某船艉軸架和艉軸轂的焊接質(zhì)量及變形控制.pdf

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1、·32·適采技術(shù)2010年第5期(總第297期)某船艉軸架和艉軸轂的焊接質(zhì)量及變形控制王國利(大連遼南船廠，遼寧大連116041)提要萊船的艉軸轂和艉軸架的結(jié)構(gòu)形式特殊，焊接精度要求高，通過采用正確的焊接方法和焊接順序，保證了焊接變形的精度要求。關(guān)鍵詞艉軸轂艉軸架焊接質(zhì)量焊接精度中圖分類號(hào)U671文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B1前言某型船建造中的艉軸轂和艉軸架的結(jié)構(gòu)形式以前未接觸過，建造精度也比以往建造的艦船要嚴(yán)格得多。保證艉軸架、艉軸轂的焊接精度，是本船的建造重點(diǎn)項(xiàng)目之一。如果焊接變形控制不好，將對(duì)工廠的生產(chǎn)進(jìn)度造成巨大的影響，工廠的生產(chǎn)能力將受到船東的質(zhì)疑，工廠的聲譽(yù)將受到較嚴(yán)重的影響。2結(jié)構(gòu)形式艉軸轂、艉

2、軸架(包括艉舳支架、導(dǎo)流罩)的形式及相對(duì)位置如圖1所示。導(dǎo)流罩、艉軸支架結(jié)構(gòu)形式分別如圖2、圖3所示。I上釅鋤，。(叢滬弋蚴、、—‘圖1艉軸轂、艉軸支架、導(dǎo)流罩形式圖≯P≮‘≮多圖2艉軸架結(jié)構(gòu)形式圍3導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)形式作者簡介：王國利(1973一)，男，工程師艉軸轂、艉軸支架、導(dǎo)流罩均為鑄鋼件，牌號(hào)為ZG200--400。艉軸支架的支臂1、2、3單獨(dú)鑄造，上船安裝前在胎架上與艉軸架軸轂安裝焊接好，并且做好相應(yīng)的檢驗(yàn)工作；導(dǎo)流罩支臂1、2在上船安裝前已焊接好，并按要求對(duì)支架的角度及相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)量好，并且導(dǎo)流罩內(nèi)壁在上船安裝前已加工好。艉軸轂、艉軸支架、導(dǎo)流罩材料的化學(xué)成分如表1所示，機(jī)械性能如表2所示

3、。襄l艉軸轂、艉軸支架、導(dǎo)流罩材料的化學(xué)成分化學(xué)元素成分(％)殘余元素CSMPSNiCrMoCu≤0．23≤0．60≤1．6040．04≤0．04≤0．40≤0．30≤0．15≤0．30表2鑄鋼件機(jī)械性能機(jī)械性能牌號(hào)抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度伸長率新面收縮率N／ram2N／mm2％ZG200—400≥400≥200≥25≥403施工難點(diǎn)要求施工后艉軸轂、艉軸支架、導(dǎo)流罩三者的中心線(軸線)在一條直線上。導(dǎo)流罩內(nèi)側(cè)為凈料，無加工余量；艉軸支架、艉軸轂內(nèi)側(cè)僅有5mm的加工余量。艉軸支架支臂(厚度85mm)和導(dǎo)流罩通過焊接方式連接起來，焊縫要求全焊透并進(jìn)行無損檢測(cè)。三者還要和外板及內(nèi)側(cè)構(gòu)件焊接，焊接工作量大，

4、如果焊接變形控制不好，將有可能造成艉軸支架及艉軸轂鑄鋼件加工量不足，要重新調(diào)整安裝或采用其他的處理方法，這樣將影響船舶的建造進(jìn)度，甚至影響船舶的建造質(zhì)量。4焊接方法的選擇及焊接工藝評(píng)定根據(jù)設(shè)計(jì)及船東代表的要求，鑄鋼件間的焊縫(導(dǎo)流罩支臂與艉軸支架軸轂)采用焊條電弧焊，其他部位的焊接采用焊接變形小的CO：氣體保護(hù)焊。由于85mm厚度的鑄鋼件在工廠第一次應(yīng)用，卿薩王國利：某船艉軸架和艉軸轂的焊接質(zhì)量及變形控制而且用在艉軸支架及艉軸轂等重要部位，按標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的要求，在施工前需進(jìn)行鑄鋼件的焊接工藝認(rèn)可試驗(yàn)，以驗(yàn)證所擬定焊接工藝的正確性。根據(jù)實(shí)際施工條件，鑄鋼件間的連接縫焊接位置涉及到平焊和立焊，鑄鋼件

5、與船體外板間的焊接位置以平焊加仰焊為主，還涉及到立焊位置，最后確定做4項(xiàng)焊接工藝評(píng)定，鑄鋼件的平對(duì)接、鑄鋼件的立對(duì)接、鑄鋼件與鋼板的平焊+仰焊、鑄鋼件與鋼板的立對(duì)接。要求所有焊接工藝評(píng)定所用鑄鋼件必須與艉軸支架等鑄鋼件同爐鑄造。鑄鋼件焊接時(shí)采用的試板厚度為80mm(可覆蓋范圍為40-'--150ram)，焊條為E5015，鑄鋼件與鋼板焊接采用的焊接材料為SQJ501。鑄鋼件對(duì)接時(shí)的坡口形式及焊道布置分別如圖4、圖5(平焊布置)、圖6(立焊)所示。鑄鋼件焊接工藝評(píng)定試板焊接時(shí)，根據(jù)艉軸架實(shí)際焊接條件，焊前采用氧一乙炔焰進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為150℃左右，采用多層多道焊，層間溫度150℃～250℃。

6、正面焊接3層后，反面清根，反面再焊接3層后，正反面交錯(cuò)焊接，以控制焊接變形。焊接后采用保溫材料包敷緩冷。r隳60*丁◆圖4對(duì)接焊坡口形式圖5平焊布置鑄鋼件焊接完48h后進(jìn)行無損檢驗(yàn)，合格后加工試樣進(jìn)行理化試驗(yàn)。由于板厚度較大，拉伸試樣及彎曲試樣采用分層取的方法，根據(jù)工廠試驗(yàn)機(jī)的條件，每個(gè)拉伸試驗(yàn)的厚度為30mm，相鄰處取3塊試驗(yàn)作為一組試樣，共取兩組拉伸試樣，如圖7所示。此外，還需取3組9塊沖擊試樣、4塊側(cè)彎試樣及1塊宏觀檢查試樣。各試樣按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行了性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)的要求，并得到船級(jí)社的認(rèn)可。為工藝的編制提供了技術(shù)的支持。鑄鋼件與鋼接工藝評(píng)定除沖擊試驗(yàn)取在鑄鋼側(cè)外，其他沒有特

7、別處，在此不做詳細(xì)說明。5焊接順序艉軸轂、艉軸支架、導(dǎo)流罩在焊接過程中都會(huì)產(chǎn)生焊接變形，焊接過程中無法同時(shí)監(jiān)測(cè)三個(gè)構(gòu)件中心線的變化情況來保證構(gòu)件的對(duì)稱度。為有效控制焊接變形，保證構(gòu)件的對(duì)稱度，可采用兩種方法，一種是將艉軸轂、艉軸支架、導(dǎo)流罩三構(gòu)件依次焊接固橫向拉伸試樣圖7拉伸試樣圈6立焊布置定，焊接時(shí)分別進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以保證構(gòu)件的對(duì)稱度；另外一種方法是將艉軸轂焊接固定，艉軸支架、導(dǎo)流罩焊接成一體后使其