焊接质量管理的重要性

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：图16-25 铺设海底管线托管架系统采用“部件单独预制、现场组装”的施工方案。A字架、托管架的建造重点是控制管节点的焊接质量以及整体的精度。表16-9 管节点的结构形式表16-10 管节点形式分类表16-11 管节点的放样方法计算机模拟放样的精度是控制托管架、A字架整体尺寸、焊接质量的关键。

胜利902铺管工程船的船级为CCS（中国船级社），船级符号为：CCS★CSA、PipeLayer、FloatingCrane、IceClassB、HelicopterFacilities和FTP，现场建造由中国船级社青岛分社海洋工程处的验船师全程检验，船东还聘请4名经验丰富的专业检验工程师进行现场每个工序的施工监督和验收。

为有效控制施工队的质量，每个施工队都设有专职质检人员，船舶建造施工过程中，执行三级报验制度和三色检验标志，即施工队自检为白色、项目部专检为黄色、船检和船东验收为绿色。严格控制检验程序，施工队质检人员检验合格后才能报项目部检验，项目部检验合格后才能申请船检和船东进行验收，每一次检验发现的问题都要及时整改和处理，然后同样按程序进行复验，直到最终合格为止。

胜利902铺管工程船使用TribonM3三维设计软件深化生产设计，TribonM3系统是一套计算机辅助设计、生产及信息集成软件系统，可用多种方法建立三维船舶数字模型。应用统一的船舶数字模型，在船舶设计的各个阶段能够实现各专业之间的信息共享，从而可以通过网络实现并行设计，降低专业间的协调成本，减少设计和制造中的修改工作量，提高设计质量，缩短设计周期。

利用TribonM3系统确定分段方案及建造流程，同时考虑焊接收缩补偿量、净量与余量的选择、构件安装理论线、检验线等，并自动生成每个分片或分段的施工结构图、材料出库单、板材切割图、切割指令、型材小票图、构件明细栏等。将板材切割图和切割指令直接转到下料车间，所有厚度≤10mm的板材采用等离子弧数控切割机进行下料，厚度﹥10mm的板材采用火焰数控切割机进行下料。

船体和生活楼采用“分段预制、船台合龙”的建造方案。在生产设计过程中，根据成功经验，板材对接缝每条按1mm增加焊缝横向收缩量，构件安装角焊缝按1mm/m增加焊缝横向和纵向收缩量，先定位的分段采用净量，后合龙分段的边沿带有20mm的切割余量，从而可保证分片的组装尺寸和船舶主体完工后的整体尺寸。船舶主体共64个分段，预制工序主要有：型材预制、拼板焊接、分片构件组对、分片构件焊接、分段组对、分段焊接等，分段预制检验合格后再吊装至船坞进行合龙。合龙组装前先用激光经纬仪校核胎架的水平度，然后按从中心向四周辐射的方式进行合龙组对。

托管架系统位于右舷船艉，主要由托管架、A字架、箱梁结构（位于船体）等组成，根据作业水深选择第一、二节托管架以及角度，主要功能是将海底管线缓慢延伸至海底，海底管线呈“S”形弯，故称为S铺管法，如图16-25所示。

图16-25 铺设海底管线

托管架系统采用“部件单独预制、现场组装”的施工方案。托管架、A字架及侧拉杆单个整体预制，A字架箱梁结构由11个箱体组成。其中箱梁结构是工程船铺管作业的主要受力区域，该区域采用高强度厚钢板，并加强结构，使载荷合理地传到主体各区域。

A字架箱梁结构整体位于艉部右舷113的分段中，随分段的预制建造完成。预制过程中除了控制焊接质量，主要控制箱梁的焊接变形和箱体中心线与外底板的垂直度。

箱梁预制的焊接顺序：

1）箱梁壁板及内部构件整体组对完成后进行焊接。

2）焊接时先焊内部构件。

3）每间隔1m加设一道环形临时加强结构，最大程度控制焊接变形。

4）箱梁腹板焊接顺序如图16-26所示，焊缝1完成后翻转，进行焊接焊缝2、3，完成后再次翻转进行焊缝4的焊接。

5）由A、B、C、D四名焊工采用分段退焊法（每段焊缝长约400～500mm），从箱体中心向两端对称同步施焊，如图16-27所示。

图16-26 箱梁腹板焊接顺序

图16-27 箱梁的分段退焊

6）采用多层多道焊，每道焊缝的宽度≤12mm，每道焊缝的厚度≤5mm，每一道整体焊完后再进行下一道焊接，禁止出现一个部位多道焊接完成之后再换位。

分段预制完成后，在合龙过程中，要通过合理的焊接顺序控制船舶主体的焊接变形，采取的主要措施为：

1）整体进行刚性固定：分段合龙组对后，将分段的外底板与刚性胎架进行点焊固定，减小焊接变形量。

2）焊缝进行刚性固定：垂直于合龙缝加临时固定马板，间隔200～300mm，强结构的马板长度为1m左右，一般结构的马板长度为500～600mm，平板的马板长度为250～300mm，阻止焊缝横向收缩。

3）控制分段合龙缝的组对间隙：板材对接缝的组对间隙均为：8～10mm，构件的组对间隙均为：6～8mm，构件与板材角焊缝的组对间隙均为：0～1mm，既要保证焊接质量，又要使得焊接收缩一致，减小焊接变形。

4）选用焊接收缩量小的焊接方法：板材对接缝、构件对接缝均采用陶瓷衬垫加CO₂气体保护焊的方式进行施焊，采用多层多道焊，尽量减小焊缝收缩量；构件与板材的角焊缝全部采用CO₂气体保护焊，焊脚高度应均匀一致。

5）按结构，合龙缝的焊接顺序：先焊构件对接缝以及构件与板材的角焊缝，然后焊板材对接缝；按位置，合龙缝的焊接顺序：先焊纵向合龙缝，待并排分段合龙成形后再焊横向合龙缝。

6）纵向合龙缝的焊接顺序：由8名焊工，分别在主甲板、外底板从焊缝中间往两端焊接，对称横舱壁的合龙缝各由1名焊工从上向下同步退焊，每一段的焊接长度均为500mm；横向合龙缝的焊接顺序：由6名焊工分别在主甲板、外底板、舷侧板进行对称同步施焊，主甲板、外底板的合龙缝从船舯向两侧施焊，对称纵舱壁的合龙缝同样各由1名焊工从上至下同步退焊。

船体合龙焊接完成后进行了主尺度的测量，船体水平度为25mm，中纵扰度为±12mm，满足规范和设计要求。

A字架、托管架的建造重点是控制管节点的焊接质量以及整体的精度。

综合分析所有管节点的结构形式及尺寸，主要特点见表16-9。管节点形式分类见表16-10。管节点的放样方法见表16-11。

表16-9 管节点的结构形式

表16-10 管节点形式分类

表16-11 管节点的放样方法

计算机模拟放样的精度是控制托管架、A字架整体尺寸、焊接质量的关键。另外，由于管节点的尺寸较大，稍有偏差都可能会引起较大的误差，为此仔细校核了计算机模拟放样的精度。经过校核发现，本公司原有大型打印设备出图精度较低，误差达10mm以上，不能满足施工要求，为此特购置了一套放样专用的高精度激光打印机，并能适用于较厚的放样纸张，经过校核并随机抽查，2m多长的放样图尺寸误差≤1mm，相对于半径的偏差≤0.15mm，提高了工作效率，保证了组对尺寸精度和坡口尺寸精度。

结合现有设备和技术特点，托管架采用反造法，先将上层两根主管及之间的斜撑组装成分片，焊接完成后，按中心线进行第三根主管的定位和组装，最后安装两端构件（见图16-28）。

图16-28 托管架

A字架由四根主管Φ711×21和斜撑Φ377×12组成桁架结构，可分为上、下两层（见图16_-29）。施工时按分片进行预制，先预制下片，后预制上片。总装时先将下片在胎架上定位找平，然后立垂直面的斜撑，最后吊装上片，进行整体组装，以便整体尺寸精度控制。托管架及A字架两端都有连接结构，且在船艉有相应的挂钩或基座，均由厚钢板制作，将力传递到船体结构。连接结构、挂钩和基座的尺寸精度控制是托管架建造的一个难点。

图16-29 A字架

锚泊系统同样采用“部件单独预制、整体组装”的施工方案，施工难点主要为绞车和转向轮底座预制、安装。为保证焊接质量，绞车底座在车间内预制、转向轮底座侧由厂家配套提供。绞车底座整体组装的尺寸精度要求非常的精确，主要是底座的平整度。根据以往施工经验，由于板材厚，焊接量大，焊接变形对尺寸精度的影响是非常严重的。由8名焊工，采用相同的焊接参数，同步对称退焊。焊接完成后，绞车底座采用经纬仪测量平整度，并且在绞车底座上面涂抹环氧树脂进一步确保各绞车底座的平整度。

焊接质量管理的重要性

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