大型船舶艉柱分段制作工艺

摘 要：本文主要介绍大型船舶艉柱分段在制作过程中存在的一些问题，并提出了优化改进措施。

关键词：大型船舶；轴毂；尾管；前轴承座；精度控制；焊接

1 前 言

艉柱分段主要由轴毂、尾管和前轴承座三部分组合而成。在现阶段大型船舶建造过程中始终存在着轴毂、尾管和前轴承座安装精度难以控制，焊接质量无法保证的问题，使得分段返工量大，制作周期较长。随着造船行业对坞期不断缩短，分段制作的精度和质量更加显得重要。不断优化、改进分段制作工艺，从分段制作的各个环节控制精度和质量势在必行。

2 分段制作基面及流程

分段以左侧为制作基面，在模板胎架上侧造，制作流程如下：

胎架制作及地面划线轴毂部件上胎定位安装散件吊装尾管部件吊装前轴承座部件首尾端面划 “十字”标记线拉线测量、标记、调整结构装配结构焊接。

3 分段胎架制作工艺

制作胎架是分段制作的第一步，一个良好的胎架不仅可以保证分段的顺利建造，而且在降低劳动强度、改善施工环境、控制分段精度和质量方面起到重要的作用。

本分段胎架采用专用模板胎架形式，选用槽钢和数控切割模板制作。胎架制作前在平整的地面上划出胎架中心线、胎架模板安装地样线，并做好标记；制作时在每道模板安装地样线处设置一档槽钢支柱，支柱间用角钢连接加强固定；胎架支柱完工后根据数控模板上的水平线、中垂线及模板安装地样线定位安装胎架模板（各检验线偏差≤2mm），并做适当的加强固定，形成一个整体的模板胎架；同时在首尾两端立标杆（垂直度偏差≤20mm），并开拉线孔；最后对胎架做精度检验，完成胎架制作。见图1。

4 结构装配及精度控制工艺

艉柱分段的装配难点是控制轴毂、尾管和前轴承座这三个部件的装配精度，即此三个部件的轴中心线重合和分段总长。

4.1 三轴中心线重合工艺

（1）三个部件吊装后，在轴毂尾端面和前轴承座首端面以拉粉线测量的方式标记出水平方向和垂直方向的“十字”标记线，检查确认后打好洋冲标记。见图2。

（2）从轴毂经尾管、前轴承座拉一条钢丝线（见图3），以钢丝线为基准，测量各个部件首尾端面，即A点、B点、C点、D点、E点、F点端面内壁至钢丝线的距离L1、L2、L3、L4（见图3），使用拉码、千斤顶调整轴毂、尾管和前轴承座的相对位置，使L1=L2=L3=L4（L1、L2、L3、L4最大相差≤2mm），即可判断轴毂、尾管和前轴承座轴中心线重合，同时与钢丝线重合。

4.2 分段总长控制工艺

分段的长度由分段理论长度、粗加工余量以及焊接收缩补偿量三部分组成。

（1）对于分段理论长度和轴毂、前轴承座铸件的粗加工余量（分段制作阶段保留）直接在相关图纸上查明；焊接收缩补偿量则根据大量收集、统计及实验的相关数据和以往制作此分段的经验，定为4 mm。

（2）待完成4.1步骤后，测量分段首尾端面中心处A点、F点间的距离，微调各部件，使得AF=分段理论长度+粗加工余量+4 mm焊接收缩补偿量（总长AC公差-2～+4 mm）。

5 分段焊接工艺

5.1 焊前注意事项

焊前检查坡口清洁、定位焊质量，坡口两边30 mm范围内除去铁锈、垃圾等污物。

此外，由于艉柱分段的特殊性，轴毂和前轴承座材质为铸钢，尾管材质为船用钢，因此必须在焊前对焊接区域周边约150 mm范围内进行预热，预热温度控制在100℃～150℃。此项工序是保证焊接质量的关键，见图4。

实际操作中，为使预热区域受热均匀，通常采用在坡口两侧铺上红外线陶瓷片的方式加热，并用温度测量仪全程监控预热区域，保证预热温度在100℃～150℃之间 。

5.2 焊接参数与顺序

焊接采用CO2气体保护焊的焊接方式，焊接参数见表1。

5.3 焊接变形监控

在整个焊接过程中需安排专人每隔10分钟对图3中所示的A点、B点、C点、D点、E点、F点端面内壁至钢丝线的距离L1、L2、L3、L4做测量并与装配时的测量数据做对比，当出现某个数值相差大于±2 mm时，测量人员应立即通知焊工采取措施，调整四段环缝的焊接顺序，及时将焊接变形控制在最小的程度，尤其在2～3层焊接时，需特别注意。

焊接结束后，盖上岩布或玻璃布缓冷。

6 结束语

上述方法注重对分段制作过程的控制，在每一个制作环节上及时的预防和消除问题，提高了分段精度和质量，减少了返工量，缩短了制作周期，在生产实践中产生了很好的效果。

精度和质量是精益化造船模式中两个重要的环节，对其要求也一直在提高。事实证明，不断优化、改进工艺方法，是提高精度和质量的有效途径。

参考文献

[1] 《精益造船模式研究》， 张明华， 中国经济出版社， 2005

[2] 《中国造船质量标准》， 中华人民共和国行业标准， CB/T40002005. 2005