软管上顶力将橡皮槽内的焊剂紧贴在钢板接缝背面如图4-1所示

图4-1 焊剂垫埋弧焊

纤维耐火衬垫埋弧焊（FAB法） 在拼版接缝背面衬托耐火纤维衬垫，正面采用埋弧焊，达到单面焊成双面，如图，这种方法适用于船体建造中分段平直拼版接缝和船台合拢时甲板，内底板搭接缝的焊接。衬垫的两边粘贴带使衬垫贴在钢板上，玻璃纤维布使衬垫有一定的软度和弹性，以保证衬垫与钢板紧贴，有助于改善焊缝形成。特殊固体焊剂是衬垫的主要组生物，耐火材料层起隔热作用，防止下面的纸质材料烧损。

焊接时，面板与腹板间的角焊缝一般为双面交错间断焊，采用手工电弧焊完成。特殊情况下，亦有单面或双面连续焊的，小于2可直接采用直通焊，大于2m的可采用分中向两头施焊，大于5m的，可采用跳焊法，采用CO2气体保护焊，由于焊接变形小，可不受此限制。如果宽腹板上有扶强材，则须将腹板与面板装焊完后，再焊接扶强材与腹板的连续焊缝。

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图4-2 纤维耐火衬垫埋弧焊

4）CO2气体保护半自动焊 它的特点是电流密度大，焊接速度快，而且电弧较集中熔深大 熔敷效率高，除此之外，它还有降低焊接材料和电能消耗少的有点，但是抗风能力差，焊接材料主要是焊丝和保护气体，焊丝采用含有锰硅脱氧剂的H08Mn2SiA，其实芯焊丝和药芯焊丝。CO2其纯度不低于99.5%。含水量不超过0.005%。CO2其流量的大小直接影响保护效果，对船体场外焊接的影响较大。流量过小，对熔池的保护效果不够，易产生气孔等缺陷；流量过大，焊接熔池受到的吹力增大，冷却作用加强，会导致保护气体紊乱，使周围气体卷入，反而降低了保护的效果。

5） CO2气体保护半自动衬垫单面焊 在拼版接缝或角接缝背面衬托陶瓷衬垫，在正面采用CO2气体保护半自动焊接打底，以达到焊缝背面成型，而后逐层焊在慢坡口，这种方法适合于平、立、横焊位置特别在船体建造中，可减少在舱室内焊接量，改善了劳动条件，提高了生产效率。衬垫采用硅或硅氧化物作为主要原料，另外加入防氧化剂、脱渣剂和助溶剂。板厚大于10mm时宜开V型坡口，使其角度根据板厚变化而不同，钢板越厚，坡口的V型角要减少，但要保证焊枪、喷嘴进入焊接缝，焊丝伸出长度不能过长。

6） 特殊区域和钢种的焊材选用[12]

以下材料若采用手工焊必须用低氢高强度钢焊条；若采用CO2焊，则采用TWE-711或者是SF-71。

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第五章 船舶中接口的焊接工艺分析

5.1 船体的分段焊接

在船体建造中，为了减少船体结构的变形和内应力，必须正确选择和演这个遵守焊接顺序。虽然各种类型的船体结构不一样，但是焊接顺序是基本相同的，起重选择原则如下：

外板、甲板、内底板等拼版对接缝，一般应该先横向焊缝，后向纵向焊缝。如拼版接缝中有交叉焊缝，应该按照如图5-1所示的焊接顺序： 3 1 1 1 2 1 图5-1船体的焊接顺序

构建中如同时存在交结缝和对接缝，则应先焊对接缝，后焊交接缝。同时存在立缝焊，后焊平缝焊见图5-2段构架两侧航材的角缝焊。需要留出300 毫米不焊。

图5-2平面分段焊接图

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图5-3平面分段焊接图

船台大合隆对接后在焊。T型或工字部件组装时，角焊缝两侧对接应留出350毫米不焊，后焊角缝焊。分段构件焊接时，应从结构中央向左右级前后对称焊开法具有对称的结构，最好由双数焊工采用对称焊接同时对焊，见图5-3焊接分段图。

立体分段 它由几个平面分段组合而成。下面以底边水仓立体分段为例叙述组焊接顺序。底边水仓是有外底板、斜侧板2个平面分段和纵骨架、肋板组成。先在台架上采用埋弧焊分别焊成3个平面分段，然后将斜怕昂办平面分段成放在胎架上作基面，装上纵骨、肋板等，并定焊定位。再装上外底板和舷侧板。所有焊缝采用手工电焊或者CO2半自动焊接方法焊接。也可以先焊接斜旁板的平角缝，待转圆板安装后，采用CO2半自动单面焊接方法焊接2条纵向对接焊缝。再将外底板和舷侧板2个平面分段线后反转成平面位置，与之连接的骨架成平角焊位置，这样可以提高焊接效率。

双层底分段 由外底板、内底板、纵横版、纵骨架及肋板等组成。10000吨双层底由于重量太大，将其分成左右两半，然后组焊。或者将两半吊上船台后在组焊。双层底分段构件焊接时，为了减少双层底分段翻身，大多采用倒装法。就先将内底板铺在胎架上，采用散拼法或顶拼法。散拼法是在胎架上将各平板装配后采用埋弧焊焊接，其反面焊缝待整个分段翻身后在采用埋弧焊封底。预拼版是在内场将各个平板采用埋弧焊或者是双面埋弧焊焊接法，将肋板、桁板及纵谷装到地板上，进行立角焊和双配焊，最后盖上外底板。外底板的纵向接焊，通常的时候焊工进行手工仰焊，然后背面进行刨槽后进行埋弧焊封底。为了提高焊接生产率和减轻焊工劳动强度，可采用CO2单面称底焊、单面衬底焊或CO2单面衬底埋弧焊。焊接结束后，安装吊环，并在反面构架出进行加强焊后，将分段翻身，焊接外板与构架的平角焊。

平面分段 包括平面舯底体傍分段、隔舱壁分标段，平台甲板分段等。其焊接方法和顺序是：平板对接缝可采用单面埋弧焊（FCB法或RF发）或双面埋弧焊，然后安装桁材，采用铁粉焊条或重力焊条焊接，最后安装纵谷才，采用下行条焊接角缝， 再用铁粉焊条手工电弧焊或CO2半自动焊方法焊接平角缝。

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第六章 船体分段的装焊工艺

6.1平面分段的装焊

平面分段——甲板分段的装焊工艺 甲板分段由甲板板、横梁、强横梁、甲板纵桁、舱口围板等组成，甲板分段的型线虽是双曲度的但较平坦，因此甲板分段的装配工作比其他分段简单些。 （1）制造胎架 胎架采取平切基准面，可用简便的支柱式胎架，而钢板较薄的甲板分段以采用框架式胎架为宜。甲板分段胎架是取甲板的梁拱和脊弧形状而制成的。甲板分段采用倒装法制造。 （2）拼甲板板 甲板分段的甲板板拼装有两种方法：一种是较薄的钢板在平台上先行拼妥或部分拼妥，焊接采用单面焊双面成型的自动焊，然后再吊上甲板胎架；另一种是将较厚的钢板吊在胎架上进行甲板板的拼接，其方法与前述拼板相似。 （3）纵横骨架画线与安装 甲板分段的画线与底部分段相同。因甲板分段是倒装，故需注意骨架的左右位置应与图中相反。纵横骨架的安装可采用分离装配法。若分段是纵骨架式结构，可先装纵向构件，焊接后再装焊横向构件；若分段是横骨架式结构，则先装横向构件，焊接后再装焊纵向构件(见图6-1a)。分段钢板较薄时(6mm以下)，宜采用放射装配法，即纵横骨架的装配交叉进行，待全部骨架装配完成后，再进行焊接。因为钢板较薄，若主向构件装妥即焊，则薄板的焊接变形较大，给后面装配交叉构件带来一定的困难。

a）安装横梁与甲板纵骨

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b)安装舱口端梁与平宽板横梁

c）安装舱口围板与甲板

图6-1甲板分段的安装

在装配过程中，甲板舱口处的肘板应在舱口围板插人前先装，否则安装较困难(见图6-1b)。另外，舷边的梁肘板如果在甲板分段上安装时，不应焊接，仅作临时定位，只要吊装翻身阶段不致跌落即可(见图6-1c)，因为船台装配时，如果梁肘板与舷侧分段的肋骨无法对齐，还可略为借对，即方便调节。

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第七章 不同材料在船体中的不同应用及船体检测

7.1船板结构钢的基本属性和在船体中的应用

钢是钢结构的一个小分支，它是船舶的大型高速运转、造船和航运成本的源动力。现在的船体结构钢分为普通强度和高强度船板钢结构。以不断创新的手段，现代冶金轧制理论和冶金设备控制的发展，与其他系列钢作为一种新开发的船板钢。表现在强度及韧性级别的提高。

除了满足标准的必要条件的船板钢，也有强度韧性储备，比强度的适宜性，韧性和塑性，焊接性和良好的加工性能和适用性。 7.2锻钢的作用和应用

更大的设计灵活性。这种设计有与对铸件形状和大小有最大的选择自由度，尤其是复杂的形状和空心部分，而且钢铸件可以由核心铸件的独特工艺制造。成型容易，容易改变形状，可以迅速根据生产产品可以提供快速响应和缩短交货时间的图纸。2个最强的冶金制造柔性和化学成分的变化，你可以选择不同的组织结构，以满足项目的不同需求。不同的热处理工艺可以选择机械性能，也可以使用一个大范围的这一性质，提高焊接性能和加工性能。提高整体结构强度由于可靠性高，加上轻量化设计和更短的交货时间，可以提高价格和经济方面的竞争优势。体重变化小钢铸件4范围内，可能只有10克，和大型铸钢件达到几吨，几十个甚至几百吨。

船用锻钢件一般较多的应用在舵杆舵稍及中间轴舵轴螺旋桨轴和曲轴中。

对焊接缺陷的检验方法对船舶船体强度和密封性，采取什么样的方法主要是基于产品的技术要求和本条例的有关规定，无损检测方法是常见的外观检查，密封性试验和无损检测，视觉检测是检测质量通病的梯度可以焊缝表面咬，孔隙度，熔渣的发现方法，焊接裂纹的陨石坑的重叠和焊缝尺寸和形状不符合实验要求的缺陷密度是一种船体压实度的试验方法，根据船体结构的不同部分实验，采用气动冲洗灌溉真空或没有渗透测试磁粉探伤超声波无损检测缺陷检测和辐射的破坏性试验的检测方法是机械方法在焊接接头的金属块的一部分使用的实验方法，加工成的形状和尺寸的规定，并特别在一起破坏性试验，根据试验结果，可以了解焊接接头的性能和焊接过程的内部缺陷，正确判断。

在生产周期较长、工件尺寸较大、多层焊或化学清洗后又沾污时通常采用机械清理。通常是有机溶剂擦表面脱脂，然后用小直径不锈钢钢丝刷、钢丝刷、铜丝刷，直至金属光泽停止。与普通砂纸或砂轮通常不使用，以防止在磨削残留在金属表面的砂过程，进入焊接熔渣在焊接缺陷的熔池。

焊丝和工件经过清理和清洗后，由于待放时间的问题，又会重新产生氧化膜。因此，要在清理后的4h内进行焊接，必要时可对焊丝和工件进行重新清理。

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结 论

从船体的构造，用途，服役条件进行了综合分析，选择了结构钢，铸钢，锻钢和铸铁这些材料进行建造，在设计的过程中用到手工高效电弧焊、单面埋弧焊 、 电阻焊 、纤维耐火衬垫埋弧焊了这些焊接技术，在焊接过程中应该注意船台大合拢环形对接缝，大合拢口纵向板或桁材的对接。锚唇、锚机基座、锚闸、吊臂架、吊杆等受力件的焊接。船口围腹板与主甲板、舱口与面板的焊接起重吊环这些地方的特殊服役条件下应达到的力学性能，最后对船体的质量进行全面的检测。船舶焊接是一项繁重而复杂的工作，在焊接过程中问题层出不穷，要一步一个脚印，任何地方都不得马虎。

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参考文献

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致 谢

通过本次的毕业论文设计，我非常熟悉的掌握了散货船体的构造及一系列的焊接技术，特别是一些先进的焊接方法，例如纤维耐火衬垫埋弧焊（FAB法），深深地领悟到科技创新对一个公司企业的重要性，上升到一个国家创新是第一生产力，企业的良好发展，必须依赖于顶级的技术和可持续的发展理念，通过此次的动手操作深感搞创作，做学术的艰难，深深地感觉到老师的辛苦和奉献的伟大，在杨老师循循善诱和殷切的指导之下，经过了反复修改，终于完成了这次毕业设计的任务，希望在以后的工作和学习中有机会运用到此知识，让学校里学到的东西真正变成现实

在此由衷感谢答辩组的各位老师对我的指导和教诲，这让我认识到自己在某些方面的不足。我也在努力地积蓄着力量，尽自己的微薄之力回报母校的培育之情，争取为社会贡献出自己的一份力量。

签名：

日期：2014-6-1

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