船体分段建造的质量控制以及船体焊缝检测的新工艺研究

2016-07-13裴永强

大科技 2016年4期

关键词：船体分段焊缝

裴永强

（上海外高桥造船海洋工程有限公司上海市浦东新区 201306）

船体分段建造的质量控制以及船体焊缝检测的新工艺研究

裴永强

（上海外高桥造船海洋工程有限公司上海市浦东新区 201306）

在船舶建造产业不断发展的过程中，分段建造技术逐渐成熟，同时船舶中间产品的质量控制也受到广泛的关注，而质量控制主要集中在产品的精度控制方面。本文结合船体分段建造的介绍，提出了船体分段建造的质量控制方法，并对船体焊缝检测的新工艺进行了探讨。

船体分段建造；质量控制；焊缝检测

随着世界经济贸易的快速发展，造船市场迎来新的发展机会，船体分段建造的过程中，需要对质量进行严格的控制，质检人员及时做好细节检测工作，例如焊缝质量检测。焊缝问题直接关系着船体拼接质量，必须在建造阶段严格检查针对焊缝问题采取科学的补救措施，做好外观检查和内部质量检查，提高船舶建造质量。

1 船体分段建造介绍

分段厂负责建造船体分段，船体分段主要包括船体零部件组成的船体局部结构，同时兼顾与分段配套的管路，电气以及铁舾件等的安装，整体制作完整之后进行涂装，真正的与国际先进的造船工艺接轨，做到壳舾涂一体化，是整个船体重要的中间产品[1]。利用分段建造的方法，可以保证船体的各分段并行建造，大大缩短了船厂船台（船坞）施工周期，提高了生产效率。船体分段的划分关系到造船厂的生产技术和工艺选择，同时也要考虑分段厂自身的硬件条件（吊车能力，码头等），按船体的部位划分，可以将船体分段分为甲板分段、底部分段和舱壁分段，上建分段等等；按照类型划分，可以将船体分段分为平面分段、曲面分段和立体分段。平面分段比较简单，为了提高生产效率，分段厂已建成平面分段流水线，曲面分段比较复杂，一般需要在胎架上建造，一般利用分段翻身的方法保证电焊作业可以在俯卧状态下开展，以提高焊接和装配的质量和效率[2]。

2 船体分段建造的质量控制方法

2.1 船体分段建造流程

船舶制造系统中主要包含不同的船体建造作业线，主要包括船体放样、下料，加工、小组立，平面片体流水线，拼板，小组立，部件焊接和装配、大分段组装等。从船体的生产设计开始，到最后的船体下水，中间经历了复杂的分段工艺和装焊工艺。在生产设计工作中必须结合船体的数据模型得出不同零件的规格和尺寸，得出不同构件的实际形状，对船体进行放样和号料。结合设计工作得出的零件尺寸，对不同的钢板材料进行下料切割，对钢板进行精加工。在构件下料和加工结束后，可以对部件进行平面装配和焊接，完成小组立阶段的工作，大组立阶段需要在平面架上进行精组装，按照壳舾涂一体化的原则，完成各部件安装。在分段成品涂装后，由分段厂转运到船厂，再将几个分段装焊成一个更大的总段，按照一定的顺序将所有的总段在船台（船坞）完成组焊，即可完成整个船体的安装，其他相关的机装，舱室密性等工作完成之后，整船的船体工作基本完成，可以顺利下水[3]。

2.2 船体分段建造的精度控制方法

船体分段建造中的精度控制需要结合实际误差来源来分析，船体分段的精度质量误差主要来源于不同的工艺环节中，包括设计误差、零部件切割误差、装配误差、焊接误差、划线误差、操作误差等。这些不同环节的误差经过雷击后的形成最终的船体精度误差，影响船舶的建造质量。在实际精度控制过程中需要明确以下思路：

（1）针对生产准备阶段和设计阶段，需要认识到不同环节中精度误差的传递规律，对精度误差的来源进行分析，预测出综合精度偏差，将精度偏差的纠正方法应用到设计过程和准备过程中。

（2）针对船体制作过程中出现的误差，需要建立动态控制方案，将精度控制落实在生产环节中，另外，需要综合考虑面向设计阶段和制造阶段的精度控制，可以建立偏差控制模型，从而实现船体分段建造的质量控制。在分段制作过程中，对不同的阶段进行跟踪和监督。对超差分段完工的数据进行一定的修复，建立完整的完工检测数据库，在分段过程中进行模拟合拢，继续加快分段测量技术的应用，对精度控制中的难点和重点进行研究，制作出质量控制指导书。

为了获得更快的发展，船舶集团必须认识到时代的特点，结合行业的发展，充分发挥集团的资金优势，加强对分段厂的技术改造，实现分布实施和差异化实施，可以将几家分段厂结合起来，整合完善的配套资源。

实现资源整合后，可以对几家分段厂的资源进行优化配置，提高资源的合理性、高效性和专业性，实现船厂的高效化分段生产[4]。

在优化过程中，必须合理调配船厂和分段厂之间人力资源和财务资源，综合考虑不同船厂的优势，避免在生产过程中出现不均衡现象，扩大劳动力，提高劳动力成本，保证劳动力充足。同时为了避免船厂在资源方面的重复投资，必须合理优化管理人员的配置，结合不同分段厂的不同发展特点，重点发展各分段厂的优势项目，加大投资。

船厂必须集中优质的技术力量和管理力量，实现不同分段厂的技术升级和产品升级，保证工艺发展满足行业需求。另外，及时统筹不同船厂的物质资源采购，提高资金的利用效率，避免资金被盲目占用。结合不同分段厂的发展特点，推进专业化生产进度，不断开发新的市场，拓宽集团的产品类型。

在船舶市场较为低迷的阶段，必须借助集团的实力实现优势互补，尽可能保证不同分段厂资源的合理利用，提高为船舶集团服务的质量和效益。

3 船体焊缝检测的新工艺探讨

3.1 船体分段结构的焊接顺序

保证船体结构零部件或分段在装配中的正确性，对装配后的间隙进行检查，不符合施工要求的零部件和分段不能焊接。

针对船体结构而言，如果有中心线或者左右对称的结构，需要从中心向不同的方向进行焊接，并以多个焊工同时施工。

如果船体结构中有对接焊缝和角焊缝，必须先焊接对接焊缝，再焊接角焊缝。所有焊缝均采用由中间向左右焊接的方式。

针对箱型结构分段，如果结构内部存在不同的角焊缝，需要先焊接立角焊缝，再焊接平角焊缝，多名焊工从中心向四周开始施焊。

多层焊接时保证焊接方向一致，接头错开约30mm。

3.2 焊缝检测的新工艺

3.2.1 外观检查

船体结构施焊后，开展外观检查工作，焊缝表面需均匀平整，焊缝位置不得存在裂纹和余高。

3.2.2 内部质量检查

可用无损检测的方法进行检验，如果焊缝内部存在缺陷，必须避免缺陷的延伸，增加检测范围。

（1）应用射线检查，布片密度必须按照钢材材料等级标准，横向焊缝和纵向焊缝的交叉布片需要平行于横向对接焊缝。

（2）应用超声波检查，利用超声波探伤仪测试时，在满足相应的标准后调整探测范围，制作出DAC曲线。

（3）应用渗透检测方法。渗透检测过程中可以应用水压试验、冲水试验、煤油密性试验和真空密性试验等方法[5]。水压试验过程中，压头在仓柜最高点以上2.5m，试验前装好空气管和探测仪。在冲水试验过程中，对某些壳体和甲板室外围进行试验，冲水压力控制在0.2MPa，冲水距离在1.5m以下。在煤油密性试验过程中，需要在焊缝的一面涂上白粉，另一面涂上足够的煤油。在真空密性试验过程中，对分段结构及其它手工焊接焊缝记性密性试验，将待测的焊缝涂上肥皂水溶液，将真空盒固定在焊缝位置，在排出空气之后应用真空盒内部的压力变化来判断焊缝质量，如果焊缝表面出现肥皂水溶液气泡，说明焊缝存在质量问题。