2100PCTC薄甲板制作工艺

林以坚

摘 要：本建造工艺适用于厚度≤7mm的薄甲板分段的制作，由于该厚度的分段刚性差，装焊、吊运、堆放、火工等工序控制难度大，需要有规范的制作工艺来保证甲板的平面度和尺寸精度，并形成施工习惯，制定以下工艺和相应的阶段控制注意事项，以满足建造需求。

关键词：薄甲板；下料；装焊；下胎

中图分类号：TM407 文献标识码：A

0.前言

2100PCTC总长141.2m，垂线间长129.6m，型宽24.4m，设计吃水6m，一定条件下服务航速不小于16.0节，全船共有9层装车甲板，总装车面积为18000m2，标准小型汽车装车数约为2100辆；也可以装载卡车、大型客车等其他车辆，例如：轮式和履带式建筑、农用、矿山机械等。

该船各层装车甲板板厚仅为5.5mm～6.5mm，且为无纵横向拱度，平整度要求高。其横向结构间距较大，纵向骨材规格为HP100×6，甲板刚性差；装焊、吊运、堆放、火工放等工序都会产生影响，从而导致甲板变形不达标；为保证薄甲板制作精度要求，制定以下工艺，以满足建造需求。

1.零件下料、校平与配运

零件下料：采用等离子切割，控制板边垂直度小于1mm；用电磁吊吊运，以减少变形。

零件校平：每一块板材零件经过绑扎孔和周边切割后，由于受热不均衡，板片均存在横向拱度变形，都需要经过校平机进行校平，并释放出内应力，才能送拼板。校平次数，根据板片的弯曲回弹情况确定。校平后要整齐堆放，以防止堆压二次变形。

零件与板片运输：板片零件厚度小、偏长，易弯曲变形，要采用专用工装进行配送如图1所示。

2.型材下料

球钢型材规格较小（100mm）、刚性较小，容易产生弯曲变形，要采用托盘或其他工装进行装盘配送。球钢零件下料后要先对接，再全部进行校直，装托、堆放与配送。

A.球钢弯曲变形，火工校正加热区形式如图2所示。

B.加热区规格：h=（1/2～1/3）H（式中 H—型材高度）；高度：a=30°；宽度：b=20mm～30mm。

C.加热温度：常用600℃～700℃。

D.操作要领：

（a）加热区施于弯曲凸起的一边；

（b）加热由中间两端向进行；

（c）加热要充分，保证使整个厚度烧透，以免造成平面内的弯曲；

（d）第二次加热须待第一次冷却后进行；

（e）矫正较大变形时可以施加外力；

（f）楔形加热的起始点，应自尖角处开始。

3.T排组立

薄甲板分段的小组立：主要有T排、立柱头，要求在小组立阶段进行火工矫正。T排制作可以制作专用工装架，整齐摆放，进行装配与焊接，可以有效控制变形。

T排均需火工矯正腹板平直度、面板平直度，火工矫正时加热温度应在600℃～700℃，既钢板呈微红色时；腹板与面板烧火区域要小于2/3的宽度，通过局部收缩达到拉直效果，T排的装焊变形太大会加大长度收缩量。火工后腹板与面板的直线度、平面度均要控制在2mm / 10m以内。

4.拼板装焊

拼板装配：将钢板用电磁吊（或专用吊架）吊上拼板胎架，拉拢对齐，若板面不平时，用压载铁将板面压平，然后进行定位点焊。拼板装配可以采用工装，以减少焊点与打磨，并减少焊接残余应力。

板缝间隙≤1mm，板面错位≤0.5mm；定位焊采用小直径的焊条（d≤3.2mm），定位焊要均匀一致，焊道长约30mm，间距约300mm；拼板与胎架之间用搭板连接固定。

拼板焊接：拼板焊接采用埋弧自动焊；在拼板板缝两端加装引、熄弧板，规格为100mm×100mm，板厚与拼板板厚相同；将焊缝两侧约30mm范围的锈、油污、氧化皮等清除干净；确认焊材和焊接工艺参数选用正确，选用d=3mm的焊丝；焊接结束后，检查焊接变形情况，对焊缝进行锤击消除应力。

拼板划线与余量切割：根据结构图（及拼板划线图）进行结构划线，切割余量。

注意事项：

（a）过程检查板片的主尺度、并记录测量数据；

（b）严格控制焊接工艺；

（c）控制焊缝折角；

（d）控制板片整体平整度与自由边的波浪变形；

（e）加厚嵌入板的4个R角必须放最后焊接。

5.胎架制作

薄甲板胎架是分段制作的基础工作平台，胎架的平整度直接影响薄甲板分段的受力与变形，作用是保证分段的外形尺度，为分段装焊提供较好的工作条件，均布分段自重载荷。胎架类型：宜采用格子形架胎架，如图3所示。

胎架要点：基准面要平整、支柱要垂直、胎架支柱上要打水平基准点，地面要有纵横向基准线点。胎架水平误差≤2mm。

6.结构装焊

焊装顺序：纵向骨材1→钢杯2→横向T排3→纵向T排4→其他小扶材5。

纵骨装焊： 要控制纵骨的直线度及与甲板的垂直度，纵骨在球头面要加斜支撑或用工装侧向固定，以减少纵骨的垂直度偏差；骨材安装工装如真空吸盘、磁铁支架等，以提高安装效率、减少焊点与打磨量、减少点焊残余应力。

绑扎装焊：采用钢杯焊接设备（或手工CO2），控制焊接顺序，减少变形。装配绑扎杯时，首先绑扎杯中心与绑扎孔中心对齐，绑扎杯与甲板推紧无间隙。其次固定点焊必须使用底氢型焊条或二氧化碳，点焊长度为10mm，点焊厚度3mm～4mm左右点焊收弧处必须收弧，把绑扎杯分为三等分位置点焊。

T排装焊：装配要控制两横梁的间距，适当放大2mm以保证纵梁的顺利插入，不允许存在乱修割的现象。采用手工CO2焊接，先立焊后平角焊，从里到外，左右对称，每个分段用4台焊机。主要控制立柱的加厚板区域，该位置坡口大、焊接量大、变形大。

7.分段下胎

分段吊运：分段在胎架上完工经课检确认后才能脱胎，分段与胎架的连接固定点焊位置只能用碳弧气刨刨除，禁止用火焰切割，不得伤及母材；分段采用无码化起吊。分段脱胎后放到门架上运输，分段下摆放专用门架，门架对应在分段的横梁下；门架的横梁加长到9m以减少分段在门架上的悬空。

分段翻身：分段翻身可根据吊码布置的翻身方向进行，分段吊码的分布与横梁相对应。分段翻身后平放在门架或铁墩上，在分段两端距端头约200mm处加T型排，T型排的长度根据分段决定，长度以跨过所有纵骨为宜。

分段堆放：平面分段放置在门架上时需用木块垫起，不能直接与门架接触伤及分段表面。二门架之间（分段有超长或宽时，门架可增加1～2个）应根据分段长（或宽）度放置（端口与门架距离为1：2：1），如分段端口距门架过长，因自重产生下垂时需用圆管支撑。分段门架堆放的地面需平整而坚固（松软或凹凸不平会致使分段产生变形）。

薄甲板的叠放：中间的支撑垫木至少要保证12块，要垫在横梁位置。

分段火工：分段的火工顺序

（1）对骨材弯曲变形调直；

（2）对骨材反面的“廋马”变形进行背烧；

（3）对甲板面的局部变形进行校平。

甲板表面变形的火工可采用马蹄形或线条式加热矫正，薄板加热位置不得把钢板烧红（红透）及水火加热；端口的波浪变形适宜用三角形加热矫正法；要在焊脚位置弹线，才能进行背烧。火工采用火焰加热，加热温度不能高于700℃，不能对同一处进行反复加热，对于高强度钢的火工要严格按照高强度钢的施工要求执行。

分段预装：主要控制乱割、乱点乱焊的施工习惯，以减少预装变形（略）。

余量划线： 翻出结构面的基准线，以基准线已依据测量四周余量值，划出余量切割线与100mm检查线，划线人员自检记录测量数据，直线度误差要≤2mm；提交氣割。

余量切割：为了提高切割质量和减少变形，采用有轨的半自动切割机（或有轨道的便携式等离子切割机），切割严格对上余量线，偏差≤2mm；切割后检查切口质量，对切割缺陷进行焊补打磨处理。

8.分段完工交验

按照精度检测图表进行检测，提交数据报表，进行精度交验。

结语

通过长期的探索研究，摸索出了一套甲板薄板制作的最佳工艺方案。本工艺方案指导了2100PCTC船薄甲板的实际建造，确定建造的主体思路，保证了建造次序和产品质量，一次性通过船东船检报验，为滚装船的顺利建造打下坚实的基础。我们将此工艺方案纳入公司级生产制造标准存档，作为我们公司今后生产提升的重要工艺文件之一。

参考文献

[1]陈刚.船舶工程技术手册[M].上海：上海交通大学出版社，2009.

[2]陈倩清.船舶焊接工艺学[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2006.