卜凌云 帥濤圣 肖進偉

摘 要：本文著重研究針對目前假舵結構與船體外板結構角接焊接施工過程中，對這一角接采用的焊接坡口節(jié)點的研究。根據(jù)該節(jié)點的焊接質量要求，對比優(yōu)化前后的坡口形式，通過從焊接質量、現(xiàn)場施工環(huán)境以及現(xiàn)場施工質量保證措施等角度研究，提出更加優(yōu)化的坡口節(jié)點形式。其過程中闡述的問題角度以及解決方式具有一定的借鑒以及參考價值。

關鍵詞：假舵;坡口;船體外板;施工環(huán)境

中圖分類號：U671.8? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）12-0086-03

1概述

船體結構與舵系結構連接，通常采用一段假舵結構與舵系和船體連接。該假舵結構由船體結構專業(yè)負責建模設計以及出圖工作（如圖1所示）。

該系列施工，均在船廠分段階段完成施工。待送船塢搭載后，完成后續(xù)舵系施工工作，最終形成完整體。（如圖2所示）

本文通過闡述介紹舵系設備與船體分段結構的安裝過程中，通過對安裝工序的逐步分解，詳細介紹假舵與船體外板安裝過程中分段所處的狀態(tài)，涉及的安裝施工工序以及現(xiàn)場施工環(huán)境，和最終所要保證的施工質量。分析目前所采用的坡口的優(yōu)缺點，采取優(yōu)化措施后所采用的坡口。通過比較分析闡述論證優(yōu)化后的坡口在保證質量、滿足規(guī)范基礎上更加具有實用性，能夠滿足現(xiàn)場施工要求，從實用性角度上保證質量。

2目前所采用的焊接坡口節(jié)點

經(jīng)有限元受力分析計算假舵與外板連接點屬于應力集中區(qū)域，需要承受來自舵系設備以及舵葉的局部重量。由此該節(jié)點焊接質量尤為重要，因此對此節(jié)點做出全熔焊的焊接要求，同時該區(qū)域板材均采用厚板材，甚至一些產(chǎn)品達到80MM以上，因此為保證全熔焊焊接質量需要根據(jù)實際需求增開坡口（如圖3）。

2.1現(xiàn)行坡口節(jié)點實用性分析研究

如圖3顯示，在內(nèi)側沿45度開2/3板厚再外板沿45度開1/3板厚，如此滿足全熔焊坡口的要求。從而在坡口節(jié)點形式上為保證焊接質量提供了客觀條件。然后，經(jīng)現(xiàn)場實操后分析發(fā)現(xiàn)，該坡口節(jié)點形式并不具有實際的實用價值。當板材在切割階段完成可以開出圖三中所要求的坡口形式。但是根據(jù)（如圖4）顯示該分段的裝配流程，該焊接節(jié)點將在大組施工階段進行焊接施工工作，因此很有必要考慮該坡口節(jié)點在大組施工階段是否具有實用性，是否可以滿足現(xiàn)場在實際建造過程中的對節(jié)點施工的施工環(huán)境需求。理論上的質量要求最終需要轉化為實體。因此為保證建造質量，在由圖紙轉化為實體的過程中需要考慮各種因素的影響，針對該坡口形式，施工環(huán)境，尤其針對這一應力集中區(qū)域，是一個尤為關鍵值得考慮的因素。

經(jīng)過對該分段結構形式以及建造方式的研究分析，可獲知該分段以甲板為基面實行反造法，在做完A中組后，插入舵桿筒，再中組B與中組C與中組A以及舵桿筒合攏。形成最終的分段。由此在合攏后，該坡口2/3板厚一側在內(nèi)側，而1/3板厚一側在外側，意味著實施焊接的施工人員需要更多的在狹小空間施工。同時通過查看圖紙，獲知該狹小空間僅有兩個工藝孔（見圖1）用于施工人員通行以及排除在焊接過程中的大量的煙塵。

此外，通過測量該空間的相關尺寸（見圖5）。可知該空間局部位置施工高度僅有700MM，且圖片五可獲知該空間寬度也比較狹窄。伴隨著焊接過程中焊接粉塵會產(chǎn)生大量的煙塵并且由于僅有的兩個工藝孔，由此可以判斷在現(xiàn)場實際建造的過程中，焊接施工人員的實際施工環(huán)境是非常惡劣的。由此帶來的安全性問題也是不可忽視的客觀問題。并且根據(jù)其結構形式，焊接施工人員無法隨著焊接進行調(diào)整身體姿勢，這樣焊工人員無法時刻關注焊絲在熔融狀態(tài)的焊接狀態(tài)。而該分段固有特性導致該分段必然采取以甲板為基面的反造法。由此幾方面可以判斷該坡口節(jié)點形式盡管采取了全熔焊的坡口，從理論上滿足該處結構焊接質量要求。但是由圖紙到實際建造過程中，客觀結構特性以及施工環(huán)境等因素的影響，導致焊接施工人員無法將圖紙的要求落實到實體建造中。因此可知，該坡口節(jié)點不具備實用性，無法滿足現(xiàn)場需求，無法達到焊接質量要求。有必要對此焊接節(jié)點進行優(yōu)化。

3優(yōu)化后的焊接坡口節(jié)點

經(jīng)過對目前所采用的焊接坡口的分析研究，得出目前所采用的坡口節(jié)點形式并不具有實用性，在實際建造的過程中無法保證焊接質量。因此，有必要對此進行優(yōu)化。同時，優(yōu)化過程中依然需要依據(jù)一定的原則，即依舊采取全熔焊。確保焊接質量要求，滿足有限元受力分析計算，確保產(chǎn)品在最終運行的質量。通過對目前采用的坡口形式缺點進行分析，獲知由于分段結構特性以及施工環(huán)境等局限性影響了焊接人員無法正確焊接，從而無法確保焊接質量。進一步分析，可知由于內(nèi)部的坡口深于外部坡口，因此內(nèi)部的焊接工作量大于外部焊接工作量。如果能夠不改變原有坡口設計初衷即全熔焊，同時減小內(nèi)部焊接工作量，擴大外部的焊接工作量。通過與現(xiàn)場焊接人員進行焊接模擬后的出最新的坡口節(jié)點形式（見圖6）。

優(yōu)化后的坡口采用了外部沿45度開單邊坡口的全熔焊坡口形式。通過比較，取消內(nèi)部的焊接坡口，擴大了外部坡口。進而使得焊接人員在內(nèi)部焊接的工作量大大減少。在焊接人員在外部施焊過程中，由于外部環(huán)境良好，且沒有分段結構影響，可以隨著焊接的進行，隨時調(diào)整姿勢，對焊縫熔融狀態(tài)全程控制。大大提高了一次性焊接合格率，確保了焊接質量，提高了工作效率。通過產(chǎn)品實踐證明，該坡口節(jié)點形式是可行的，具有實用性價值，同時獲得船東代表以及船級社的認可。

4結論

本文以滬東中華為法國達飛公司建造的15000TEU集裝箱船為研究對象，通過理論指導生產(chǎn)，生產(chǎn)論證理論原則。針對現(xiàn)場反饋假舵與分段外板坡口現(xiàn)場無法施工的問題進行深入比較分析探討尋求更好方案，得出的結論如下：

通過假舵與船體結構安裝工序、分段建造流程、建造過程中的結構特性以及施工環(huán)境等的分析，得出原有的坡口形式并不滿足現(xiàn)場建造過程中的實際需求。針對優(yōu)化的坡口，通過理論分析、實際焊接過程中的實踐證明和最終的結果導向來看，在不違背焊接要求的原則上，有如下優(yōu)點：①提高了焊接質量，一次性焊接合格率大大提升;②提高了工作效率，更好的環(huán)境，焊接施工速度得到提升，降低了焊縫返修率;③更好的施工環(huán)境，更加符合職業(yè)健康安全守則，更具備安全性。

進一步說明，設計工作不僅僅需要注重理論上可行，如何將理論的要求最終體現(xiàn)在產(chǎn)品質量上，在設計過程中，也要注重設計方案是否具有實用性。