摘要
船体结构修理是根据船东提供的修订设计任务书、设计图纸、技术文件、标准化综合要求、船舶状态等进行的系统化、综合性的操作。船体改造设计是其中的重要组成部分,是其他改型设计的基础,贯穿整个船体结构的修复过程,同时它与机电专业紧密相连。本文描述了船体结构修理过程中的常见问题及水火矫正工艺,并针对各类问题提出了防范措施。
关键词:船体结构;修理;水火矫正
1.船体结构的修理问题分析
修船过程中,一般的修船厂往往需要对船体结构进行钢板结构施工,换板工程中由于换板材料、船体结构和工具的使用,造成了系列问题。因此,有必要及时解决和预防此类问题。
1.1船板材料
(1)中国船只一般都是经由中国船级社认可,所以在船上更换国内船舶使用的材料也是经中国船级社认可。
(2)在中国的外国船舶材料转换,即船舶板通过各种试验,在样品检验中,满足国外船级社要求,可更换板材。转移过程中,需对材料进行采样和打印,对样品进行处理,将其转移到钢密封件上,然后通过实验对其力学性能进行测试。应重视船舶用高强度钢板的拉伸和冲击试验。为避免样本检验数据失效,造成工作损失,取样时可多取几个,反复试验后再报告。
1.2船体结构
(1)板厚差≥4mm的过度问题。船板的厚度会出现不均匀。在实际应用中,如果板的厚度差≥4mm,就必须进行上甲板的拐角处、顶板和侧板的对接、上下柜的顶和下侧对接。实操中,“船规”要求这些部件倾斜,斜面应通过数控加工或机械切割加工,既美观又满足船舶规则的要求,还省时省力。
(2)用于深穿透或穿透焊接的角对接装配和焊接。必须考虑对接结构:与上、右、左、右、后对应的结构,结构错位极限≤1/3板厚;坡口的型式,熔透焊就必须碳刨清洁;掌握理论知识后,实操中如遇到这种结构,有必要了解结构和节点图,方可进行施工。
(3)结构的开启和加工。首先要熟悉船体结构中常见开口类型,即贯穿孔,减轻孔,过焊孔,止漏孔,透气孔,流水孔等,并了解这些开口的设计、尺寸、形状、数量等标准要求。因此,修复时有必要统一开样和切样线。在施工过程中,所有开口必须抛光并顺利焊接。
1.3工具
(1)焊条保温桶。使用保温桶过程中,会直接影响焊缝的焊接质量。在施工现场中,基本上没有人在使用焊条保温桶,这是因为焊接人员个人水平不同,造成了焊缝成形会出现不美观,造成了很多焊接缺陷。
(2)渣锤,清扫。在施工现场,为防止焊接中出现严重夹渣和不熔入,焊工须随身携带锤子和清洗工具。如果炉渣没有直接清洗和焊接,焊缝就会出现质量问题。为使职工掌握船舶结构修理的理论知识,进一步了解实际操作的标准和要求,可以按照施工规范进行操作,保证维修质量。
1.4反变形处理的常见措施
对船体修理产生影响的因素,主要有外力作用与分段放置的方式。受外力作用的影响,船体异常变形几率明显提高。不同分段放置阶段,还会受到重力影响而引发变形。船体分段变形会直接影响船体截面精度的提高。
分段逆向变形的处理过程中,应根据分段放置的具体情况展开计算,在考虑放置方式区别的情况下,合理地构建相对应的计算体系,以保证变形计算科学性与合理性得以提升,实现处理质量的有效强化。?
首先,在计算双底层分段的过程中,针对横向形变需选择相应的经验公式来估算。以下图为例,在b大于7500毫米且h大于9500毫米的情况下,变形的程度则可以通过y=(~以及x=(~)h公式展开计算。在公式当中,b所代表的是底半宽,而h则是高度,x代表了放样尺度,y则是反变形数值。如果b与h数值都超出以上规定范围,最终所选择的数值应该是计算值的0.8倍。
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正装法与倒装法图
其次,计算甲板分段的时候,需要严谨计算出甲板梁拱,并根据梁板的反向计算公式展开有效地处理措施。如果宽度小于10米,则不需要进行计算,也可以省略反变形处理措施。而在宽度处于1016米范围内,即可通过公式a=2/1000×分段宽度进行计算。如宽度超过16米,需借助公式a=1.5/1000×分段宽度来计算。在实际处理的过程中,应当充分考虑截面长度、通过控制长度和宽度方向,建立有效控制结构,确保桥面梁拱的逆变形得到充分的控制。
2.水火矫正工艺分析
水和火矫正方法,其实质是使金属在弯曲(扭曲)部分中的金属收缩并产生新的塑性变形以抵消产生的变形。金属加热对塑料冷却产生的收缩力的影响相当大。构件焊接后的弯曲、变形、角变形、波和波变形,原则上可以通过火焰来矫正。仅由火焰加热引起的角变形较小。为增加厚度方向的温差,增加冷却速度以及受热金属的收缩,并在火焰的一定距离处加入冷却水,以获得较大角变形,这是水和火的矫正。确定矫正效果的主要因素是加热量和加热位置。对于不同的板厚和不同的变形条件,应采取不同加热方式。生产中常用的3种加热方式有点、线、三角加热。
2.1水火矫正法的工艺程序。
(1)船体断面的整体弯曲变形、大封闭板的波浪变形和折线变形应在封堵前进行修正。(2)在完成内部的焊接工作之后,应纠正船舶的三维变形。(3)为了矫正截面的弯曲变形,如果纵向弯曲大于横向,则加热条应位于横向,如果横向弯曲大于纵向,则加热条应位于纵向。(4)对于外形美观的薄板结构,建议采用长度为120~150mm的条带加热方式,间距需在75~100mm之间。(5)任何具有骨架的板柱都应该首先矫正框架并矫正板。(6)应注意稍厚的板,矫正时加热深度一般应为板厚的1/3~1/2,可以通过利用厚度方向的收缩不均,从而完成矫正的目的。(7)对船体总成进行修正后,应先从刚性结构上进行修正,然后对刚性小结构进行矫正,最后对轻薄板结构进行矫正。(8)先通过矫正小额变形,然后在矫正大的变形。可先矫正厚板,后矫正薄板。
2.2 水火矫正法的注意事项。
(1)板材和强度材料应由板格矫正组成,防火道应尽量靠近支撑材料,使收缩得到支撑,同时保持大面积无火道,不允许在板材中心进行受热。(2)当火焰被矫正时,加热温度不宜过高,否则就会出现脆性金属,最佳加热温度应为700~750℃(3)必须严格控制加热线的数量。不要随意增加加热线。力求用最少的热线达到矫直要求。(4)波变形的矫正不应该首先在峰值(凸出)或槽(凹)处加热。它应该在波峰和波谷的拐角处加热,指的是即波谷变形性。(5)应以水和火的矫正为主,而非使用锤击方法,避免尖锐锤痕。
3.结论
为改善船舶修理管理水平,改善船舶修理管理现状,船舶机务部门应该从自身情况出发,转变管理理念,认真研究和探索提高船舶维修管理水平的方法。应从“系统、技能培训、技术指导和监督”三方面提高船员自我修复管理水平,充分适应航运企业长远发展需求,促进船舶修理管理水平提高。
参考文献
[1]刘永翔,焦德义.某型船船体找线方法与工艺要求初探[J].造船技术,2015(06):55-57.
[2]钱文.浅析船体结构修理中常见问题及解决方法[J].内江科技,2016,37(07):56.