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船 體 建 造 工 藝 培 訓(xùn)
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一. 目的 )
* [6 p9 ?+ L5 [; U2 V# L5 O1. 進(jìn)行材料選用與采購的相關(guān)培訓(xùn),是為了正確選用、采購與使用船用材料,并進(jìn)行合理的材料代用(這是船舶建造過程中無法回避的問題)。3 k' ~3 k6 a0 A" |, k% K
二. 船體結(jié)構(gòu)的組成
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) H, s( N2 Q) i$ s3 |; Y1. 通俗的講,現(xiàn)在船舶的船體結(jié)構(gòu)是由鋼板、型材與焊縫組成。
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2. 船體結(jié)構(gòu)的板材和骨架所使用的鋼板和型材的規(guī)格與等級(jí)由退審圖紙決定。
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3. 船體結(jié)構(gòu)板材與骨架之間的填角焊焊縫尺寸由退審的焊接規(guī)格表決定。
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0 N6 Z' _2 L' T, T3 ? L) x7 X4 H& {4. 船體結(jié)構(gòu)對(duì)接焊和填角焊所使用的焊接材料和焊接工藝由認(rèn)可的焊接工藝規(guī)程決定。$ z0 \" I4 r. @ Q4 W' d A) A4 G
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* a0 H' u6 N" Y0 m& P2 K# m8 [三. 符合船級(jí)社規(guī)范要求的新建船舶定義:
3 {( Z6 D3 g# {6 o1. 依據(jù)船級(jí)社退審圖紙,所采購鋼板、型材與焊接材料持船級(jí)社證,采用船級(jí)社認(rèn)可的焊接工藝與焊工,按照船級(jí)社要求與管理程序,在船級(jí)社驗(yàn)船師監(jiān)控下建造的船舶,就被認(rèn)為是符合船級(jí)社規(guī)范要求的新船。0 l& @/ v" l$ I4 j
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四. 鋼材的基本知識(shí): " e8 q: B; a- W3 h6 d/ @: [& P& u
1. 鋼是鐵-碳合金的總稱,又叫碳鋼。
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w7 k% i- X( Y1 m2. 鋼材的分類& s1 P% P" m5 d! N
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3. 鋼材根據(jù)冶煉和軋制的不同分為:鑄鋼,鍛鋼,熱軋、冷軋和各種交貨狀態(tài)的板材和型材,還有含碳量很高的生鐵(各種鑄鐵)。6 A0 c# K+ u2 z
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4.船級(jí)社材料規(guī)范根據(jù)鋼材用途分為:船用鋼材和其它機(jī)械用鋼材。
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5. 常見的機(jī)械類用鋼Q235,其強(qiáng)度等級(jí)與一般強(qiáng)度船用鋼相當(dāng),因其硫、磷等雜質(zhì)含量大大超過船用碳素鋼,其冷和熱加工性能、可焊接性和低溫沖擊韌性遠(yuǎn)不如船用碳素鋼,且不耐海水腐蝕,未經(jīng)相關(guān)規(guī)范要求的理化試驗(yàn),不能替代船用碳素鋼作船體結(jié)構(gòu)鋼用。 }! C. d5 k$ `
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6. 船級(jí)社材料規(guī)范將船用鋼材分為兩大類:船體結(jié)構(gòu)用鋼和非船體結(jié)構(gòu)用鋼。7 I& P* y: \. Z p
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? 船體結(jié)構(gòu)鋼,一般指在常溫下有較好的可焊性,無須焊前預(yù)熱(100~120℃)和焊后保溫(250~300℃)的一般強(qiáng)度船用優(yōu)質(zhì)碳素鋼和船用低合金高強(qiáng)度鋼。
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7.非船體結(jié)構(gòu)用鋼,一般指軸、銷等沒有焊接要求的其他用鋼,非船體結(jié)構(gòu)用鋼如須進(jìn)行焊接,一般必須進(jìn)行焊前預(yù)熱(100~120℃)、層間溫度控制和焊后保溫(250~300℃),否則可能產(chǎn)生冷裂紋,使工件報(bào)廢。; N! g% O7 Z8 B9 f4 f4 o
/ j1 K, `: H! ~: X8 w% j8. 采購人員在購買鋼材時(shí),其鋼材種類必須遵照定貨明細(xì)表,材料代用必須得到技術(shù)主管認(rèn)可,技術(shù)主管須填寫相關(guān)記錄,并報(bào)驗(yàn)船師備查。, T" o* n3 l% X: E
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3. 一般強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)鋼及其等級(jí)* h* A/ d" ]) w7 P: M/ n
4 s, p' }) a5 |# R% O/ A1. 一般強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)鋼就是船廠常用的船用優(yōu)質(zhì)碳素鋼(бs = 24kg/cm2或бs = 235N/mm2),俗稱軟鋼,船級(jí)社材料規(guī)范根據(jù)鋼材的低溫沖擊韌性溫度分為A級(jí)鋼、B級(jí)鋼、D級(jí)鋼和E級(jí)鋼,其分別對(duì)應(yīng)的沖擊韌性溫度為20℃、0℃、-20℃、-40℃。鋼材的以上低溫沖擊韌性等級(jí)是由退審圖紙確定,是根據(jù)船舶的種類和大小、所處船體結(jié)構(gòu)受力位置、所選用的船體結(jié)構(gòu)板厚,依據(jù)規(guī)范條款而定,施工圖紙必須依據(jù)退審圖紙和退審意見,注明鋼材等級(jí)。
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2 R! A2 X& }( C4. 船用低合金高強(qiáng)度鋼及其等級(jí)+ J( K( O5 V/ C) R* H5 i
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& S7 y+ r6 Y6 Y, k常用的船用低合金高強(qiáng)度鋼,有兩種強(qiáng)度等級(jí):較高強(qiáng)度和高強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)用鋼。
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* f8 z$ c- b& t6 _1 P6 u1.較高強(qiáng)度船用鋼(бs = 32kg/cm2或бs = 315N/mm2),船級(jí)社材料規(guī)范根據(jù)鋼材的低溫沖擊韌性溫度分為AH32級(jí)鋼、DH32級(jí)鋼和EH32級(jí)鋼,其分別對(duì)應(yīng)的沖擊韌性溫度為0℃、-20℃、-40℃。) p; |! W& L) e, a( N/ d' ?/ b
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4 L2 R( l8 ~, d- f2.高強(qiáng)度船用鋼(бs = 36kg/cm2或бs = 355N/mm2),船級(jí)社材料規(guī)范根據(jù)鋼材的低溫沖擊韌性溫度分為AH36級(jí)鋼、DH36級(jí)鋼和EH36級(jí)鋼,其分別對(duì)應(yīng)的沖擊韌性溫度為0℃、-20℃、-40℃。
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5. 鋼材按軋制的形狀分類:板材、型材、管材
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3 T/ G: m/ X( s/ z" U7 g) o1. 船體結(jié)構(gòu)用板材的選用和采購:上述各種強(qiáng)度、低溫沖擊韌性等級(jí)的船體結(jié)構(gòu)用板材,國內(nèi)各主要煉鋼廠均可以軋制船板,市場(chǎng)采購時(shí)常見厚度8mm以上的偶數(shù)船板和厚度8mm以下的各種厚度船板,定貨或采購比較方便。7 c2 w% X& `- E6 k) @) W f
7 \. Y' N$ [' P: W2 O2. 船體結(jié)構(gòu)用型材的選用和采購:船用球扁鋼的選用,國內(nèi)只有較大的煉鋼廠可以軋制,一般只生產(chǎn)“一般強(qiáng)度”船用球扁鋼,由于扁鋼部分厚度不是很厚,規(guī)范沒有要求采用A級(jí)鋼以上的船用球扁鋼,通過定貨或市場(chǎng)采購可以獲得各種型號(hào)的“船級(jí)社-A級(jí)”船用球扁鋼,但AH32或AH36及其以上級(jí)別的船用球扁鋼基本不生產(chǎn),無法獲得,在設(shè)計(jì)時(shí)一般采用與相連板材相同厚度與材料作骨材,船廠的技術(shù)主管在進(jìn)行船廠審圖時(shí)要注意。船用不等邊角鋼的選用,國內(nèi)煉鋼廠均有能力生產(chǎn)船用不等邊角鋼,但軋制規(guī)格有限,市場(chǎng)很難購齊,在設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)格不要超過3種,主船體建議選用船用球扁鋼,規(guī)范對(duì)上層建筑扶強(qiáng)材規(guī)格的要求偏小,設(shè)計(jì)選用時(shí)應(yīng)適當(dāng)放大,有利于上層建筑的剛度和水火矯正工作,建議最小的規(guī)格采用L100X63X6。: d# Z) f R$ [7 E6 `
3. 管材的選用,在國內(nèi)的市場(chǎng)上很難買到“船級(jí)社-A級(jí)”鋼管,一般采用#20鋼替代,送審設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)在管子材料標(biāo)題欄上標(biāo)注為#20鋼,請(qǐng)審圖中心認(rèn)可,減少以后采購和替代的麻煩。. a: j( [- b) [- f- Y1 \3 F' V
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五. 鋼材的選用和替代用原則:設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)計(jì)劃、施工及檢驗(yàn)等人員必須明白。, q! Y4 E6 S- g) M' J7 W9 A
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1. 鋼材等級(jí);
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1 Z1 \* N. |# K L/ m1.1 鋼材的強(qiáng)度等級(jí)原則:所選用的鋼材強(qiáng)度等級(jí)必須滿足規(guī)范和審批圖紙的要求,如高強(qiáng)度鋼可以替代一般強(qiáng)度鋼,相反則不允許。- f/ S4 P4 l3 M5 h0 }) m
2 y5 c9 U* a# _: ~, |2 _1. 鋼材的低溫沖擊韌性原則:所選用鋼材的低溫沖擊韌性必須滿足規(guī)范和審批圖紙的要求,低溫沖擊韌性溫度較低的鋼材可以替代沖擊韌性溫度較高的鋼材,如B級(jí)鋼可以替代A級(jí),相反則不允許。& [5 I w3 S! d" t. M
; N: O6 `4 G6 Z' y: t; _9 h2. 鋼材外形尺寸;- I5 J$ `2 E" A$ L/ b
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2.1 板材的厚度原則:所選用板材的厚度必須滿足規(guī)范和審批圖紙的要求,在強(qiáng)度、沖擊韌性相同的條件時(shí),厚板可以替代薄板,相反則不允許。* B8 [: p; t2 s$ p [
- u6 `; `% p* d+ m( A. ^2.2 型材的剖面模數(shù)與慣性距原則:所選用型材的剖面模數(shù)與慣性距必須滿足規(guī)范和審批圖紙的要求,剖面模數(shù)與慣性距大的型材可以替代小的,相反則不允許。
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- ~; \6 o7 F$ ?, \3. 材料的其它替代習(xí)慣:
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3.1 原則上造船必須選用船用鋼材,Q235鋼是不允許替代船體結(jié)構(gòu)用鋼材,由于軋鋼廠沒有使用船用鋼材生產(chǎn)一些型鋼的品種,定貨及市場(chǎng)無法獲得,可以選用#20鋼替代,如工字鋼、槽鋼、元鋼及鋼管等,凡選用#20鋼替代一般強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)用鋼時(shí),因?yàn)闄C(jī)械用鋼的低溫沖擊韌性溫度低于船體結(jié)構(gòu)用鋼,必須(至少)進(jìn)行低溫沖擊韌性試驗(yàn),以證實(shí)該批#20鋼的低溫沖擊韌性滿足規(guī)范和審批圖紙的要求。7 f: K; y: S6 N3 b
/ n1 |& V3 j* _& H3 j六. 焊接方法及其焊接材料的基本知識(shí):
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, g/ t2 B; O; j1. 常用焊接方法的分類:手工電弧焊、埋弧(自動(dòng))焊、熔化極氣體保護(hù)焊(CO2氣體保護(hù)焊屬于此類)、鎢極氣體保護(hù)焊(鎢極電弧氬氣保護(hù)焊屬于此類)。( ]1 `, `! ~+ b# p. h
/ Y- n& g4 ]3 x* t; N+ [2 T1 V2. 焊接材料的級(jí)別:焊接材料按焊縫金屬的強(qiáng)度等級(jí)和低溫沖擊韌性級(jí)別分為:1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)、2Y級(jí)、3Y級(jí)、4Y級(jí)等級(jí)別。
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2.1 焊縫金屬的強(qiáng)度等級(jí)為一般強(qiáng)度時(shí),其抗拉強(qiáng)度為бb = 425N/mm2(бs = 235N/mm2),焊條等級(jí)分為1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)、4級(jí),其分別對(duì)應(yīng)的焊縫金屬?zèng)_擊韌性溫度為20℃、0℃、-20℃、-40℃;
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! a3 ]: F8 K* u0 O2 t2 E, b/ V2.2 焊縫金屬的強(qiáng)度等級(jí)為高強(qiáng)度時(shí),其抗拉強(qiáng)度為бb = 495N/mm2(бs = 355N/mm2),焊條等級(jí)分為2Y級(jí)、3Y級(jí)、4Y級(jí),其分別對(duì)應(yīng)的焊縫金屬?zèng)_擊韌性溫度為0℃、-20℃、-40℃;. r; N5 X3 ]! p$ N/ H* b
, D" h% ?. c* k7 ?3. 手工電弧焊的焊條:常見的牌號(hào)(型號(hào))有J422(E4303)、J427(E4315)、J507(E5015)" Z' w% D" j4 _2 N6 E: W
$ h! V! r' R7 s9 Y: f3.1 J422(E4303)其藥皮為汰鈣型,俗稱酸性焊條:其工藝性能好,對(duì)水、銹、油敏感性小,不易出氣孔,對(duì)焊接環(huán)境的要求最小。/ f6 _1 P7 G9 Q* I, |2 c4 O3 W
5 o8 `! F7 ?' s- s2 Y/ X J427(E4315)和J507(E5015) 它們的區(qū)別是強(qiáng)度等級(jí)不同,其藥皮均為低氫鈉型,俗稱堿性焊條:焊縫的淬硬組織少,其延展性和韌性高,擴(kuò)散氫含量低,抗裂性能強(qiáng),對(duì)水、銹、油敏感性大,對(duì)焊接環(huán)境的要求很高,焊前坡口的打磨、清潔、烘干必不可少。
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5 ]9 w6 w9 J: J4 R4. 埋弧自動(dòng)焊的焊絲和焊劑:常見的焊絲H08A和H10Mn2;焊劑有HJ431和SJ101。
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. B& r7 j( X& X! E
+ S, G. d0 U% [! p, x3 O4.1 常見的埋弧自動(dòng)焊“焊絲、焊劑與鋼材”等強(qiáng)度匹配如下:* [* w2 r- ~1 c0 I, {) V9 K
: P; P7 {% {4 i6 M! t一般強(qiáng)度鋼配H08A焊絲加焊劑HJ431;
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" C" R: ]% @; h3 Z9 G, A高強(qiáng)度鋼配H10Mn2焊絲加焊劑SJ101;
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5. CO2氣體保護(hù)焊的焊絲、CO2氣體及其陶瓷襯墊: |
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