劉彥昌

摘 要：礦山企業(yè)為了達到降低生產(chǎn)成本、縮短長途運輸所消耗的時間、持續(xù)生產(chǎn)的目的，根據(jù)生產(chǎn)實際，自行設計、制作滿足生產(chǎn)需要的非標準件是與之相關的一項重要工作，是取之不盡用之不竭的效益源泉。由于礦山生產(chǎn)設備所涉及的非標準件種類繁多，結構復雜多樣，制作過程中，遇到很多質(zhì)量控制的難題，本文作者通過多年的殼體類非標準件制作經(jīng)驗積累，對遇到的質(zhì)量問題進行分析研究，總結出了控制質(zhì)量的方法，并且成功運用于長期的生產(chǎn)實踐中，得到了充分的驗證。

關鍵詞：水泵躉船；工藝；焊接；變形；質(zhì)量控制；應力

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.174

0 引言

本文所闡述的殼體類非標準件為涼山礦業(yè)股份有限公司拉拉公司綠房箐溝尾礦庫庫區(qū)回水泵站的水泵躉船，船體外形尺寸為16米（長）×8米（寬）×1.3米（高），吃水高0.7米，船體的具體結構及尺寸見圖1。由于水泵躉船的外形尺寸大，所采用鋼材為4～6mm的薄鋼板，制作焊接距離長，焊接所產(chǎn)生的溫差造成的應力變形較大，不僅船體的基本外形難以保障，質(zhì)量控制更是整個制作過程的難點和關鍵點，并且貫穿于制作的始終。根據(jù)水泵躉船的結構及所使用的材料，可以準確預估到制作遇到的困難，采用制作選礦用的泡沫槽、各類球磨機的進礦器、大型儲水罐等成功經(jīng)驗，使水泵躉船的質(zhì)量得到嚴格的控制和保證。

1 制作前的船體底部固定設施設計、制作及制作材料使用

1.1 船體的支撐固定設施設計及制作安裝

船體的支撐固定是整個制作工藝的重要組成部分，固定設施的合理分布、穩(wěn)固是保障船體質(zhì)量的關鍵。根據(jù)船體底面尺寸13.6*8米，確定支撐固定點的分布方案為矩形陣列，支撐點之間的距離長2.6米、寬1.3米，數(shù)量為44點。支撐點的分布見圖1.1-1所示，均勻、密集的支撐點，確保在制作過程中，避免由于鋼板的自重等因素造成船底凹陷、變形等。支撐固定設施的具體尺寸及結構見圖1.1-2，在澆灌水泥墩之前，先對預埋鋼板進行水平矯正并固定，再進行澆灌進一步固定處理，使其全部支撐點在同一水平面上，矯正水平面時，利用水平儀較為精確，也可以簡單采用灌滿水的透明塑料軟管的連通器原理，進行矯正，預埋鋼板與船體接觸的活動支持構件采用25號H型鋼，確保所有的構件高度相同，焊接船體底面時，可以取出活動構件，對支撐點位置進行焊接處理，支撐點的高度依據(jù)有限空間作業(yè)規(guī)定、船底的焊接操作人員現(xiàn)場實際情況設計確定。

1.2 船體制作的鋼材材質(zhì)選定

1.2.1 船體各構件材料

由于水泵躉船體積大、工作環(huán)境惡劣，船外殼受尾礦水的化學腐蝕、微生物腐蝕、空氣的氧化腐蝕、較大的風浪沖擊和交變負荷，制作復雜，對船體結構用鋼要求嚴格。鋼材必須具有良好的韌性，其次是較高的強度、良好的耐腐蝕性能、焊接性能、加工成型性能。根據(jù)船體的外形尺寸及使用環(huán)境，船體底板及外板采用6mm厚的CCS-A鋼板（俗稱錳鋼板），甲板采用5mm厚的CCS-A鋼板，艙壁及內(nèi)部構件采用5mm厚的Q235鋼板，人孔蓋等采用4mm厚的Q235鋼板。

1.2.2 船體制作的鋼材規(guī)格

在焊接制作過程中，鋼材受熱、受力不均，船體容易產(chǎn)生應力導致變形，制作質(zhì)量得不到有效控制。解決問題方法有三個方面：一是減少焊接的焊縫長度，選用寬度1.3米、長度8米鋼板，1.3米即船體的高度、支撐點之間的距離，8米即船體寬度，合理減少了焊縫的總長度；二是部分構件采用冷加工等方式，如圖1.2.2-1和圖1.2.2-2所示的中內(nèi)龍骨丄型材和倉壁扶墻L型材，冷加工在使金屬成形的同時，通過加工硬化提高了金屬的強度和硬度，可以獲得很好的尺寸和表面平整度 ，加工成本便宜，因此薄壁一般采用冷加工方法。

1.2.3 其他材料

在長期使用過程中，由于尾礦水對船體的嚴重腐蝕，防腐方面，基于紅丹防銹漆的滲透性好、潤濕性好，漆膜柔軟、附著力強等優(yōu)點，選用紅丹防銹漆作為底漆、灰色調(diào)和漆作為面漆，有效延長水泵躉船的使用壽命。

2 船體的制作

2.1 船體結構簡介

本船艙底由4號、12號、20號、28號四道橫艙壁和4號——28號一道中縱艙壁將船體分為八個獨立的艙，預防使用中因某一、兩個艙浸水，躉船不至于沉沒，同時可以通過每一個獨立船艙的人孔，往艙內(nèi)加裝水泥塊進行調(diào)節(jié)船舶的橫傾和縱傾。甲板上的0號——3號為尾甲板，用作船舶的定位、移動操作，3號——8號為配電室，8號——28號為主甲板，用作安裝水泵及管路等其他設備，28號——32號為尾甲板，首尾甲板上均設有拋錨、停泊用的卷揚機、系纜設施，船上設有防雨棚，雨棚支柱上設置了2噸橋式起重機，全船兩舷設有0.6米寬的走到，舷邊設置0.9米高的欄桿。

2.2 船體的制作

2.2.1 船體底板制作

將1.3米*8米規(guī)格的鋼板平鋪于25號H型鋼支撐構件上，鋼板8米長度即為躉船的8米寬度，邊緣對齊H型鋼2兩排螺栓孔之間的對稱中心線，鋼板之間的接縫留有1-2毫米的縫隙，與焊接中鈍邊作用相同，保證焊透焊實，在支撐構件螺栓孔對應的鋼板上切割與螺栓孔大小相等的孔，使用螺栓進行固定處理，避免焊接過程中發(fā)生變形、錯位、移位等，船底整體固定后，進行焊接制作，為減小薄板焊接中的急速受熱變形，采用以下工藝，先斷續(xù)焊接長度100*100，即焊接100毫米的焊縫，隔100毫米長距離，再進行焊接100毫米的焊縫，以此類推，等焊縫溫度降低以后再把剩余部分焊好，最終，船體底部的焊接都達到通焊、雙4（雙面連續(xù)焊、焊腳高度4毫米）要求。

2.2.2 船體外板及艙壁的制作

制作艙壁時，由于氣體切割對鋼板的加熱面積大、切割慢等特點，切割好的薄鋼板冷卻后，切割邊發(fā)生嚴重的變形，由直線變?yōu)閺澢幕【€，無法制作垂直度要求嚴格的艙壁，為減小薄板切割中的急速受熱變形，采用以下工藝，先斷續(xù)切割長度100*100，即切割100毫米的縫隙，隔100毫米長距離，再進行切割100毫米的縫隙，以此類推，鋼材溫度降低、應力基本消除平衡以后再把剩余部分切割完，達到切割邊筆直的效果。板材邊緣的直線度及相鄰邊緣的垂直度是船體外板與艙壁垂直度質(zhì)量保障的關鍵。組對艙壁時，先進行4號——28號一道中縱艙壁的制作，其次是4號、12號、20號、28號四道橫艙壁的制作，最后再進行船體外板制作。采用先中間后兩邊制作工藝，有利于尺寸的及時調(diào)整和保障。焊接時，先進行點焊組對制作，組對工作結束、焊接點溫度冷卻、應力消除穩(wěn)固后，再按要求進行補焊，最終船體外板達到圖2.2.2-1所示的焊接要求，船體艙壁達到2.2.2-2所示的焊接要求。

2.2.3 船首及船尾的制作

制作船首及船尾時，由于其特殊的結構原因，先進行船首及船尾部分的支撐架搭設，支撐架的高度及坡度與制作位置相同，把按尺寸制作好的板材敷設到支撐架上，為防止板材在組對焊接過程中發(fā)生變形，采用點焊接板材與支撐架接觸部分進行固定，組對、固定工作結束后，焊接點冷卻去除應力后，進行補焊，焊接要求與船體外板及艙壁的制作相同。

2.2.4 艙壁垂直桁、龍骨等制作

在進行艙壁垂直桁、龍骨等強肋焊接時，由于焊縫多、板材薄等原因，船體底板、艙壁無法避免發(fā)生凹凸變形，為了使強肋邊緣焊接部分能夠緊貼艙壁、底板等，必須對變形部分進行校平。校平時，采用圖2.2.4-1和2.2.4-2方法完成校平工作，通過點焊接固定的輔助工具及液壓手動千斤頂、手動鋼絲繩拉緊器進行頂壓、拉伸等，同時對變形位置進行乙炔火焰均勻加熱，消除焊接所產(chǎn)生的應力，再進行艙壁垂直桁、龍骨等強肋的焊接，采用的焊接標準如圖2.2.2-1所示。

3 船體焊接質(zhì)量檢驗及防腐

3.1 船體焊接質(zhì)量檢驗

焊接是船體制作的關鍵，船底及外板的焊接質(zhì)量，是船體使用效果的決定因素。因此，只對船體底板、外板進行質(zhì)量檢測，其他構件的焊接不做檢驗要求，按船體制作的規(guī)范要求完成后，進行焊縫表面飛濺物、氧化皮的清除即可。薄板焊縫中常見的缺陷有：氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等。對此類缺陷的無損檢測方法主要有兩種：一是超聲波探傷，優(yōu)點是儀器便于攜帶、靈敏度高、速度快、成本低、對人體無害，能對缺陷進行定位和定量；二是往船體內(nèi)加注干凈的水，優(yōu)點是快速便捷，無需技術、設備、成本，由于注水檢測不夠徹底、精細，在使用過程中，受到腐蝕后有漏水的可能，在設計時，考慮到上述因素，為了避免漏水造成船體沉沒，船體內(nèi)部分為八個獨立的船艙，漏水時不至于沉沒。

3.2 防腐

防腐的主要工作是刷漆，一底兩面，第二道漆必須待第一道漆干凈后再刷，且防銹稠度要適宜。分層涂刷時，每層應往復進行，縱橫交錯，并保持涂層均勻，不得漏涂或流墜。其余要求按質(zhì)量標準執(zhí)行。

4 結語

由于船體體積大、均為薄板焊接、使用條件惡劣等因素，制作的標準高要求嚴，焊接薄板時容易發(fā)生變形、應力集中、焊條擊穿、焊縫咬邊等情況，遇到的困難囊括了幾乎所有非標件制作工藝的難題，因此，本文著重闡述的質(zhì)量控制要點能夠廣泛運用于其他非標準件制作的工藝中。

參考文獻：

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