摘 要：舵葉是船體結(jié)構(gòu)中的重要部件，舵葉的制作精度（包括形狀偏差、垂直邊直線度、左右舷對(duì)稱度、外板線形光順度等）與船舶機(jī)動(dòng)性、航向穩(wěn)定性是息息相關(guān)的，為保證舵葉的制作精度，縮短建造周期、降低人工成本，因此對(duì)舵葉的制造工藝進(jìn)行改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：散貨船；舵葉；反變形；水平；精度

中圖分類號(hào)：U671.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 前言

57 000 DWT散貨船是我公司制作的系列船，其外形輪廓主要尺寸見圖1。舵葉在制造過(guò)程中，有幾方面精度要控制：

（1）舵葉的外形尺寸：包括長(zhǎng)度、寬度、厚度等控制在公差范圍內(nèi)；

（2）舵葉的直線度、尾邊圓鋼的直線度、舵葉上下封板的垂直度及上下端面中心對(duì)稱度在公差范圍內(nèi)，舵葉的四角水平度滿足鏜床劃線要求；

（3）舵桿承座、舵銷承座軸孔的中心偏差程度在公差范圍內(nèi)，能滿足鏜孔要求。

2 存在問(wèn)題及原因分析

前幾艘同型船的舵葉制作時(shí)，一般僅對(duì)高度方向加放反變形（即以距基4 850 mm為中心向上下兩端放10mm的反變形）?，F(xiàn)以N226船為例進(jìn)行分析。

（1）存在的主要問(wèn)題

① 焊接后變形造成四角水平翹起約15～20 mm，后期火工校正的難度和工作量增大；

② 鑄鋼件焊接后，舵桿中心線偏差約10 mm左右，偏差超出15 mm精加工裕量；

③ 尾邊圓鋼直線度偏差已超出極限，矯正難度和工作量增大。

（2）原因分析

① 施工過(guò)程中施工工藝未嚴(yán)格執(zhí)行，如坡口間隙偏大、未采用正確的焊接順序和焊接參數(shù)；

② 鑄鋼件定位時(shí)未加放反變形，以致焊接后上翹水平超差；

③ 高度方向上加放的反變形不夠，焊接后水平偏差大。

3 改進(jìn)措施

結(jié)合前幾艘船的舵葉測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)施工工藝作出了下列改進(jìn)：

（1）細(xì)化工藝流程及工藝要求，在高度方向上將以距基4 850 mm為中心向上下兩端加放的10 mm的反變形量改為15 mm；

（2）鑄鋼件定位時(shí)，對(duì)其按3 mm/m加放反變形；

（3）反變形加放尺寸如圖 2。

4 實(shí)施過(guò)程

舵葉的制造流程改進(jìn)如下：

放樣 → 下料、加工 → 地樣劃線（胎架制作） 胎架報(bào)驗(yàn) → 外板上胎、焊接對(duì)接縫、劃線 → 安裝縱橫結(jié)構(gòu) 、 → 焊接舵葉內(nèi)部結(jié)構(gòu) → 安裝舵桿承座、舵銷承座 → 焊前精度測(cè)量 → 焊接鑄鋼件的焊縫 → 舵葉內(nèi)部焊縫檢驗(yàn)（包括探傷） → 舵葉內(nèi)部焊縫的退火處理（如有） → 舵葉內(nèi)部油漆 → 封舵葉另一側(cè)外板 焊接外板及外板與鑄鋼件的焊縫 → 舵葉離胎前精度測(cè)量 → 舵葉翻身、焊接 → 焊縫探傷 → 焊縫退火（如有） → 舵葉火工校正 → 舵葉完工檢驗(yàn)、精度測(cè)量 → 舵葉密試 → 機(jī)加工。

4.1 胎架制作

確認(rèn)胎架地面的預(yù)埋件保證有足夠的抗拉強(qiáng)度，以防胎架變形。以舵葉的左側(cè)為胎架面，制作胎架前在地面劃出舵桿中心線、十字檢驗(yàn)線（舵桿中心線、BL7000）、四周輪廓線、鑄鋼件邊線等。舵葉的寬度方高（縱向）不放反變形，舵葉反變形加放可參照?qǐng)D2。

4.2 鋪設(shè)舵葉左舷外板、焊接外板對(duì)接縫

鋪設(shè)左舷外板，首先鋪設(shè)舵中心線上的外板，通過(guò)拉鋼絲吊線錘的方法來(lái)調(diào)整上述部件上舵桿中心線與地樣的精度。定位后外板與胎架模板定位焊固定，然后鋪設(shè)其他外板部件，鋪設(shè)時(shí)要把外板板縫對(duì)準(zhǔn)胎架模板上的板縫線標(biāo)記。鋪設(shè)外板時(shí)要注意：

① 舵葉以舵桿中心線為中心線，兩側(cè)（縱向）各加放5 mm焊接收縮量，舵葉高度（長(zhǎng)度）上加放15 mm；

② 外板線型與模板間隙控制在≤ 2.0 mm如有局部超差，應(yīng)把外板吊離胎架，采用機(jī)械或火工的方式調(diào)整外板線型，不能在胎架上用卡馬強(qiáng)行貼胎，以免造成胎架變形；

③ 貼胎外板的對(duì)接縫采用Y型坡口，雙面CO2氣體保護(hù)焊，在胎架上焊接正面，舵葉翻身后再進(jìn)行清根、封底焊，以減少舵葉變形。

4.3 縱橫結(jié)構(gòu)的安裝與焊接

① 將預(yù)制好的T型結(jié)構(gòu)安裝（先裝橫向結(jié)構(gòu)，再裝縱向結(jié)構(gòu)）之后再安裝舵葉（上、下）封板、舵銷承座處的封板。

② 焊接：首先焊接縱橫結(jié)構(gòu)間的立角焊縫，然后焊接縱橫與外板的平角焊縫。焊接時(shí)以舵葉中心向四周圍擴(kuò)散進(jìn)行，焊前用5 t壓鐵壓在舵葉上，減少外板焊后引起胎架變形。

③ 裝焊舵桿承座、舵銷承座。調(diào)整舵桿承座、舵銷承座的水平為±3 mm，舵桿承座、舵銷承座的間距按理論值（4 500 mm）+10 mm來(lái)定位，定位后用φ100*10的鋼管做支撐加強(qiáng)，見圖2。

4.4 焊前報(bào)驗(yàn)

在4月16日對(duì)N217船舵葉的焊前進(jìn)行了報(bào)驗(yàn)，測(cè)量結(jié)果見圖3。

4.5 焊接順序

① 焊接舵桿承座、舵銷承座與橫向構(gòu)件的立對(duì)接縫；

② 焊接舵桿承座、舵銷承座與縱向構(gòu)件的立對(duì)接縫，注意不能兩條焊縫同時(shí)焊接，讓焊縫有收縮的可能；

③ 焊接舵桿承座、舵銷承座與舵葉外板，按從舵桿中心線向兩側(cè)順序進(jìn)行。

焊接與鑄鋼件連接的焊縫前，要用氧氣、乙炔火焰或電熱絲對(duì)焊縫兩側(cè)各100 mm范圍內(nèi)預(yù)熱到120 ℃±5 ℃，焊接后用石棉布包裹起來(lái)讓其緩冷。

與鑄鋼件連接的焊縫探傷合格后，進(jìn)行退火處理，退火方法——用電熱絲對(duì)焊縫及其兩側(cè)各50 mm范圍內(nèi)進(jìn)行緩慢加熱到60 ℃±10 ℃，保溫1～2 h，一般是1.5h，然后讓其緩冷。退火后，再次對(duì)焊縫進(jìn)行探傷，確保沒有裂紋等缺陷。

4.6 安裝舵葉右舷外板、焊接

在封板前向船東、船檢報(bào)驗(yàn)，合格后，進(jìn)行油漆，油漆報(bào)驗(yàn)完畢后進(jìn)行封板。焊接時(shí)先焊接外板的對(duì)接縫，后焊接外板與上下封板的角焊縫，最后焊接外板與縱橫向結(jié)構(gòu)的塞焊縫。

4.7 焊后測(cè)量

在5月12日舵葉焊后測(cè)量（舵葉已松胎，即左側(cè)外板與胎架的定位焊已割除），焊后測(cè)量結(jié)果見圖3。舵葉脫胎離胎。

4.8 舵葉翻身

對(duì)左舷外板的對(duì)接縫碳刨清根、封底。

4.9 舵葉變形的檢驗(yàn)、校平

主要按精度控制點(diǎn)的要求及測(cè)量表中的項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)量檢驗(yàn)。在舵葉上加20 t壓鐵，采用水火矯正方式進(jìn)行校正。

① 采用千斤頂?shù)姆绞桨讯嫒~的其中三個(gè)角調(diào)成水平，檢查另外控制點(diǎn)及舵銷承座處圓弧封板的水平狀態(tài)，然后采用拉線的方法檢查舵葉左右側(cè)外板的縱向直線度，如變形超差，先在外板上作出矯正的標(biāo)記。在上（下）封板劃出中心線，檢查上（下）封板上下對(duì)稱偏差值，把舵葉五點(diǎn)（舵葉四角及舵銷承座處圓弧封板處）校平到公差允許的范圍內(nèi)；

② 在舵桿承座、舵銷承座軸孔中心線處拉水平鋼絲，通過(guò)對(duì)舵銷承座四周鋼板火調(diào)的方式，把舵桿承座、舵銷承座軸孔中心點(diǎn)校正到公差允許的范圍內(nèi)；

③ 在壓鐵吊離后，5月18日舵葉校正測(cè)量，測(cè)量結(jié)果滿意，見圖3。

5 檢查與總結(jié)

對(duì)比N217船與N226船舵葉的測(cè)量結(jié)果可以看出，本次的工藝改進(jìn)是成功的，取得了預(yù)期的效果：

① 焊后變形量水平度由10～20 mm左右降低到5～10 mm；

② 軸線的同心度由10～30 mm左右的偏差降到了5～15 mm；

③ 尾向圓鋼直線度得到了提高。

通過(guò)此次的工藝改進(jìn)不僅提高了分段的整體精度質(zhì)量，使得后續(xù)的矯正工作量減少，同時(shí)也為后續(xù)結(jié)構(gòu)相似的舵葉制作積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。