試談造船的主要工藝流程

nn鋼材預(yù)處理在號料前對鋼材進行的矯正,除銹和涂底漆工作.船用鋼材常因軋制時壓延不均,軋制后冷卻收縮不勻或運輸,儲存過程中其鋼材預(yù)處理 在號料前對鋼材進行的矯正,除銹和涂底漆工作.船用鋼材常因軋制時壓延不均,軋制后冷卻收縮不勻或運輸,儲存過程中其他因素的影響而存在各種變形.為此,板材和型材從鋼料堆場取出后,先分別用多輥鋼板矯平機和型鋼矯直機矯正,以保證號料,邊緣和成型加工的正常進行.矯正后的鋼材一般先經(jīng)拋光除銹,最后噴涂底漆和烘干.這樣處理完畢后的鋼材即可送去號料.這些工序常組成預(yù)處理自動流水線,利用傳送滾道與鋼料堆場的鋼料吊運,號料,邊緣加工等后續(xù)工序的運輸線相銜接,以實現(xiàn)船體零件備料和加工的綜合機械化和自動化. 放樣和號料 船體外形通常是光順的空間曲面.由設(shè)計部門提供的用三向投影線表示的船體外形圖,稱為型線圖,一般按1:50或1:100的比例繪制.由于縮尺比大,型線的三向光順性存在一定的誤差,故不能按型線圖直接進行船體施工,而需要在造船廠的放樣臺進行1:1的實尺放樣或者是1:5,1:10的比例放樣,以光順型線,取得正確的型值和施工中所需的每個零件的實際形狀尺寸與位置,為后續(xù)工序提供必要的施工信息.船體放樣是船體建造的基礎(chǔ)性工序. 號料是將放樣后所得的船體零件的實際形狀和尺寸,利用樣板,樣料或草圖劃在板材或型材上,并注以加工和裝配用標(biāo)記.最早的放樣和號料方法是實尺放樣,手工號料.20世紀(jì)40年代初出現(xiàn)比例放樣和投影號料,即按1:5或1:10的比例進行放樣制成投影底圖,用相應(yīng)的低倍投影裝置放大至實際尺寸;或?qū)⑼队暗讏D縮小到1/51/10攝制成投影底片,再用高倍投影裝置放大50100倍成零件實形,然后在鋼材上劃線.比例放樣還可提供仿形圖,供光電跟蹤切割機直接切割鋼板用,從而省略號料工序.投影號料雖在手工號料的基礎(chǔ)上有了很大改進,但仍然未能擺脫手工操作. 60年代初開始應(yīng)用電印號料,即利用靜電照相原理,先在鋼板表面噴涂光敏導(dǎo)電粉末,進行正片投影曝光,經(jīng)顯影和定影后在鋼板上顯出零件圖形.適用于大尺寸鋼板的大型電印號料裝置采用同步連續(xù)曝光投影方式,即底圖和鋼板同步移動,在運動過程中連續(xù)投影曝光.適用于小尺寸鋼板的小型電印號料裝置,則在鋼板上一次投影出全部圖形.這種號料方法已得到較廣泛的應(yīng)用. 隨著電子計算機在造船中的應(yīng)用,又出現(xiàn)數(shù)學(xué)放樣方法.即用數(shù)學(xué)方程式表示船體型線或船體表面,以設(shè)計型值表和必需的邊界條件數(shù)值作為原始數(shù)據(jù),利用計算機進行反復(fù)校驗和計算,實現(xiàn)型線修改和光順,以獲得精確光順和對應(yīng)投影點完全一致的船體型線.船體的每條型線都由一個特點的數(shù)學(xué)樣條曲線方程表示,并可通過數(shù)控繪圖機繪出圖形.數(shù)學(xué)放樣可取消傳統(tǒng)的實尺放樣工作,還可為切割和成形加工等后續(xù)工序提供控制信息,對船體建造過程的自動化具有關(guān)鍵的作用,是造船工藝的一項重要發(fā)展. 船體零件加工 包括邊緣加工和成形加工.邊緣加工就是按照號料后在鋼材上劃出的船體零件 實際形狀,利用剪床或氧乙炔氣割,等離子切割進行剪割.部分零件的邊緣還需要用氣割機或刨邊機進行焊縫坡口的加工.氣割設(shè)備中的光電跟蹤氣割機能自動跟蹤比例圖上的線條,通過同步伺服系統(tǒng)在鋼板上進行切割,它可與手工號料,投影號料配合使用.采用數(shù)控氣割機不但切割精度高,而且根據(jù)數(shù)學(xué)放樣資料直接進行切割,可省略號料工序,實現(xiàn)放樣,切割過程自動化. 對于具有曲度,折角或折邊等空間形狀的船體板材,在鋼板剪割后還需要成形加工,主要是應(yīng)用輥式彎板機和滾壓機進行冷彎;或采用水火成形的加工方法,即在板材上按預(yù)定的加熱線用氧-乙炔烘炬進行局部加熱,并用水跟蹤冷卻,使板材產(chǎn)生局部變形,彎成所要求的曲面形狀.對于用作肋骨等的型材,則多應(yīng)用肋骨冷彎機彎制成形.隨著數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展,已使用數(shù)字控制肋骨冷彎機,并進而研制數(shù)字控制彎板機.船體零件加工已從機械化向自動化進展. 船體裝配和焊接 將船體結(jié)構(gòu)的零部件組裝成整個船體的過程.普遍采用分段建造方式,分為部件裝配焊接,分段裝配焊接和船臺裝配焊接3個階段進行. 部件裝配焊接:又稱小合擾.將加工后的鋼板或型鋼組合成板列,T 型材,肋骨框架或船首尾柱等部件的過程,均在車間內(nèi)裝焊平臺上進行. 分(總)段裝配焊接:又稱中合攏.將零部件組合成平面分段,曲面分段或立體分段,如艙壁,船底,舷側(cè)和上層建筑等分段;或組合成在船長方向橫截主船體而成的環(huán)形立體分段,稱為總段,如船首總段,船尾總段等.分段的裝配和焊接均在裝焊平臺或胎架上進行.分段的劃分主要取決于船體結(jié)構(gòu)的特點和船廠的起重運輸條件.隨著船舶的大型化和起重機能力的增大,分段和總段也日益增大,其重量可達800噸以上. 船臺(塢)裝配焊接:即船體總裝,又稱大合攏.將船體零部件,分段,總段在船臺(或船塢)上最后裝焊成船體.排水量10萬噸以上的大型船舶,為保證下水安全,多在造船塢內(nèi)總裝. 常用的總裝方法有: 以總段為總裝單元,自船中向船首,船尾吊裝的稱總段建造法,一般適用于建造中小型船舶; 先吊裝船中偏尾處的一個底部分段,以此作為建造基準(zhǔn)向船首,船尾和上層吊裝相鄰分段,其吊裝范圍呈寶塔狀的稱塔式建造法;設(shè)有23個建造基準(zhǔn),分別以塔式建造法建造,最后連接成船體的稱島式建造法; 在船臺(或船塢)的末端建造第一艘船舶時,在船臺的前端同時建造第二艘船舶的尾部,待第一艘船下水后,將第二艘船的尾部移至船臺末端,繼續(xù)吊裝其他分段,其至總裝成整個船體,同時又在船臺前端建造第三艘船舶的尾部,依此類推,這種方法稱為串聯(lián)建造法; 將船體劃分為首,尾兩段,分別在船臺上建成后下水,再在水上進行大合攏的稱兩段建造法. 各種總裝方法的選擇根據(jù)船體結(jié)構(gòu)特點和船廠的具體條件而定. 船體裝配和焊接的工作量,占船體建造總工作量的75%以上,其中焊接又占一半以上.故焊接是造船的關(guān)鍵性工作,它不但直接關(guān)系船舶的建造質(zhì)量,而且關(guān)系造船效率. 自20世紀(jì)50年代起,焊接方法從全手工焊接發(fā)展為埋弧自動焊,半自動焊,電渣焊,氣體保護電弧焊.自60年代中期起,又有單面焊雙面成形,重力焊,自動角焊以及垂直焊和橫向自動焊等新技術(shù).焊接設(shè)備和焊接材料也有相應(yīng)發(fā)展.由于船體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,在難以施行自動焊和半自動焊的位置仍需要采用手工焊. 結(jié)合焊接技術(shù)的發(fā)展,自60年代起,在船體部件和分段裝配中開始分別采用 T型材裝焊流水線和平面分段裝焊流水線. T 型材是構(gòu)成平面分段骨架的基本構(gòu)件.平面分段在船體結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)?shù)谋戎?例如在大型散裝貨船和油船上,平面分段可占船體總重的50%以上. 平面分段裝焊流水線包括各種專用裝配焊接設(shè)備,它利用輸送裝置連續(xù)進行進料,拼板焊接以及裝焊骨架等作業(yè),能顯著地提高分段裝配的機械化程度,成為現(xiàn)代造船廠技術(shù)改造的主要內(nèi)容之一.世界上有些船廠對批量生產(chǎn)的大型油船的立體分段也采用流水線生產(chǎn)方式進行裝焊和船塢總裝. 船體總裝完成后必須對船體進行密閉性試驗,然后在尾部進行軸系和舵系對中,安裝軸系,螺旋槳和舵等.在完成各項水下工程后準(zhǔn)備下水. 船舶下水 將在船臺(塢)總裝完畢的船舶從陸地移入水域的過程.船舶下水時的移行方向或與船長平行,或與船長垂直,分別稱為縱向下水和橫向下水.下水滑道主要為木枋滑道和機械化滑道.前者依靠船舶自重滑行下水,使用較普遍;后者利用小車承載船體在軌道上牽引下水,多用在內(nèi)河中小型船廠. 縱向下水之前先將擱置在墩木上的船體轉(zhuǎn)移到滑板和滑道上,滑道向船舶入水方向有一定傾斜.當(dāng)松開設(shè)置于滑板與滑道間的制動裝置后,船舶由于自重連同滑板和支架一起滑入水中,然后靠自身的浮力飄浮于水面.為減少下滑時的摩擦阻力,在滑板與滑道之間常涂上一定厚度的下水油脂;也可用鋼珠代替下水油脂,將滑動摩擦改為滾動摩擦,進一步減少摩擦力. 在船塢內(nèi)總裝的船,只要灌水入塢即能浮起,其下水操作比在船臺下利用滑道下水簡單和安全得多. 下水意味著船舶建造已完成了關(guān)鍵性的,主要的工作.按傳統(tǒng)習(xí)慣,大型船舶下水常舉行隆重的慶祝儀式. 碼頭安裝(設(shè)備和系統(tǒng)的安裝) 船舶下水后常是靠于廠內(nèi)舾裝碼頭,以安裝船體設(shè)備,機電設(shè)備,管道和電纜,并進行艙室的木作,絕緣和油漆等工作.碼頭安裝涉及的工種很多,相互影響也較大.而隨著船舶設(shè)備和系統(tǒng)的日趨復(fù)雜,安裝質(zhì)量的要求也不斷提高,故安裝工作直接關(guān)系下水后能否迅速試航和交船. 為了縮短下水后的安裝周期,應(yīng)盡可能將上述安裝工作提前到分段裝配和船體總裝階段進行,稱為預(yù)舾裝.將傳統(tǒng)的單件安裝改為單元組裝,也可大大縮短安裝周期,即根據(jù)機艙和其他艙室設(shè)備的布置和組成特點確定安裝單元的組成程度,如主機冷卻單元可包括換熱器,泵,溫度調(diào)節(jié)器,帶附件的有關(guān)管道和單元所必需的電氣設(shè)備.在車間內(nèi)組成安裝單元,然后吊至分段,總段或船上安裝,這樣可使1825%的安裝工作量由船上提前到內(nèi)場進行,能使船上的安裝周期縮短1520%. 系泊試驗和航行試驗 在船體建造和安裝工作結(jié)束后,為保證建造的完善性和各種設(shè)備工作的可靠性,必須進行全面而嚴(yán)格的試驗,通常分為兩個階段,即系泊試驗和航行試驗. 系泊試驗俗稱碼頭試車,是在系泊狀態(tài)下對船舶的主機,輔機和其他機電設(shè)備進行的一系列實效試驗,用以檢驗安裝質(zhì)量和運轉(zhuǎn)情況.系泊試驗以主機試驗為核心,檢查發(fā)電機組和配電設(shè)備的工作情況,以便為主機和其他設(shè)備的試驗創(chuàng)造條件.對各有關(guān)系統(tǒng)的協(xié)調(diào),應(yīng)急,遙測遙控和自動控制等還需要進行可靠性和安全性試驗.系泊試驗時船舶基本上處于靜止?fàn)顟B(tài),主機,軸系和有關(guān)設(shè)備系統(tǒng)不能顯示全負(fù)荷運轉(zhuǎn)的性能,所以還需要進行航行試驗. 航行試驗是全面地檢查船舶在航行狀態(tài)下主機,輔機以及各種機電設(shè)備和系統(tǒng)的使用性能.通常有輕載試航和重載試航.在航行試驗中測定船舶的航速,主機功率以及操縱性,回轉(zhuǎn)性,航向穩(wěn)定性,慣性和指定航區(qū)的適航性等.試驗結(jié)果經(jīng)驗船機構(gòu)和用戶驗收合格后,由船廠正式交付訂貨方使用. 發(fā)展 近代造船技術(shù)的發(fā)展過程是由手工操作向機械化,自動化邁進的過程.自50年代起,船體建造用焊接取代了鉚接,使船體建造由過去長期使用的零星散裝方式改進為分段裝配方式,大大提高了造船效率.由于船體結(jié)構(gòu)和形狀比較復(fù)雜,手工操作在船體建造中一直占較大比重. 電子計算機和數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用正進一步改變造船業(yè)的面貌. 電子計算機首先應(yīng)用于數(shù)學(xué)放樣,進而出現(xiàn)數(shù)字輸入和圖形輸出的數(shù)控繪圖機,數(shù)控切割機,數(shù)控肋骨冷彎機,數(shù)控螺旋槳加工機床和管子加工機床等.同時電子計算技術(shù)還在造船廠的生產(chǎn)管理,計劃編制,材料設(shè)備供應(yīng)和成本核算等方面逐漸得到應(yīng)用.為減少信息準(zhǔn)備工作,消除設(shè)計與生產(chǎn)之間的脫節(jié)現(xiàn)象,又研制成大型造船集成數(shù)控系統(tǒng),它包括船舶設(shè)計,生產(chǎn)和管理等所有功能的通用信息,能協(xié)調(diào)地完成從