雷旭 焦智

（上海江南長(zhǎng)興造船有限責(zé)任公司 201913）

船舶管系制造精度控制及氬弧焊在管子制作中的使用

雷旭 焦智

（上海江南長(zhǎng)興造船有限責(zé)任公司 201913）

研究表明，在船舶管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程之中，關(guān)系設(shè)計(jì)施工的質(zhì)量和精度將直接影響船舶制造的總體進(jìn)程。對(duì)此，本文就船舶管系制造的精度如何控制以及氬弧焊在管系制造中的使用情況進(jìn)行研究。

船舶管系制造；精度控制；氬弧焊；使用

研究表明，現(xiàn)代造船已經(jīng)逐漸向著總裝廠制造的方向發(fā)展，其主要任務(wù)是船體制造和管子制作。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，管子制作的進(jìn)度和質(zhì)量直接影響著整個(gè)造船工程的進(jìn)度和產(chǎn)量，并直接關(guān)系到船舶建造成本。在實(shí)際制作過(guò)程中，彎管的數(shù)量較大，為了提高其使用年限，設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡可能的使用彎管機(jī)彎制來(lái)進(jìn)行制作，但此過(guò)程在精度控制方面存在較大難題，既便是在受到空間或彎管能力的限制而必須使用定型彎頭的情況下，由于成品定型彎頭一般是固定角度的幾種規(guī)格，也需要對(duì)彎角進(jìn)行控制；在管子制作的過(guò)程中，氬弧焊發(fā)揮了重要的作用，在此一并陳述。

1 管系制造的精度控制方法概述

研究表明，在管子制造過(guò)程中，采用現(xiàn)今的計(jì)算機(jī)技術(shù)、利用先進(jìn)的數(shù)字模型能夠顯著提高管子設(shè)計(jì)速度和質(zhì)量。TRIBON軟件在管路設(shè)計(jì)方面為管系制造提供了有效的管系數(shù)值計(jì)算工具，其對(duì)于彎管機(jī)彎模設(shè)置模塊，使得輪機(jī)工程師在船舶管系放樣時(shí)，可以忽略管路彎曲處弧長(zhǎng)對(duì)于整個(gè)管路矢量的影響，而交由計(jì)算機(jī)內(nèi)部自己運(yùn)算，從而使復(fù)雜的矢量問(wèn)題簡(jiǎn)化成了只需考慮的管路布放中的軸線走向和軸線的兩面角計(jì)算這類簡(jiǎn)單的三角函數(shù)問(wèn)題，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件的計(jì)算功能進(jìn)行試算，在管系設(shè)計(jì)時(shí)，只是在編輯好的Excel表中輸入變量，就可以直接根據(jù)需要的彎角空間限制方便的求出不能轉(zhuǎn)化成平面彎管的管子在三維方向上的增量ΔX、ΔY和ΔZ，從而提高了管子放樣的設(shè)計(jì)速度和精度。

（1）模型設(shè)計(jì)階段。此階段主要是應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)復(fù)雜的管路系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)計(jì)，并且要最大程度的避免其相互之間的干擾。工程人員可以采用采用幾何模型加數(shù)字模型制圖的方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。多數(shù)管系設(shè)計(jì)軟件在設(shè)計(jì)這種彎管時(shí)使用相對(duì)坐標(biāo)，即需要輸入ΔX和ΔY。一般情況下，根據(jù)放樣空間的限制，ΔY通常是一整數(shù)，如果ΔX隨意給出，那么θ值將不是一個(gè)整數(shù)，這將影響車間彎管的精度，也不利于成組技術(shù)的推廣。要使θ值為整數(shù)，只要用三角公式計(jì)算出ΔX，然后在相對(duì)坐標(biāo)中輸入ΔX和ΔY即可。

（2）模型設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算。矢量表示和彎曲角計(jì)算如下：

直線段和園弧計(jì)算見公式為：

旋轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式為：∠◇C=arccosAB×BCBC×CD|AB×BC||BC×CD|∠◇D=arccosBC×CDCD×DE|BC×CD||CD×DE|（7）

2 氬弧焊在管子制造中的作用

近年來(lái)，氬弧焊在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，工程技術(shù)人員通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)可以獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭，常用來(lái)焊接有色金屬、不銹鋼、超高強(qiáng)度鋼等材料，尤其是在船舶制造工業(yè)中對(duì)管子制作發(fā)揮的作用非常有效。

氬弧焊技術(shù)是在普通電弧焊的原理的基礎(chǔ)上，利用氬氣對(duì)金屬焊材的保護(hù)，通過(guò)高電流使焊材在被焊基材上融化成液態(tài)形成熔池，使被焊金屬和焊材達(dá)到冶金結(jié)合的一種焊接技術(shù)，由于在高溫熔融焊接中不斷送上氬氣，使焊材不能和空氣中的氧氣接觸，從而防止了焊材的氧化，因此可以焊接不銹鋼、鐵類五金金屬。

氬弧焊具有高效、安全的重要特點(diǎn)，能夠在焊接過(guò)程中得到致密、無(wú)飛濺、質(zhì)量高的焊接接頭；同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)簡(jiǎn)單易學(xué)，操作方面，大大節(jié)省了船舶制造管子制作方面的成本；但是，氬弧焊因?yàn)闊嵊绊憛^(qū)域大，工件在修補(bǔ)后常常會(huì)造成變形、硬度降低、砂眼、局部退火、開裂、針孔、磨損、劃傷、結(jié)合力不夠等缺點(diǎn)，同時(shí)氬弧焊與焊條電弧焊相比對(duì)人身體的傷害程度要高一些，氬弧焊的電流密度大，發(fā)出的光比較強(qiáng)烈，它的電弧產(chǎn)生的紫外線輻射，約為普通焊條電弧焊的5～30倍，紅外線約為焊條電弧焊的1～1.5倍，在焊接時(shí)產(chǎn)生的臭氧含量較高，對(duì)人體健康會(huì)造成一定的影響。對(duì)此，在加強(qiáng)監(jiān)管和研究改進(jìn)的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇空氣流通的地方進(jìn)行施工。

[1]楊屹，于 杰，葉全煥，等.艦船模塊化設(shè)計(jì)初探[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2003（5）：3～6.

[2]王永昌，林建榮.管子設(shè)計(jì)的一種簡(jiǎn)易方法[J].燕山大學(xué)學(xué)報(bào)，2000（4）：103～105.

[3]雷天覺.《液壓工程手冊(cè)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

[4]王軍，陳寧，李永旺.管系放樣中下料長(zhǎng)度精度控制方法的研究[J].華東船舶工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004（3）：43～50.

[5]POURMOVAHED A.Modeling of a hydraulic energy regeneration system-Part II[J].Experiment program Transof the ASME，1992(14)：160 ～165.

[6]樊 丁，等.低碳鋼 A-TIG 焊接方法的研究.焊接，2002（2）：16～19.

[7]林三寶，等.TIG焊和PAW焊中活性劑對(duì)焊縫熔深的影響.焊接，2002（9）：20～21.

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