胡文堯

（福建省馬尾造船股份有限公司，福州 350015）

1 前言

船舶推進(jìn)系統(tǒng)大型基座的傳統(tǒng)安裝工藝，是在面板加放10～15 mm 余量，在總段搭載階段待全部結(jié)構(gòu)焊接結(jié)束后再進(jìn)行平面鏜孔精加工，以消除施工過程的裝配累積誤差和焊接收縮偏差，保證精加工后平面度。MW619 系列87 m 平臺供應(yīng)船的可伸縮首推基座因作業(yè)環(huán)境特殊，要求在分段階段完成已平面精加工的基座安裝，裝配焊接后平面度偏差要求控制在1.5 mm 以內(nèi)。

MW619 系列87 m 平臺供應(yīng)船，是馬尾造船公司自主開發(fā)建造的具有高技術(shù)、高自動化、營運(yùn)性及經(jīng)濟(jì)性良好的新型多功能船，全系列共有55 艘。本文以MW619-1#船為研究對象，在分段階段完成精加工基座的安裝，雖然對基座平面度精度控制具有很大的挑戰(zhàn)性，但實(shí)現(xiàn)該工藝的攻關(guān)不僅可以實(shí)現(xiàn)跨越式的工序前移，而且系列船批量建造對降低生產(chǎn)成本、提高效益、縮短生產(chǎn)周期具有重要意義。

2 可伸縮著推基座技術(shù)參數(shù)要求及精度控制

2.1 技術(shù)要求及精度控制

可伸縮首推基座由船廠自制，基座的法蘭面板為圓環(huán)形式，圓心位于船體舯線上，法蘭面板與船底基線平行，通過圍井的圓筒形裙體結(jié)構(gòu)與船體連接，圍井周圍有肘板加強(qiáng)以提高基座穩(wěn)定性；基座與船體結(jié)構(gòu)對接安裝時要注意焊接變形的控制并進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控；焊接完成后要對基座面板作如下檢查：法蘭上表面水平度、平面度（不大于1.5 mm） 及圍井的圓心度和圓柱度，必要時局部火工調(diào)整。

圖1 為可伸縮首推結(jié)構(gòu)圖，圖2 為技術(shù)參數(shù)及精度控制要求。

圖1 可伸縮首推結(jié)構(gòu)圖

圖2 技術(shù)參數(shù)要求/精度控制目標(biāo)

2.2 外加工回廠基座平面度數(shù)據(jù)

MW619-1#伸縮推基座加工完成后，使用激光測平儀對加工平面度進(jìn)行檢測，誤差達(dá)到0.75 mm，技術(shù)參數(shù)要求平面度為裝焊完成后誤差 1.5 mm。因此在裝焊過程中允許的變形要求按0.75 mm 進(jìn)行控制，要求極為嚴(yán)格。

3 可伸縮首推基座制作工藝

3.1 胎架制作

MW619-1#船可伸縮首推基座的制作胎架形式為：下部槽鋼立柱焊接固定在車間地面預(yù)埋件上，槽鋼上端鋪鋼板獲得基準(zhǔn)面；槽鋼立柱裝焊固定好后用激光經(jīng)緯儀測量上端水平, 并鋪設(shè)厚度不小于30 mm 的整張鋼板，或利用邊角余料拼接成外直徑不小于4 200 mm、內(nèi)直徑不大于3 400 mm 的圓環(huán)，拼接后再次用激光經(jīng)緯儀測量并調(diào)整水平。

胎架立柱材料必須具有足夠強(qiáng)度，鋪板厚度不宜太薄，確保基座制作過程中胎架的剛性不會對基座精度產(chǎn)生負(fù)面影響。

3.2 基座裝配前準(zhǔn)備工作

（1）在胎架面上用激光經(jīng)緯儀打出十字中線用洋沖標(biāo)記，作為基座面板對接縫、腹板對接縫、肘板安裝位置等定位基準(zhǔn)線；

（2）以胎架面上的十字中線交點(diǎn)為圓心，劃出基座面板的內(nèi)徑Φ3 600 mm 和外徑Φ3 970 mm，并在胎架面上劃出基座中心線、15°角等分線以及基座面板對接縫及腹板的對接縫的定位線,并打好洋沖用記號筆標(biāo)出角度及板縫線，如圖3 所示。

圖3 基座上胎裝焊平面圖

3.3 基座裝配

吊基座面板上胎按圖4 位置定位面板板縫，注意對接縫的間隙,并檢查面板的內(nèi)外圓是否與胎架上劃好的基座面板內(nèi)外徑重合(誤差范圍為±1.5 mm）；確認(rèn)無誤后用馬板點(diǎn)焊固定,先內(nèi)側(cè)卡馬再外側(cè)卡馬使面板與胎架面緊貼，馬板沿圓周盡量密集均勻布置，且在面板對接縫兩邊各100 mm 內(nèi)必須安裝有固定馬板，所有馬板必須焊接牢固且須包角焊，確保將面板牢牢固定在指定位置。

圖4 基座面板裝配與馬板定位安裝

3.4 基座面板焊接

（1）因面板厚度較大且為高強(qiáng)度鋼，焊接前應(yīng)對面板待焊區(qū)域進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度120 ℃～150 ℃，多層多道焊的層間溫度控制在150 ℃～250 ℃，施工過程中用點(diǎn)溫槍實(shí)時測量；

（2）焊接參數(shù)：電流155～260 A；電壓24.9～29.2 V；焊接速度9.9～20.3 cm/min；氣體流量20 L/min；

（3）焊接面板的四條對接縫,雙人對稱焊接，應(yīng)蓋面焊等基座整體完工翻身后再焊接；

（4）拆除馬板并磨平馬腳，將面板翻身重復(fù)上述步驟，焊接面板對接縫的反面磨平，吊裝腹板。

3.5 基座腹板及肘板裝配

（1）基座腹板頂端開設(shè)雙面45°坡口，外側(cè)坡口深度11 mm、內(nèi)側(cè)深度7 mm，中間留鈍邊2 mm；腹板立對接邊開設(shè)單面45°外側(cè)坡口,留鈍邊3 mm。具體坡口形式見圖5。

圖5 腹板坡口形式

（2）在基座面板上畫出Φ3 690 mm 的檢驗(yàn)線，吊裝基座腹板，使其對準(zhǔn)基座面板上內(nèi)徑的檢驗(yàn)線，并用角尺及水平尺檢驗(yàn)腹板與面板的直角度；

（3）劃線并吊裝基座腹板外部的肘板，肘板為T型結(jié)構(gòu)，先行小組立制作；

（4）基座腹板的圓度、垂直度調(diào)整到位后，在基座腹板內(nèi)側(cè)距下口自由端200 mm 處，使用足夠剛性的槽鋼等材料對腹板進(jìn)行米字形工裝支撐，以保證基座腹板下口的圓度；未加撐前腹板不得焊接，且米字撐須確保焊接牢固，待所有焊接工作完成后再拆除；

（5）將胎架面上的十字線引到基座面板的側(cè)面上,并打出洋沖標(biāo)記；

（6）按照焊接工藝焊接基座的立對接焊縫、基座腹板與面板的平角焊縫、肘板角接縫，焊完后檢查并修補(bǔ)打磨；

（7）報檢質(zhì)量技術(shù)部精控及NDT 無損探傷驗(yàn)收，驗(yàn)收完后方可拆除馬板。

3.6 焊接順序

（1）焊接基座面板X 形對接縫上端焊縫，蓋面焊暫不焊，焊接順序如圖6 所示；

（2）基座面板翻身定位后，焊接X 形對接縫下端焊縫；

圖6 面板/面板與腹板的焊接順序

（3）焊接基座腹板對接立焊縫；

（4）焊接基座腹板與面板外側(cè)角焊縫；

（5）碳刨基座腹板與面板內(nèi)側(cè)角焊縫，焊接舵漿基座腹板與面板內(nèi)側(cè)角焊縫，最后焊接基座肘板；

（6）所有焊接采用雙數(shù)焊工對稱焊,兩名焊工的焊接參數(shù)及焊接層數(shù)要基本相同；

（7）焊接完成并檢驗(yàn)合格后，送外協(xié)廠對基座面板上表面進(jìn)行機(jī)加工。

4 可伸縮首推基座安裝

4.1 裝配、劃線工藝程序

（1）調(diào)整基座所涉及的本體分段至水平，根據(jù)分段的基準(zhǔn)在圍井預(yù)設(shè)位置的地面，作出圍井十字中心線并打洋沖標(biāo)記；

（2）吊裝精加工好的基座圍井至已調(diào)整水平的分段上；

（3）架設(shè)激光經(jīng)緯儀測量面板的水平度，保證水平度在1 mm 以內(nèi)；

（4）在基座面板上架設(shè)角鋼類工裝，根據(jù)事先布置在基座上的洋沖點(diǎn)作出面板的中心，掛線錘，調(diào)整圍井的位置使線錘與地面上的洋沖點(diǎn)吻合，并使上下圍井的對接縫對準(zhǔn)，禁止對上半部分圍井施力；

（5）測量基座面板的高度，計算并劃出上半部分圍井、肘板的余量并割除；

（6）重復(fù)第3、4 步驟；

（7）固定上半部分圍井，修割調(diào)整上下圍井的對接縫間隙，保證在6 mm 左右，偏差1 mm 以內(nèi)；

（8）嚴(yán)格按照焊接工藝、焊接順序焊接上下圍井的對接縫、肘板與內(nèi)底板的角接縫，并實(shí)時測量面板的平面度；

（9）焊接完成后，拆除工裝，測量最終的面板平面度。

4.2 焊接工藝程序

制定合理的焊接程序是保證焊接質(zhì)量、減少焊接應(yīng)力和變形的重要措施，結(jié)合可伸縮首推基座特點(diǎn)，確定焊接基本原則為：焊接不致其他焊縫形成剛性約束的焊縫，每一條焊縫焊接時盡量保持其一端能夠自由收縮；構(gòu)件中同時存在對接縫和角接縫時，先焊對接焊縫，后焊角接焊縫；結(jié)構(gòu)按先立角焊后平角焊的原則順序焊接；長焊縫采用由中間向兩邊分段退焊或跳焊法焊接。具體實(shí)施方案如下：

（1）先焊接伸縮推基座的肘板與內(nèi)底板角焊縫，每段焊縫采用分段退焊法，焊接順序如圖7 所示 。

圖7 伸縮推加強(qiáng)筋板焊接順序

（2）焊接上下圍井對接縫，采用分段退焊法與跳焊法相結(jié)合，焊接順序如圖8 所示。

（3）兩名焊工的焊接參數(shù)及焊接層數(shù)要基本相同，每層焊縫的接頭要錯開20 mm 以上；每道焊縫焊完后需完全冷卻再施焊下一道焊縫，需要UT 的焊縫要保證一次通過；

圖8 伸縮推圍巾對接焊接順序

（4）焊接過程中對基座面進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，每焊完一道對面板測量一次，根據(jù)測量結(jié)果及時分析調(diào)整焊接參數(shù)與焊接順序，確?；日w可控；

（5）焊接參數(shù)選擇：宜選用小參數(shù)，嚴(yán)格控制焊角尺寸，以減小焊接線能量的輸入，減少變形。

通過以上各個環(huán)節(jié)的工藝管控，實(shí)現(xiàn)基座裝焊后可伸縮首推基座面板的平面度變形為1.29 mm，與焊接之前變形量0.75 mm 相比，全作業(yè)過程僅變形0.54 mm,達(dá)到了預(yù)期的精度控制目標(biāo)。

5 結(jié)論

通過本文分析可知，要實(shí)現(xiàn)工序前移在分段階段完成已精加工船舶推進(jìn)系統(tǒng)基座的安裝，了解影響基座平面度精度的各種因素具有重要意義。從本文總結(jié)分析得出：作業(yè)過程中對裝配精度、有效工裝的使用、焊接坡口的設(shè)置、焊接順序、焊接參數(shù)選擇等幾個因素的控制，是實(shí)現(xiàn)基座平面度控制的關(guān)鍵。本文對工藝研究運(yùn)用總結(jié)如下：

（1）在船舶推進(jìn)系統(tǒng)基座的制作、安裝精度控制方面，較傳統(tǒng)工藝取得突破性提升；

（2）以精度管理為目標(biāo)導(dǎo)向，探索裝配工藝與焊接工藝的進(jìn)一步融合；

（3）通過焊接過程記錄與焊接順序的調(diào)整，進(jìn)一步探索優(yōu)化焊接參數(shù)選用對焊接變形的影響；

（4）合理的工藝推進(jìn)可以達(dá)到實(shí)現(xiàn)工序前移、優(yōu)化作業(yè)環(huán)境、節(jié)約勞力成本、縮短船舶生產(chǎn)周期等成效。