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船 體 建 造 工 藝 培 訓(xùn)) |; X+ F* E6 K6 q# G
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一. 目的 ) 8 n- W5 t/ L+ D% z0 O
1. 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)。7 [5 |3 J7 u% a5 }- _: |! P
二. 船體結(jié)構(gòu)的組成2 w4 u+ W( }' i) h' g
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1. 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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7 ]' u' {1 ]+ h4 z! Y2. 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。( e$ | M) I) J1 _+ o/ Y
. N8 p) E1 r" k( i* ]$ v N3. 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。# B5 P/ A3 y9 h% J
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4. 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(rèn)可的焊接工藝規(guī)程決定。
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9 }/ j( c% k# {三. 符合船級社規(guī)范要求的新建船舶定義:
3 T9 @7 b+ X k0 E$ s1 ]1. 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(rèn)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(rèn)為是符合船級社規(guī)范要求的新船。
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四. 鋼材的基本知識:
9 X' V1 }. Q! ~- q7 I: P! C1. 鋼是鐵-碳合金的總稱,又叫碳鋼。/ f8 U/ k8 W6 {7 O! t1 z
2 F$ S2 J' C. Z7 u3 ]# R$ U2. 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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4.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(jī)械用鋼材。# a/ B& ?! P2 k7 O0 C7 M
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5. 常見的機(jī)械類用鋼Q235,其強(qiáng)度等級與一般強(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,不能替代船用碳素鋼作船體結(jié)構(gòu)鋼用。' p4 G) P! P: m) D; Z' w( H% Q% V# x) @
# U2 `0 \$ g5 M0 j- ]( k/ y6. 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 J8 M( v) p) c$ K* G
) n. F3 x6 [% v% G? 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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) o: h0 j& }4 w- ^8 }/ ]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,使工件報廢。
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& [1 ^1 t& S' @8. 采購人員在購買鋼材時,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,并報驗船師備查。
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3. 一般強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)鋼及其等級
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1. 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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4. 船用低合金高強(qiáng)度鋼及其等級$ @, H6 A8 H0 P
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7 \' x2 O9 w' Q+ p5 r* H' F& _常用的船用低合金高強(qiáng)度鋼,有兩種強(qiáng)度等級:較高強(qiáng)度和高強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)用鋼。
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6 S, G, B% h' H4 r: l5 E1.較高強(qiáng)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℃。' M: r, q- {9 e. A* {$ l& o
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3 Z+ ^# o8 O# o2.高強(qiáng)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℃。
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4 ~) c2 l6 X. y) e: m/ U4 x+ n5. 鋼材按軋制的形狀分類:板材、型材、管材* q! d' }+ Y: X
% `6 V. X D- E1 \1. 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。2 C- r- l( m1 I- o4 _2 R
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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(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(jìn)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(qiáng)材規(guī)格的要求偏小,設(shè)計選用時應(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。
4 B) q4 e' v% H) [2 N" I3. 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(biāo)題欄上標(biāo)注為#20鋼,請審圖中心認(rèn)可,減少以后采購和替代的麻煩。. O! s3 Z% Q, N
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) x* [5 ?* {8 y1 K' L0 T1 h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。
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; F& G1 a, [6 X+ S l1 e1. 鋼材等級;9 x+ v$ b* N" A/ j: ~
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1.1 鋼材的強(qiáng)度等級原則:所選用的鋼材強(qiáng)度等級必須滿足規(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。
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( |4 I9 c7 U0 e# R$ A1. 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。
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2. 鋼材外形尺寸;& R: S, R" A9 Z4 t
- y; j: P' q3 s/ X& M3 j2.1 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,厚板可以替代薄板,相反則不允許。
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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。
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# u2 K/ b9 Y/ o9 J% u: S3. 材料的其它替代習(xí)慣:
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: N7 L' X+ T$ O: s3.1 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(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)用鋼時,因為機(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,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。0 ~2 \0 ]3 v& N5 E( A; X
! A2 ?9 W( Y) A4 ^: ?1 v六. 焊接方法及其焊接材料的基本知識:
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5 G+ N* ^; W1 p1. 常用焊接方法的分類:手工電弧焊、埋?。ㄗ詣樱┖浮⑷刍瘶O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)。$ d( Y: O$ v3 L/ u: F3 v' `
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2. 焊接材料的級別:焊接材料按焊縫金屬的強(qiáng)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。/ N1 N5 e7 D( `0 ~# c, W( h. o
9 U$ o' W' z$ H% b2.1 焊縫金屬的強(qiáng)度等級為一般強(qiáng)度時,其抗拉強(qiáng)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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; E* F( V$ F! d9 z) `* G$ j5 t q2.2 焊縫金屬的強(qiáng)度等級為高強(qiáng)度時,其抗拉強(qiáng)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℃;% q) k& h6 c( [0 V4 H
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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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3.1 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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+ J- P1 e+ h7 } J427(E4315)和J507(E5015) 它們的區(qū)別是強(qiáng)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(kuò)散氫含量低,抗裂性能強(qiáng),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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* z- N5 K3 N: ^6 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。# k4 g3 t, i% g( J
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. R% d u9 w/ B# `8 {) h& f2 Y4.1 常見的埋弧自動焊“焊絲、焊劑與鋼材”等強(qiáng)度匹配如下:
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, L6 P' {7 B( p9 y1 S7 ?2 ?一般強(qiáng)度鋼配H08A焊絲加焊劑HJ431;( X/ e. P4 X* v& U# d) C
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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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