CN110773845A - 一种船舶上层建筑分段的装焊方法 - Google Patents

一种船舶上层建筑分段的装焊方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及船舶制造技术领域，公开了一种船舶上层建筑分段的装焊方法。该方法包括以下步骤：S1：吊装各围壁片体构件拼接成围壁片体，定位各围壁片体构件；S2：将围壁片体加强材焊接到拼接的围壁片体上，焊接正面各围壁片体构件之间的对接缝；S3：翻转围壁片体，焊接反面各围板片板构件之间的对接缝；S4：吊装各甲板片体构件拼成甲板片体，定位各甲板片体构件；S5：将甲板片体加强材安装到甲板片体上，并定位甲板片体加强材；S6：将围壁片体焊接到甲板片体上，先焊接甲板片体与其加强材的角接缝，再焊接正面各甲板片体构件之间的对接缝；S7：翻转甲板片体，焊接反面各甲板片体构件之间的对接缝。本发明减少了吊运变形和焊接变形，减少了火工工作量，简化了操作工序，提高了生产效率。

Description

一种船舶上层建筑分段的装焊方法
技术领域
本发明涉及船舶制造技术领域，特别是涉及一种船舶上层建筑分段的装焊方法。
背景技术
船舶上层建筑(即上层连续甲板上由一舷伸至另一舷，其侧壁板离船壳板向内不大于4％船宽的围蔽建筑)一般布置有船舶驾驶室、船员住宿区等舱室，其结构通常为板材加横骨架式设计。上层建筑使用的钢板较薄，一般为6～8mm，而分段构件较宽大，其结构片体刚性较弱，在吊运、焊接、堆放过程中容易发生变形，需大量火工进行调平工作。
现有技术中船舶上层建筑施工工序为：先在平台工位上将上层建筑分段围壁、甲板的零部件按构件面朝上(标识有划线及零件信息，便于零件识别及定位)拼装成片体大板并定位焊固定，使用埋弧自动焊或与CO2气体保护焊结合焊接对接缝。焊接是一个加热及冷却极度不均匀的过程，焊后钢板会产生不规则的变形。为减小焊接变形，片体拼板对接缝在焊前通常在两侧放置压铁块进行刚性约束，可抑制对接缝焊后产生的大部分焊接塑性变形，待压铁块吊离后，被压铁块刚性固定的弹性变形还会呈现出来。接下来需将片体板进行第1次吊运翻身进行拼板片体背面焊缝的焊接，由于片体整体刚性较弱，翻身过程会因受力不均产生弯曲变形。两种变形都需进行火工调平。
在甲板、围壁等拼板片体背面对接缝焊接完毕后，需对片体进行第2次翻身，以便进行横梁、扶强材、肋骨、肘板等零件的安装，在进行光板吊运翻身时会同样也会产生较大的吊运弯曲变形。甲板中组立、围壁小组立的立角焊缝普遍采用CO2半自动立向上焊工艺方法进行焊接，在焊接过程中需做横向摆动以避免焊接钢水下淌而影响焊缝成形，摆动焊接会使得角焊缝的焊脚尺寸达6～7mm，比设计尺寸大1～3mm，出现较多过度焊接及带来较多的焊接变形。此外，该焊接方法的焊接热输入较大，高达23KJ/cm，薄板立角焊焊后变形也较严重。这些变形会给后续带来较多的火工操作。
综上所述，现有技术中的船舶上层建筑装焊时围壁片体、甲板片体需两次翻身以及通过大量火工操作防止构件变形，存在工作量大、生产效率低的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种船舶上层建筑分段的装焊方法，以解决现有技术中船舶上层建筑装焊工作量大、生产效率低的技术问题。
本发明的一种船舶上层建筑分段的装焊方法的技术方案是：
一种船舶上层建筑分段的装焊方法包括以下操作步骤：
S1：吊装各围壁片体构件拼接成围壁片体，定位各围壁片体构件；
S2：将围壁片体加强材焊接到拼接的围壁片体上，焊接正面各围壁片体构件之间的对接缝；
S3：翻转围壁片体，焊接反面各围板片板构件之间的对接缝；
S4：吊装各甲板片体构件拼成甲板片体，定位各甲板片体构件；
S5：将甲板片体加强材安装到甲板片体上，并定位甲板片体加强材；
S6：将围壁片体焊接到甲板片体上，先焊接甲板片体与其加强材的角接缝，再焊接正面各甲板片体构件之间的对接缝；
S7：翻转甲板片体，焊接反面各甲板片体构件之间的对接缝。
作为对上述技术方案的进一步改进，在步骤S2中，先焊接立角缝，再焊接平角缝，最后焊接对接缝。
作为对上述技术方案的进一步改进，在步骤S6中，先焊接立角缝，再焊接平角缝，最后焊接对接缝。
作为对上述技术方案的进一步改进，立角缝采用药芯焊丝CO2半自动立向下角焊工艺进行焊接。
作为对上述技术方案的进一步改进，各甲板片体构件的对接缝以及各围壁片体构件的对接缝采用CO2半自动焊接方法进行双面焊。
作为对上述技术方案的进一步改进，采用CO2半自动焊接方法焊接的对接缝具有V形坡口。
作为对上述技术方案的进一步改进，在步骤S1中，在平台工位吊装各围壁片体构件，吊装时使各围壁片体构件面朝上。
作为对上述技术方案的进一步改进，在步骤S1中，通过定位焊定位各围壁片体构件。
作为对上述技术方案的进一步改进，在步骤S4中，在分段胎架工位吊装各甲板片体构件，吊装时使各甲板片体构件面朝上。
作为对上述技术方案的进一步改进，在步骤S4中，通过定位焊定位各甲板片体构件。
本发明的一种船舶上层建筑分段的装焊方法，与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明的船舶上层建筑分段的装焊方法利用片体自带的结构件刚性提高了装焊过程中结构整体刚性，抑制了片体装焊过程中产生的焊接变形，减少了片体吊运变形和焊接变形，减少了火工工作量。同时，本发明的船舶上层建筑分段的装焊方法省去了片体制作过程中的第一次翻板工序，简化了操作工序，提高了生产效率。
本发明的船舶上层建筑分段的装焊方法中对接缝采用V形坡口的CO2半自动焊双面焊工艺，立角焊缝采用CO2半自动立向下焊工艺方法进行焊接，减少焊接量及降低热输入，从而减少焊接导致的变形。
附图说明
图1是本发明的船舶上层建筑分段的装焊方法的流程图；
图2是船舶上层建筑分段结构示意图；
图3是本发明的船舶上层建筑分段的装焊方法的图示；
图4是埋弧自动焊双面焊对接接头焊缝的截面示意图；
图5是混合双面焊对接接头焊缝的截面示意图；
图6是CO2半自动双面焊对接接头焊缝的截面示意图；
图中：1-围壁片体；2-甲板片体；3-围壁片体构件；4-围壁片体加强材；5-甲板片体构件；6-甲板片体加强材；7-埋弧自动焊焊缝；8-CO2半自动焊焊缝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的船舶上层建筑分段的装焊方法的具体实施例，如图1至图3所示，包括以下步骤：
S1：吊装各围壁片体构件3拼接成围壁片体1，定位各围壁片体构件3；
S2：将围壁片体加强材4焊接到拼接的围壁片体1上，焊接正面各围壁片体构件3之间的对接缝；
S3：翻转围壁片体，焊接反面各围板片板构件之间的对接缝；
S4：吊装各甲板片体构件5拼成甲板片体2，定位各甲板片体构件5；
S5：将甲板片体加强材6安装到甲板片体2上，并定位甲板片体加强材6；
S6：将围壁片体1焊接到甲板片体2上，先焊接甲板片体2与围壁片体加强材4的角接缝，再焊接各甲板片体构件5之间的对接缝；
S7：翻转甲板片体2，焊接反面各甲板片体构件5之间的对接缝。
具体的，在步骤S1中，在平台工位，首先将各围壁片体构件3以构件面朝上的方向进行吊装拼板，在坡口内进行定位焊约束以固定各围壁片体构件3，各围壁片体构件3的所有对接缝暂不焊接。接着将所有围壁片体构件3与各围壁片体构件之间对接缝交叉位置的坡口先焊平，也可兼作定位焊，长度约30mm，以避免围壁片体加强材等内部构件安装后出现与对接缝的交叉位置坡口不能连续焊透的现象。
在步骤S2中，将围壁片体加强材4焊接到围壁片体1上，整个围壁片体1在围壁片体加强材4的固定下其自身刚性得以增强，所有焊接变形均会得到一定的抑制。焊接围壁片体加强材4时遵循“先立焊后平焊，先角焊再对接焊”的原则，即先焊立角缝，再焊平角缝，最后焊对接缝。这样做的原因是角焊缝的变形较对接缝的小，可通过角焊缝的刚性约束对接缝的焊接变形。
在步骤S3中，将围壁片体1翻身，焊接围壁片体1背面的对接缝，对接缝在焊接时受到围壁片体加强材4的刚性约束，其焊接变形得以减少。另外，在围壁片体1自带加强结构的约束下，其在翻板吊运过程中也不会出现弯曲变形。
在步骤S4中，在分段胎架工位，首先将各甲板片体构件5以构件面朝上方向进行吊装拼板，在坡口内进行定位焊约束以固定各甲板片体构件5，各甲板片体构件5的对接缝暂不焊接。将甲板片体构件5与对接缝交叉位置的坡口先焊平，长度约30mm，以避免甲板片体加强材6等内部构件安装后出现与对接缝的交叉位置坡口不能连续焊透的现象。
在步骤S5中，将甲板片体加强材6安装到甲板片体2上并通过定位焊约束，整个甲板片体2自身刚性得以增强，此时上层建筑分段也已成形，所有焊接变形均会得到抑制。
在步骤S6中，焊接上层建筑分段内所有部件的焊缝，遵循“先立焊后平焊，先角焊再对接焊”的原则，即先焊立角缝，再焊平角缝，最后焊对接缝。
在步骤S7中，最后将上层建筑分段翻身，焊接甲板片体2背面的对接缝，对接缝在焊接时受到甲板片体2内部构件及各围壁片体1的刚性约束，其焊接变形得以大部分抑制，从而减少焊后的变形量，不会出现较严重的弯曲变形。
本实施例中，甲板片体2以及围壁片体1上的对接缝均采用CO2半自动焊接方法进行双面焊，该方法与传统拼板所用的埋弧自动焊相比并不需要焊前铺设小车行走路轨，且可进行全位置焊接，复杂的施工环境适应性强。另外，CO2半自动焊接方法所用的焊接参数较小，180A焊接电流下焊接电弧也能稳定燃烧，焊接热输入较埋弧自动焊小的多，焊接变形自然小。
参照图4、图5、图6所示，CO2半自动焊焊缝8小于埋弧自动焊焊缝7。CO2半自动双面焊的焊缝更小，减少了无用的焊接量，围壁片体1和甲板片体2上的对接缝的焊接变形则进一步减小。CO2半自动焊接方法的设备较埋弧焊轻巧且可进行全位置焊接，其可适用范围更广，用在上层建筑分段的焊接，其综合效率较埋弧自动焊高。
本实施例中，立角缝采用药芯焊丝CO2半自动立向下角焊工艺方法进行焊接，该工艺方法使用药芯焊丝并用CO2气体进行焊接熔池保护，在产品构件的垂直或近垂直的立向角接缝采用从上至下的方向进行焊接，具有焊接速度快、焊缝成形美观、焊缝尺寸容易控制等特点。另外，药芯焊丝CO2半自动立向下角焊工艺焊接热输入小，构件焊接后的变形很小，特别适合结构板厚在8mm以下的薄板焊接。
在传统焊接应用中，立角缝一般采用立向上的方向进行焊接，立向上焊工艺在焊接角接缝时一般需进行横向摆动才能保证焊缝成形，使得角焊缝的焊脚尺寸达6mm以上。一般上层建筑分段的角焊缝设计尺寸为4～5mm，如采用立向上的焊接工艺方法会存在过度焊接的现象，出现较大的焊接变形。而采用立向下的工艺方法焊接，立角焊的焊脚尺寸可以较好的控制在4～5mm，可以满足设计要求，也可减少过量的焊接影响，焊接变形自然减少；另立向下焊工艺方法的焊接热输入(约7KJ/cm)约为立向上焊(约23KJ/cm)的三分之一，焊接变形自然小得多。
本发明提供了一种船舶上层建筑分段的装焊方法，与现有技术相比，具有下优点：
本发明的船舶上层建筑分段的装焊方法利用片体自带的结构件刚性提高了装焊过程中结构整体刚性，抑制了片体装焊过程中产生的焊接变形，减少了片体吊运变形和焊接变形，减少了火工工作量。同时，本发明的船舶上层建筑分段的装焊方法省去了片体制作过程中的第一次翻板工序，简化了操作工序，提高了生产效率。
本发明的船舶上层建筑分段的装焊方法中对接缝采用V形坡口的CO2半自动焊双面焊工艺，立角焊缝采用CO2半自动立向下焊工艺方法进行焊接，减少焊接量及降低热输入，从而减少焊接导致的变形。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种船舶上层建筑分段的装焊方法，其特征在于：包括以下操作步骤：
S1：吊装各围壁片体构件拼接成围壁片体，定位各围壁片体构件；
S2：将围壁片体加强材焊接到拼接的围壁片体上，焊接正面各围壁片体构件之间的对接缝；
S3：翻转围壁片体，焊接反面各围壁片体构件之间的对接缝；
S4：吊装各甲板片体构件拼成甲板片体，定位各甲板片体构件；
S5：将甲板片体加强材安装到甲板片体上，并定位甲板片体加强材；
S6：将围壁片体焊接到甲板片体上，先焊接甲板片体与其加强材的角接缝，再焊接正面各甲板片体构件之间的对接缝；
S7：翻转甲板片体，焊接反面各甲板片体构件之间的对接缝。
2.根据权利要求1所述的船舶上层建筑分段的装焊方法，其特征在于：在步骤S2中，先焊接立角缝，再焊接平角缝，最后焊接对接缝。
3.根据权利要求2所述的船舶上层建筑分段的装焊方法，其特征在于：在步骤S6中，先焊接立角缝，再焊接平角缝，最后焊接对接缝。
4.根据权利要求3所述的船舶上层建筑分段的装焊方法，其特征在于：立角缝采用药芯焊丝CO2半自动立向下角焊工艺进行焊接。
5.根据权利要求1～4任一项所述的船舶上层建筑分段的装焊方法，其特征在于：各甲板片体构件之间的对接缝以及各围壁片体构件之间的对接缝采用CO2半自动焊接方法进行双面焊。
6.根据权利要求5所述的船舶上层建筑分段的装焊方法，其特征在于：采用CO2半自动焊接方法焊接的对接缝具有V形坡口。
7.根据权利要求1～4任一项所述的船舶上层建筑分段的装焊方法，其特征在于：在步骤S1中，在平台工位吊装各围壁片体构件，吊装时使各围壁片体构件面朝上。
8.根据权利要求1～4任一项所述的船舶上层建筑分段的装焊方法，其特征在于：在步骤S1中，通过定位焊定位各围壁片体构件。
9.根据权利要求1～4任一项所述的船舶上层建筑分段的装焊方法，其特征在于：在步骤S4中，在分段胎架工位吊装各甲板片体构件，吊装时使各甲板片体构件面朝上。
10.根据权利要求1～4任一项所述的船舶上层建筑分段的装焊方法，其特征在于：在步骤S4中，通过定位焊定位各甲板片体构件。
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