船體建造工藝培訓

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船 體 建 造 工 藝 培 訓
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$ H" i0 P1 X# z$ ~一． 目的 )
3 C. r9 V( D& e; P8 o3 w/ o1． 進行材料選用與采購的相關培訓，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）。
& O7 V1 P7 c5 [2 K' H7 \4 c二． 船體結構的組成


1． 通俗的講，現在船舶的船體結構是由鋼板、型材與焊縫組成。
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7 p2 g7 k8 T* k- V, l2． 船體結構的板材和骨架所使用的鋼板和型材的規格與等級由退審圖紙決定。

3． 船體結構板材與骨架之間的填角焊焊縫尺寸由退審的焊接規格表決定。
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4． 船體結構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程決定。
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# b0 g& P, o/ p# d+ e4 o( J三． 符合船級社規范要求的新建船舶定義： 
1． 依據船級社退審圖紙，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，在船級社驗船師監控下建造的船舶，就被認為是符合船級社規范要求的新船。


四． 鋼材的基本知識： 
1. 鋼是鐵-碳合金的總稱，又叫碳鋼。

2. 鋼材的分類

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6 a6 w" s1 m( M: D3． 鋼材根據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的板材和型材，還有含碳量很高的生鐵（各種鑄鐵）。


8 H3 m% N# e; G8 j$ U4．船級社材料規范根據鋼材用途分為：船用鋼材和其它機械用鋼材。
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5． 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，未經相關規范要求的理化試驗，不能替代船用碳素鋼作船體結構鋼用。
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6． 船級社材料規范將船用鋼材分為兩大類：船體結構用鋼和非船體結構用鋼。

' W& E- A2 h9 i7 S4 ?? 船體結構鋼，一般指在常溫下有較好的可焊性，無須焊前預熱（100~120℃）和焊后保溫(250~300℃)的一般強度船用優質碳素鋼和船用低合金高強度鋼。


  f, V# P2 Z4 [" Y$ j# D7．非船體結構用鋼，一般指軸、銷等沒有焊接要求的其他用鋼，非船體結構用鋼如須進行焊接，一般必須進行焊前預熱（100~120℃）、層間溫度控制和焊后保溫(250~300℃)，否則可能產生冷裂紋，使工件報廢。
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2 z3 e, D. b  Q/ t８. 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主管認可，技術主管須填寫相關記錄，并報驗船師備查。
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3. 一般強度船體結構鋼及其等級

１. 一般強度船體結構鋼就是船廠常用的船用優質碳素鋼（бs = 24kg/cm2或бs = 235N/mm2），俗稱軟鋼，船級社材料規范根據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，是根據船舶的種類和大小、所處船體結構受力位置、所選用的船體結構板厚，依據規范條款而定，施工圖紙必須依據退審圖紙和退審意見，注明鋼材等級。

4. 船用低合金高強度鋼及其等級


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構用鋼。
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1．較高強度船用鋼（бs = 32kg/cm2或бs = 315N/mm2），船級社材料規范根據鋼材的低溫沖擊韌性溫度分為AH32級鋼、DH32級鋼和EH32級鋼，其分別對應的沖擊韌性溫度為0℃、-20℃、-40℃。

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2．高強度船用鋼（бs = 36kg/cm2或бs = 355N/mm2），船級社材料規范根據鋼材的低溫沖擊韌性溫度分為AH36級鋼、DH36級鋼和EH36級鋼，其分別對應的沖擊韌性溫度為0℃、-20℃、-40℃。
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- ?5 h8 O$ S7 w$ l5. 鋼材按軋制的形狀分類：板材、型材、管材
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1. 船體結構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構用板材，國內各主要煉鋼廠均可以軋制船板，市場采購時常見厚度8mm以上的偶數船板和厚度8mm以下的各種厚度船板，定貨或采購比較方便。

$ b7 ]. \3 l% T1 Y/ T( p1 P& V: u2. 船體結構用型材的選用和采購：船用球扁鋼的選用，國內只有較大的煉鋼廠可以軋制，一般只生產“一般強度”船用球扁鋼，由于扁鋼部分厚度不是很厚，規范沒有要求采用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，無法獲得，在設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，國內煉鋼廠均有能力生產船用不等邊角鋼，但軋制規格有限，市場很難購齊，在設計時規格不要超過3種，主船體建議選用船用球扁鋼，規范對上層建筑扶強材規格的要求偏小，設計選用時應適當放大，有利于上層建筑的剛度和水火矯正工作，建議最小的規格采用L100X63X6。
3 H" ?5 }* c1 n. u3. 管材的選用，在國內的市場上很難買到“船級社-A級”鋼管，一般采用#20鋼替代，送審設計時就應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。


五． 鋼材的選用和替代用原則：設計、采購、生產計劃、施工及檢驗等人員必須明白。

1． 鋼材等級；

0 A' G: @+ V: v8 D: U/ k1.1 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。
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% p4 r1 q9 q* E1. 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；
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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。

2.2 型材的剖面模數與慣性距原則：所選用型材的剖面模數與慣性距必須滿足規范和審批圖紙的要求，剖面模數與慣性距大的型材可以替代小的，相反則不允許。
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- i7 t9 Z# w2 Y' h3． 材料的其它替代習慣：

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構用鋼材，由于軋鋼廠沒有使用船用鋼材生產一些型鋼的品種，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構用鋼時，因為機械用鋼的低溫沖擊韌性溫度低于船體結構用鋼，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范和審批圖紙的要求。
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$ C' d3 D. G; u5 e' w+ ^3 S+ S六． 焊接方法及其焊接材料的基本知識：

5 C! k. S. X5 n; }' W" t1． 常用焊接方法的分類：手工電弧焊、埋弧（自動）焊、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）。

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。

. _" x& u# K* U2.1 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，其分別對應的焊縫金屬沖擊韌性溫度為20℃、0℃、-20℃、-40℃；
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7 Q; |8 @7 P8 O2.2 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，其分別對應的焊縫金屬沖擊韌性溫度為0℃、-20℃、-40℃；

3． 手工電弧焊的焊條：常見的牌號（型號）有J422（E4303）、J427(E4315)、J507(E5015)

& Z- Z* v+ ?& Y, K3.1 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，對焊接環境的要求最小。

J427(E4315)和J507(E5015) 它們的區別是強度等級不同，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，對焊接環境的要求很高，焊前坡口的打磨、清潔、烘干必不可少。

4． 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。

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% P% N% a! P$ b4.1 常見的埋弧自動焊“焊絲、焊劑與鋼材”等強度匹配如下：

一般強度鋼配H08A焊絲加焊劑HJ431；

  F! D7 A; I3 ~* m( _高強度鋼配H10Mn2焊絲加焊劑SJ101；

( X  r8 O( Q( O) c9 T; t# M: Y' A5． CO2氣體保護焊的焊絲、CO2氣體及其陶瓷襯墊：

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七． 車間底漆的基本知識：

9 i% f! }' E. @2 R8 z八． 鑄鍛件的基本知識
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九． 材料的定貨原則

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% j# h0 M- L6 P. T6 d! g( e十． 材料的代用原則
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7 D3 p* P( d3 k0 y* o: r十一． 材料的保存與管理

十二． 材料的領取與使用
十三． 材料的采購


4 J+ y  e" V7 w  k  ?+ i) r: ^9 J證明船舶制造和檢驗工作合格的依據：


: O3 y' U+ N% p( s" W% u. a批準的圖紙、使用認可的材料（鋼材、焊接材料、焊接輔助材料及其它船用產品）、認可的焊接工藝、認可的焊工操作。

檢驗工作的程序：施工人員自檢、車間或外包隊再檢、工廠檢驗科三檢、船東和船檢驗收（檢驗證明文件、檢驗試驗報表、材料和設備的進貨驗證）

- e# V5 V' S* O+ ^檢驗證明文件：檢驗項目表、報檢單；試驗項目表、報檢單；船用產品證書和設備進廠驗證；安裝報檢；強度試驗；效用試驗。
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施工依據的圖紙：審圖中心批準退審的“審批圖紙”；適合船廠的“施工圖紙”；船舶建造的“完工圖紙”。
% x' R% N# f  `$ A5 T" ?分段與片段設置的目的：
$ P" ~/ m# V" Q7 P4 M. m% @利用船廠的起重設備為船體結構的制造設計分段/片段的目的是盡量減少仰焊等對焊工操作要求較高、操作時間長的焊接位置，使其變為操作容易、工效較高的平焊，盡量減少工效較低的手工焊，使其變為埋弧自動焊、CO2氣體保護焊等工效較高、操作方便的自動焊或半自動焊，盡量減少船臺上的焊接工作量，使其變為平臺或車間內的焊接工作，以減少船臺周期并提高焊接工效。 Bj2iYk_cLa  
船體排板的原則：
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2 z) P- w4 h8 `% }% V! b7 i將板材的軋制方向沿船體結構主要的受力方向排列。及常說的板長沿船長方向排列 NAE |iyw  
" q5 D2 X: [5 Z5 Z7 ~焊縫坡口設計的原則： Z{B[r;  
在充分考慮焊接變形的控制條件下，盡量在平焊等操作方便的位置上將坡口開大，盡量減少仰焊等操作不方便位置上的坡口深度，但坡口的設計要盡量減少焊接熔量，最終使得焊接工作總量驅于最小。 .Qn
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  D( f; K+ o9 S" Z0 t$ Q3 O船體板材/骨材的使用原則： uGXvP(Pg'  
7 C+ {+ F( z  ]: t  z" o; X7 s所有板材/骨材的軋制邊緣均不得直接用于對接焊縫接頭，其對接縫接頭的軋制邊緣均必須被割除或刨除，氣割邊緣的最少量是邊緣割除10 mm；刨邊機刨除邊緣的最少量是邊緣刨除5 mm。如氣割下料排板的最大尺寸為7980 X 1780。  lY
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5 o& q9 {0 x. m' o  ?$ u* b6 C如埋弧自動焊刨邊機刨除邊緣的排板最大尺寸可為7990 X 1780。 gM1:*YK  
0 n8 `/ x" b( V" Z船體放樣：數控放樣、肋骨型線實尺放樣。（請工廠給出放樣工藝） B &Z0ZWx  
施工圖：審圖，是否符合規范、退審圖紙和意見、通用標準；加理論線圖、主要節點圖（縱剖與橫剖）。 p + JOUW  
拉劃線：符合分段施工圖、理論線圖、檢驗線。（請工廠給出拉劃線工藝） %`G
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號料：數控切割號料、手工切割號料。（請工廠給出號料工藝） L)|hjpQ  
裝配：在拉劃線的基礎上，依據施工圖紙、零部件表、裝配公差標準。。（請工廠給出裝配工藝） p |;#frj  
材料、放樣、拉劃線、號料、裝配的培訓： k~<ORnda  
2 Z& w7 z% [3 s! \4 V1. 施工人員的控制： Tff eCaBv  
全員掛牌：要求參加船級社船舶施工的所有人員照像、編號、造冊登記，以便核對檢查，強制要求施工人員掛牌上崗、上船，焊工：“I類焊工掛綠色工卡、II類焊工掛蘭色工卡、III類焊工掛紅色工卡”，埋弧自動焊操作人員必須持有手工焊I類焊工證書，裝配、氣割、拉劃線、碳弧氣刨等工種掛白色工卡，管理人員掛黃色工卡。 V^G+_#@,,  
2. 船體焊接控制的重點措施： %I)*5M6  
/ c9 n8 s. Q- o, }2.1 角焊縫及其包角焊的控制：所有焊工全部進行“角焊縫及其包角焊”的全位置（平、立、橫）角接焊培訓和考試（此做法為專項措施），保證船體制造過程中的大量角焊縫及其包角焊的焊接質量。 !qs~j=;y3  
2.2 全體焊工的培訓、考試及發證：在“角焊縫及其包角焊”通過的基礎上，進行“對接焊”的各焊接位置培訓和考試（發證），通過兩級考試淘汰不合格焊工，保證船舶的整體焊接質量。 ^jo*e,y:  
: Z$ o1 T$ {1 W0 L& a7 ]) H9 F2.3 拼板自動焊的控制：根據船廠沒有配備刨邊機和洗邊機的具體情況，制定埋弧自動焊工藝時，要求反面施焊前必須碳弧氣刨清根出白（此做法為專項措施），全面打磨后進行反面埋弧自動焊，保證船體制造過程中的大量縱向對接焊縫質量。 n)]u|qq  
, }" h- A' e- g2.4 大接頭焊縫的控制：通過加長試板的全位置考試，選擇、指定4-6位焊接技術全面的焊工，專項負責大接頭的施焊工作，并進行施焊人員與施焊區域對應登記，結合無損檢測實施船舶大接頭焊接工作的追述性，保證所有大接頭的焊接質量。 Bb5RZ#oa  
% o% W! i, T% k% }: J* U: P3. 船體焊接變形的控制：  #|l#  
3.1 制定合理的角焊縫“焊接順序”，重點控制貨艙區雙層底和貨艙蓋的焊接變形，保證船變形控制在（1998CSQS標準）之內。 ~ln96*)M;  
8 q- a( C/ `. D, J3.2 焊工培訓的要求： 7LW %:0  
. c* x! M  H; |9 C3 _鋼材、型材與焊接材料。 \G]vTK3  
鋼材、焊接材料與焊接工藝及其認可試驗的關系。 ];}7 %3  
7 m7 N, L& u7 Y1 r2 N+ C建造原則工藝與焊接工藝計劃表的關系。 ZEU/6.  
填角焊包角焊的要求。
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* k* M  b! }" `填角焊的要求。 <Okl.Iz>  
* d5 V( ]' j9 E$ E  A對接焊的要求。 K0?:?>*b#  
焊接通用工藝的內容。（引弧、包角等方法的） A@lY{e  
裝配與焊接的關系。
{B lM<  
密性與焊接的關系 ;v1&Rs  
4 ^" A! B' D; g1 ?, K  b角焊縫與焊接規格表的關系 %CiZ>`5n#  
6 K+ x) s# R% A0 T3 m8 w. b3 R- f焊工施焊前必要知道什么。 7$* O+bkn:  
9 j7 T* o" W! _9 J0 H+ \8 v' s焊工施焊前要準備什么。 ${F] N }  
6 K5 g! X, {! g正造船體分段的原則工藝要求： ?N*|S)B
N  
由于小型船廠沒有分段制造能力，或制造能力不足，雙層底分段要在船臺上正造，沒有分段翻身的過程，當然船臺對分段的支撐能力沒有問題，但船廠沒有制作船底正造胎架，只有一般性平臺支撐和固定，在平直部分外板鋪墊后，就進行拉劃線工作，如中心線、肋位線、旁縱桁位置線及檢驗線的勘劃工作（要求：拉劃線工藝）。同時進行中縱桁、水密肋板、實肋板、旁縱桁的片段裝配和焊接，這種制作方法對平直度要求較高，工廠對小合攏應按（2006CSQS）公差標準進行檢驗，工廠或分包方對上述片段的機械、水火矯正和打磨工作應及時進行（要求：小合攏裝配與焊接工藝）。再進行中縱桁、水密肋板、實肋板、旁縱桁及外底縱骨的定位安裝（內底縱骨是否安裝由工廠向驗船師專項說明，如內底縱骨與內底板預先焊接時，工廠應對實肋板等作適當固定）（要求：裝配工藝），此時外板與上述構架之間只進行一般性點焊，工廠對雙層底結構應按（2006CSQS）公差標準進行檢驗，此時分段內地板位置的水平度檢驗是重點，旁縱桁位置的平面度要注意，合格后先進行分段結構與結構之間的焊接（焊接順序：先中間再兩舷，先中間再兩端），每道焊縫必須按對稱及退步焊順序進行，焊接后進行（2006CSQS）公差標準的測量和必要的矯正，工廠檢驗合格后進行外板的裝配，工廠檢驗合格后再進行外板與結構之間的焊接（焊接順序：先中間再兩舷，先中間再兩端，每道焊縫必須按對稱及退步焊順序進行，請工廠繪制內底結構與外板角焊縫的焊接順序圖），工廠檢驗合格后進行上述焊縫的焊后打磨，此時驗船師進行雙層底分段的外板和結構報檢，同時驗船師對內底板和內底縱骨的裝配和焊接亦進行內底板封蓋前的裝配焊接報檢，兩項都合格后進行內底板（和內底縱骨）的封蓋裝配和焊接（焊接順序：先中間再兩舷，先中間再兩端，每道焊縫必須按對稱及退步焊順序進行，請工廠繪制內底結構與內底板角焊縫的焊接順序圖），工廠檢驗合格后進行驗船師的分段報檢驗收。 7R=cxD&  
分段之間的大接頭合攏縫可以預先定位，但不能焊接，在分段驗收后進行大合攏裝配報檢，合格后再進行大合攏焊接“焊接順序先外板、內底板環縫（并按對稱進行），再結構對接焊縫，最后進行大合攏位置的縱向結構與外板和內底板的角接縫焊接”，最后驗船師進行大接頭合攏縫的焊接報檢驗收。
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& G2 z' D# Q4 y7 |! u+ \# G! V雙層底分段

4. 焊接工藝認可試驗的控制：

1 |- W4 s/ \' _8 Y1 G& s) \: _/ U4.1 手工電弧焊作為焊接工作的基礎，將貫穿船舶建造的全過程，含蓋船、機、電各工種，至少應具有J422、J427“全位置對接焊”（多道）和“全位置填角焊”（包含單道和多道）的認可工藝，一般可適用于CCS“2級”焊縫。

& p2 z4 X. A* c% V) H5 g  W. l4.2 E501T-1藥芯焊絲的CO2氣體保護焊，已全面應用與船體建造，特別是其背面襯墊焊雙面成型的特點，已在中小船廠的大合攏焊縫上大量使用，其主要特點是焊接工藝性好，焊接工效高（為手工電弧焊的3倍），至少應具有E501T-1/ CO2氣體保護焊的“全位置對接焊”（多道）和“全位置填角焊” （包含單道和多道）的認可工藝；E501T-1/ CO2氣體保護焊/加背面襯墊的“平焊、立焊、橫焊位置對接焊”（多道）的認可工藝，一般可適用于船級社“2Y級”焊縫。

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