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船 體 建 造 工 藝 培 訓(xùn)9 ^+ b( |9 M' P; s! E
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一. 目的 )
5 [( R( c6 |6 @; o! V0 g( l1. 進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,并進行合理的材料代用(這是船舶建造過程中無法回避的問題)。
# v3 P" Q5 _: s. E1 ^, c二. 船體結(jié)構(gòu)的組成) O/ p" L, K- b- V
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. L0 K; c3 O$ K0 S4 L1 L) t1. 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。, u/ W0 \1 R! c: [- Z& Z( Q
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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)格與等級由退審圖紙決定。9 a1 v; R: N8 T& D; O2 B
$ Z1 H/ M6 v( l, p: a3. 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。8 e4 x: n, `$ j. u/ h
) W: @) a* J% J0 l( w4. 船體結(jié)構(gòu)對接焊和填角焊所使用的焊接材料和焊接工藝由認可的焊接工藝規(guī)程決定。! }! O' ~* A7 R) s; p5 B! D3 L
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三. 符合船級社規(guī)范要求的新建船舶定義:
) I# t* A# f0 d3 T1. 依據(jù)船級社退審圖紙,所采購鋼板、型材與焊接材料持船級社證,采用船級社認可的焊接工藝與焊工,按照船級社要求與管理程序,在船級社驗船師監(jiān)控下建造的船舶,就被認為是符合船級社規(guī)范要求的新船。
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+ k- ^5 q1 d" E" w v& |1 ^四. 鋼材的基本知識:
3 `% r; m2 d( E# a& o% `- e" P1. 鋼是鐵-碳合金的總稱,又叫碳鋼。) o- ]7 a, `- r( j3 C! @$ i! i, `
0 g8 I% Q0 u/ _+ S U- [5 _5 b2. 鋼材的分類
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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)。
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# B9 C+ m8 Y+ E O5 G, E4.船級社材料規(guī)范根據(jù)鋼材用途分為:船用鋼材和其它機械用鋼材。
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* t( C/ u* [. g5. 常見的機械類用鋼Q235,其強度等級與一般強度船用鋼相當,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,不能替代船用碳素鋼作船體結(jié)構(gòu)鋼用。+ d6 d- t8 q! `9 V J0 e H
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6. 船級社材料規(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。0 K$ Y# e" c2 B0 U7 g1 b' H
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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℃)的一般強度船用優(yōu)質(zhì)碳素鋼和船用低合金高強度鋼。" e0 C+ X! v/ n% S
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/ j4 p6 W6 y8 @4 Y, A7.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)用鋼如須進行焊接,一般必須進行焊前預(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,使工件報廢。' _! C% Z6 R. q. g2 k
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8. 采購人員在購買鋼材時,其鋼材種類必須遵照定貨明細表,材料代用必須得到技術(shù)主管認可,技術(shù)主管須填寫相關(guān)記錄,并報驗船師備查。
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3. 一般強度船體結(jié)構(gòu)鋼及其等級
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0 h9 k6 Y: O, f! n1. 一般強度船體結(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,船級社材料規(guī)范根據(jù)鋼材的低溫沖擊韌性溫度分為A級鋼、B級鋼、D級鋼和E級鋼,其分別對應(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。
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( _. B K; B' U# y4. 船用低合金高強度鋼及其等級
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, j" C9 U2 h/ t4 W7 G+ x常用的船用低合金高強度鋼,有兩種強度等級:較高強度和高強度船體結(jié)構(gòu)用鋼。
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4 ^4 [: X: }: o6 c1.較高強度船用鋼(бs = 32kg/cm2或бs = 315N/mm2),船級社材料規(guī)范根據(jù)鋼材的低溫沖擊韌性溫度分為AH32級鋼、DH32級鋼和EH32級鋼,其分別對應(yīng)的沖擊韌性溫度為0℃、-20℃、-40℃。0 q( U: }& V0 G; [0 N
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2.高強度船用鋼(бs = 36kg/cm2或бs = 355N/mm2),船級社材料規(guī)范根據(jù)鋼材的低溫沖擊韌性溫度分為AH36級鋼、DH36級鋼和EH36級鋼,其分別對應(yīng)的沖擊韌性溫度為0℃、-20℃、-40℃。! |. o x% _* w
& y* ?. |/ w+ `0 t" g5. 鋼材按軋制的形狀分類:板材、型材、管材
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1. 船體結(jié)構(gòu)用板材的選用和采購:上述各種強度、低溫沖擊韌性等級的船體結(jié)構(gòu)用板材,國內(nèi)各主要煉鋼廠均可以軋制船板,市場采購時常見厚度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 W9 K# X2 Z! l9 I/ t% f! D7 ?/ Q$ Y
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2. 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級鋼以上的船用球扁鋼,通過定貨或市場采購可以獲得各種型號的“船級社-A級”船用球扁鋼,但AH32或AH36及其以上級別的船用球扁鋼基本不生產(chǎn),無法獲得,在設(shè)計時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)主管在進行船廠審圖時要注意。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,市場很難購齊,在設(shè)計時規(guī)格不要超過3種,主船體建議選用船用球扁鋼,規(guī)范對上層建筑扶強材規(guī)格的要求偏小,設(shè)計選用時應(yīng)適當放大,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。
) ?4 u9 c6 S# T; j8 S1 F3. 管材的選用,在國內(nèi)的市場上很難買到“船級社-A級”鋼管,一般采用#20鋼替代,送審設(shè)計時就應(yīng)在管子材料標題欄上標注為#20鋼,請審圖中心認可,減少以后采購和替代的麻煩。
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: G& f/ c. E- f' C% |9 r* r5 F五. 鋼材的選用和替代用原則:設(shè)計、采購、生產(chǎn)計劃、施工及檢驗等人員必須明白。$ r3 w( w2 B P* p P p
) @2 y2 Q. k' L1. 鋼材等級;: ?% g4 @6 F _( d
9 t$ {+ I3 ]; K* q1.1 鋼材的強度等級原則:所選用的鋼材強度等級必須滿足規(guī)范和審批圖紙的要求,如高強度鋼可以替代一般強度鋼,相反則不允許。4 z0 U! }3 x$ z* W3 z( e9 i( \
' V5 b& J+ v6 u7 U% Z8 N9 v& D& s1. 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級鋼可以替代A級,相反則不允許。% u# L8 \8 n& S' ~, H
8 t( F5 f% ^; C, Z" g2. 鋼材外形尺寸;
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7 @, U8 n& u) o/ t2.1 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,在強度、沖擊韌性相同的條件時,厚板可以替代薄板,相反則不允許。9 f3 @3 @9 }; ^# c2 @6 c
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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。2 S3 b5 v* d9 ?. F& G# K
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3. 材料的其它替代習(xí)慣:2 v7 m' W {# B1 \" i
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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鋼替代一般強度船體結(jié)構(gòu)用鋼時,因為機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)進行低溫沖擊韌性試驗,以證實該批#20鋼的低溫沖擊韌性滿足規(guī)范和審批圖紙的要求。) |% y( E% s& H. T2 y' J* X# G
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六. 焊接方法及其焊接材料的基本知識:
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6 F% v" w" I% c7 @ Z1. 常用焊接方法的分類:手工電弧焊、埋?。ㄗ詣樱┖?、熔化極氣體保護焊(CO2氣體保護焊屬于此類)、鎢極氣體保護焊(鎢極電弧氬氣保護焊屬于此類)。! X' A- g8 N- N. F. a
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2. 焊接材料的級別:焊接材料按焊縫金屬的強度等級和低溫沖擊韌性級別分為:1級、2級、3級、4級、2Y級、3Y級、4Y級等級別。
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' F" |. D& {) \9 R% Z, E/ c' f; X2.1 焊縫金屬的強度等級為一般強度時,其抗拉強度為бb = 425N/mm2(бs = 235N/mm2),焊條等級分為1級、2級、3級、4級,其分別對應(yīng)的焊縫金屬沖擊韌性溫度為20℃、0℃、-20℃、-40℃;
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2.2 焊縫金屬的強度等級為高強度時,其抗拉強度為бb = 495N/mm2(бs = 355N/mm2),焊條等級分為2Y級、3Y級、4Y級,其分別對應(yīng)的焊縫金屬沖擊韌性溫度為0℃、-20℃、-40℃;
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3. 手工電弧焊的焊條:常見的牌號(型號)有J422(E4303)、J427(E4315)、J507(E5015)
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# I: S# X) c. s9 F: F5 o3.1 J422(E4303)其藥皮為汰鈣型,俗稱酸性焊條:其工藝性能好,對水、銹、油敏感性小,不易出氣孔,對焊接環(huán)境的要求最小。
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/ f9 S7 M2 j }8 j J427(E4315)和J507(E5015) 它們的區(qū)別是強度等級不同,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,擴散氫含量低,抗裂性能強,對水、銹、油敏感性大,對焊接環(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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; \2 _9 _9 [( T. P5 g& }. c1 l4. 埋弧自動焊的焊絲和焊劑:常見的焊絲H08A和H10Mn2;焊劑有HJ431和SJ101。! D w8 I3 B9 b* o8 I
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6 n, M6 ]/ }3 a6 y) T& M4.1 常見的埋弧自動焊“焊絲、焊劑與鋼材”等強度匹配如下:0 m6 C4 W4 o! ?# v
! X6 m$ \6 J: g" F/ @0 B1 _- Z一般強度鋼配H08A焊絲加焊劑HJ431;
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( u W4 I+ a' }高強度鋼配H10Mn2焊絲加焊劑SJ101;
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. i! p9 c/ {4 |& z" v" G% M5. CO2氣體保護焊的焊絲、CO2氣體及其陶瓷襯墊: |
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