试谈造船的主要工艺流程模板.doc

n

n

钢材预处理在号料前对钢材进行矫正,除锈和涂底漆工作.船用钢材常因轧制时压延不均,轧制后冷却收缩不匀或运输,储存过程中其
钢材预处理

在号料前对钢材进行矫正,除锈和涂底漆工作.船用钢材常因轧制时压延不均,轧制后冷却收缩不匀或运输,储存过程中其它原因影响而存在多种变形.为此,板材和型材从钢料堆场取出后,先分别用多辊钢板矫平机和型钢矫直机矫正,以确保号料,边缘和成型加工正常进行.矫正后钢材通常先经抛光除锈,最终喷涂底漆和烘干.这么处理完成后钢材即可送去号料.这些工序常组成预处理自动流水线,利用传送滚道和钢料堆场钢料吊运,号料,边缘加工等后续工序运输线相衔接,以实现船体零件备料和加工综合机械化和自动化.

放样和号料

船体外形通常是光顺空间曲面.由设计部门提供用三向投影线表示船体外形图,称为型线图,通常按1:50或1:100百分比绘制.因为缩尺比大,型线三向光顺性存在一定误差,故不能按型线图直接进行船体施工,而需要在造船厂放样台进行1:1实尺放样或是1:5,1:10百分比放样,以光顺型线,取得正确型值和施工中所需每个零件实际形状尺寸和位置,为后续工序提供必需施工信息.船体放样是船体建造基础性工序.

号料是将放样后所得船体零件实际形状和尺寸,利用样板,样料或草图划在板材或型材上,并注以加工和装配用标识.最早放样和号料方法是实尺放样,手工号料.20世纪40年代初出现百分比放样和投影号料,即按1:5或1:10百分比进行放样制成投影底图,用对应低倍投影装置放大至实际尺寸;或将投影底图缩小到1/5～1/10摄制成投影底片,再用高倍投影装置放大50～100倍成零件实形,然后在钢材上划线.百分比放样还可提供仿形图,供光电跟踪切割机直接切割钢板用,从而省略号料工序.投影号料虽在手工号料基础上有了很大改善,但仍然未能摆脱手工操作.

60年代初开始应用电印号料,即利用静电摄影原理,先在钢板表面喷涂光敏导电粉末,进行正片投影曝光,经显影和定影后在钢板上显出零件图形.适适用于大尺寸钢板大型电印号料装置采取同时连续曝光投影方法,即底图和钢板同时移动,在运动过程中连续投影曝光.适适用于小尺寸钢板小型电印号料装置,则在钢板上一次投影出全部图形.这种号料方法已得到较广泛应用.

伴随电子计算机在造船中应用,又出现数学放样方法.即用数学方程式表示船体型线或船体表面,以设计型值表和必需边界条件数值作为原始数据,利用计算机进行反复校验和计算,实现型线修改和光顺,以取得正确光顺和对应投影点完全一致船体型线.船体每条型线全部由一个特点数学样条曲线方程表示,并可经过数控绘图机绘出图形.数学放样可取消传统实尺放样工作,还可为切割和成形加工等后续工序提供控制信息,对船体建造过程自动化含相关键作用,是造船工艺一项关键发展.

船体零件加工

包含边缘加工和成形加工.边缘加工就是根据号料后在钢材上划出船体零件
实际形状,利用剪床或氧乙炔气割,等离子切割进行剪割.部分零件边缘还需要用气割机或刨边机进行焊缝坡口加工.气割设备中光电跟踪气割机能自动跟踪百分比图上线条,经过同时伺服系统在钢板上进行切割,它可和手工号料,投影号料配合使用.采取数控气割机不仅切割精度高,而且依据数学放样资料直接进行切割,可省略号料工序,实现放样,切割过程自动化.

对于含有曲度,折角或折边等空间形状船体板材,在钢板剪割后还需要成形加工,关键是应用辊式弯板机和滚压机进行冷弯;或采取水火成形加工方法,即在板材上按预定加热线用氧-乙炔烘炬进行局部加热,并用水跟踪冷却,使板材产生局部变形,弯成所要求曲面形状.对于用作肋骨等型材,则多应用肋骨冷弯机弯制成形.伴随数字控制技术发展,已使用数字控制肋骨冷弯机,并进而研制数字控制弯板机.船体零件加工已从机械化向自动化进展.

船体装配和焊接

将船体结构零部件组装成整个船体过程.普遍采取分段建造方法,分为部件装配焊接,分段装配焊接和船台装配焊接3个阶段进行.

①部件装配焊接:又称小合扰.将加工后钢板或型钢组合成板列,T 型材,肋骨框架或船首尾柱等部件过程,均在车间内装焊平台上进行.

②分(总)段装配焊接:又称中合拢.将零部件组合成平面分段,曲面分段或立体分段,如舱壁,船底,舷侧和上层建筑等分段;或组合成在船长方向横截主船体而成环形立体分段,称为总段,如船首总段,船尾总段等.分段装配和焊接均在装焊平台或胎架上进行.分段划分关键取决于船体结构特点和船厂起重运输条件.伴随船舶大型化和起重机能力增大,分段和总段也日益增大,其重量可达800吨以上.

③船台(坞)装配焊接:即船体总装,又称大合拢.将船体零部件,分段,总段在船台(或船坞)上最终装焊成船体.排水量10万吨以上大型船舶,为确保下水安全,多在造船坞内总装.

常见总装方法有:

以总段为总装单元,自船中向船首,船尾吊装称总段建造法,通常适适用于建造中小型船舶;

先吊装船中偏尾处一个底部分段,以此作为建造基准向船首,船尾和上层吊装相邻分段,其吊装范围呈宝塔状称塔式建造法;设有2～3个建造基准,分别以塔式建造法建造,最终连接成船体称岛式建造法;

在船台(或船坞)末端建造第一艘船舶时,在船台前端同时建造第二艘船舶尾部,待第一艘船下水后,将第二艘船尾部移至船台末端,继续吊装其它分段,其至总装成整个船体,同时又在船台前端建造第三艘船舶尾部,依这类推,这种方法称为串联建造法;

将船体划分为首,尾两段,分别在船台上建成后下水,再在水上进行大合拢称两段建造法.

多种总装方法选择依据船体结构特点和船厂具体条件而定.

船体装配和焊接工作量,占船体建造总工作量75%以上,其中焊接又占二分之一以上.故焊接是造船关键性工作,它不仅直接关系船舶建造质量,而且关系造船效率.

自20世纪50年代起,焊接方法从全手工焊接发展为埋弧自动焊,半自动焊,电渣焊,气体保护电弧焊.自60年代中期起,又有单面焊双面成形,重力焊,自动角焊和垂直焊和横向自动焊等新技术.焊接设备和焊接材料也有对应发展.因为船体结构比较复杂,在难以施行自动焊和半自动焊位置仍需要采取手工焊.

结合焊接技术发展,自60年代起,在船体部件和分段装配中开始分别采取 T型材装焊流水线和平面分段装焊流水线.

T 型材是组成平面分段骨架基础构件.平面分段在船体结构中占有相当比重,比如在大型散装货船和油船上,平面分段可占船体总重50%以上.

平面分段装焊流水线包含多种专用装配焊接设备,它利用输送装置连续进行进料,拼板焊接和装焊骨架等作业,能显著地提升分段装配机械化程度,成为现代造船厂技术改造关键内容之一.世界上有些船厂对批量生产大型油船立体分段也采取流水线生产方法进行装焊和船坞总装.

船体总装完成后必需对船体进行密闭性试验,然后在尾部进行轴系和舵系对中,安装轴系,螺旋桨和舵等.在完成各项水下工程后准备下水.

船舶下水

将在船台(坞)总装完成船舶从陆地移入水域过程.船舶下水时移行方向或和船长平行,或和船长垂直,分别称为纵向下水和横向下水.下水滑道关键为木枋滑道和机械化滑道.前者依靠船舶自重滑行下水,使用较普遍;后者利用小车承载船体在轨道上牵引下水,多用在内河中小型船厂.

纵向下水之前先将搁置在墩木上船体转移到滑板和滑道上,滑道向船舶入水方向有一定倾斜.当松开设置于滑板和滑道间制动装置后,船舶因为自重连同滑板和支架一起滑入水中,然后靠本身浮力飘浮于水面.为降低下滑时摩擦阻力,在滑板和滑道之间常涂上一定厚度下水油脂;也可用钢珠替换下水油脂,将滑动摩擦改为滚动摩擦,深入降低摩擦力.

在船坞内总装船,只要灌水入坞即能浮起,其下水操作比在船台下利用滑道下水简单和安全得多.

下水意味着船舶建造已完成了关键性,关键工作.按传统习惯,大型船舶下水常举行盛大庆贺仪式.

码头安装(设备和系统安装) 船舶下水后常是靠于厂内舾装码头,以安装船体设备,机电设备,管道和电缆,并进行舱室木作,绝缘和油漆等工作.码头安装包含工种很多,相互影响也较大.而伴随船舶设备和系统日趋复杂,安装质量要求也不停提升,故安装工作直接关系下水后能否快速试航和交船.

为了缩短下水后安装周期,应尽可能将上述安装工作提前到分段装配和船体总装阶段进行,称为预舾装.将传统单件安装改为单元组装,也可大大缩短安装周期,即依据机舱和其它舱室设备部署和组成特点确定安装单元组成程度,如主机冷却单元可包含换热器,泵,温度调整器,带附件相关管道和单元所必需电气设备.在车间内组成安装单元,然后吊至分段,总段或船上安装,这么可使18～25%安装工作量由船上提前到内场进行,能使船上安装周期缩短15～20%.

系泊试验和航行试验

在船体建造和安装工作结束后,为确保建造完善性和多种设备工作可靠性,必需进行全方面而严格试验,通常分为两个阶段,即系泊试验和航行试验.

系泊试验俗称码头试车,是在系泊状态下对船舶主机,辅机和其它机电设备进行一系列实效试验,用以检验安装质量和运转情况.系泊试验以主机试验为关键,检验发电机组和配电设备工作情况,方便为主机和其它设备试验发明条件.对各相关系统协调,应急,遥测遥控和自动控制等还需要进行可靠性和安全性试验.系泊试验时船舶基础上处于静止状态,主机,轴系和相关设备系统不能显示全负荷运转性能,所以还需要进行航行试验.

航行试验是全方面地检验船舶在航行状态下主机,辅机和多种机电设备和系统使用性能.通常有轻载试航和重载试航.在航行试验中测定船舶航速,主机功率和操纵性,回转性,航向稳定性,惯性和指定航区适航性等.试验结果经验船机构和用户验收合格后,由船厂正式交付订货方使用.

发展

近代造船技术发展过程是由手工操作向机械化,自动化前进过程.自50年代起,船体建造用焊接替换了铆接,使船体建造由过去长久使用零星散装方法改善为分段装配方法,大大提升了造船效率.因为船体结构和形状比较复杂,手工操作在船体建造中一直占较大比重.

电子计算机和数控技术应用正深入改变造船业面貌.

电子计算机首先应用于数学放样,进而出现数字输入和图形输出数控绘图机,数控切割机,数控肋骨冷弯机,数控螺旋桨加工机床和管子加工机床等.同时电子计算技术还在造船厂生产管理,计划编制,材料设备供给和成本核实等方面逐步得到应用.为降低信息准备工作,消除设计和生产之间脱节现象,又研制成大型造船集成数控系统,它包含船舶设计,生产和管理等全部功效通用信息,能协调地完成从设计到生产整个工作过程.

所以,继续扩大计算机在造船中应用,是现代发展造船技术,深入提升造船自动化程度关键方向.