船体建造工艺培训

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船 体 建 造 工 艺 培 训


一． 目的 )
1． 进行材料选用与采购的相关培训，是为了正确选用、采购与使用船用材料，并进行合理的材料代用（这是船舶建造过程中无法回避的问题）。
! q/ k. y1 M- v$ d  x二． 船体结构的组成

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1． 通俗的讲，现在船舶的船体结构是由钢板、型材与焊缝组成。
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' T9 D9 q3 {2 T4 c1 y, K7 U2． 船体结构的板材和骨架所使用的钢板和型材的规格与等级由退审图纸决定。
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" G! {% N' x& ]8 Y! K3． 船体结构板材与骨架之间的填角焊焊缝尺寸由退审的焊接规格表决定。

4． 船体结构对接焊和填角焊所使用的焊接材料和焊接工艺由认可的焊接工艺规程决定。
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" d" L3 A2 U( u  a0 }# t三． 符合船级社规范要求的新建船舶定义： 
1． 依据船级社退审图纸，所采购钢板、型材与焊接材料持船级社证，采用船级社认可的焊接工艺与焊工，按照船级社要求与管理程序，在船级社验船师监控下建造的船舶，就被认为是符合船级社规范要求的新船。


4 }, P, x1 V& s四． 钢材的基本知识： 
! ~, a& Y9 u) B1 Z* G% u1. 钢是铁-碳合金的总称，又叫碳钢。

1 \& T1 H) d$ @2. 钢材的分类
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3． 钢材根据冶炼和轧制的不同分为：铸钢，锻钢，热轧、冷轧和各种交货状态的板材和型材，还有含碳量很高的生铁（各种铸铁）。
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4．船级社材料规范根据钢材用途分为：船用钢材和其它机械用钢材。
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  M% G/ w, ~' e/ I  r% [5． 常见的机械类用钢Q235，其强度等级与一般强度船用钢相当，因其硫、磷等杂质含量大大超过船用碳素钢，其冷和热加工性能、可焊接性和低温冲击韧性远不如船用碳素钢，且不耐海水腐蚀，未经相关规范要求的理化试验，不能替代船用碳素钢作船体结构钢用。

( j, S+ u6 F2 T; ?, ^6． 船级社材料规范将船用钢材分为两大类：船体结构用钢和非船体结构用钢。

$ F9 N* {2 [* Q! C  w? 船体结构钢，一般指在常温下有较好的可焊性，无须焊前预热（100~120℃）和焊后保温(250~300℃)的一般强度船用优质碳素钢和船用低合金高强度钢。


7．非船体结构用钢，一般指轴、销等没有焊接要求的其他用钢，非船体结构用钢如须进行焊接，一般必须进行焊前预热（100~120℃）、层间温度控制和焊后保温(250~300℃)，否则可能产生冷裂纹，使工件报废。

) m, \" M( S9 L: E" N８. 采购人员在购买钢材时，其钢材种类必须遵照定货明细表，材料代用必须得到技术主管认可，技术主管须填写相关记录，并报验船师备查。

3. 一般强度船体结构钢及其等级
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1 h* ]/ B: }: l. G0 k8 T１. 一般强度船体结构钢就是船厂常用的船用优质碳素钢（бs = 24kg/cm2或бs = 235N/mm2），俗称软钢，船级社材料规范根据钢材的低温冲击韧性温度分为A级钢、B级钢、D级钢和E级钢，其分别对应的冲击韧性温度为20℃、0℃、-20℃、-40℃。钢材的以上低温冲击韧性等级是由退审图纸确定，是根据船舶的种类和大小、所处船体结构受力位置、所选用的船体结构板厚，依据规范条款而定，施工图纸必须依据退审图纸和退审意见，注明钢材等级。
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7 C0 q" u) H. j4. 船用低合金高强度钢及其等级
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常用的船用低合金高强度钢，有两种强度等级：较高强度和高强度船体结构用钢。

* r1 z6 Q& _9 k4 n1．较高强度船用钢（бs = 32kg/cm2或бs = 315N/mm2），船级社材料规范根据钢材的低温冲击韧性温度分为AH32级钢、DH32级钢和EH32级钢，其分别对应的冲击韧性温度为0℃、-20℃、-40℃。

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2．高强度船用钢（бs = 36kg/cm2或бs = 355N/mm2），船级社材料规范根据钢材的低温冲击韧性温度分为AH36级钢、DH36级钢和EH36级钢，其分别对应的冲击韧性温度为0℃、-20℃、-40℃。

5. 钢材按轧制的形状分类：板材、型材、管材
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1. 船体结构用板材的选用和采购：上述各种强度、低温冲击韧性等级的船体结构用板材，国内各主要炼钢厂均可以轧制船板，市场采购时常见厚度8mm以上的偶数船板和厚度8mm以下的各种厚度船板，定货或采购比较方便。

2. 船体结构用型材的选用和采购：船用球扁钢的选用，国内只有较大的炼钢厂可以轧制，一般只生产“一般强度”船用球扁钢，由于扁钢部分厚度不是很厚，规范没有要求采用A级钢以上的船用球扁钢，通过定货或市场采购可以获得各种型号的“船级社-A级”船用球扁钢，但AH32或AH36及其以上级别的船用球扁钢基本不生产，无法获得，在设计时一般采用与相连板材相同厚度与材料作骨材，船厂的技术主管在进行船厂审图时要注意。船用不等边角钢的选用，国内炼钢厂均有能力生产船用不等边角钢，但轧制规格有限，市场很难购齐，在设计时规格不要超过3种，主船体建议选用船用球扁钢，规范对上层建筑扶强材规格的要求偏小，设计选用时应适当放大，有利于上层建筑的刚度和水火矫正工作，建议最小的规格采用L100X63X6。
1 u% s1 f' {, N3. 管材的选用，在国内的市场上很难买到“船级社-A级”钢管，一般采用#20钢替代，送审设计时就应在管子材料标题栏上标注为#20钢，请审图中心认可，减少以后采购和替代的麻烦。


; t* ]+ z. ^" _- t% m五． 钢材的选用和替代用原则：设计、采购、生产计划、施工及检验等人员必须明白。

1． 钢材等级；

; U( v# ?# U2 e2 J* C9 n/ C1.1 钢材的强度等级原则：所选用的钢材强度等级必须满足规范和审批图纸的要求，如高强度钢可以替代一般强度钢，相反则不允许。
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1. 钢材的低温冲击韧性原则：所选用钢材的低温冲击韧性必须满足规范和审批图纸的要求，低温冲击韧性温度较低的钢材可以替代冲击韧性温度较高的钢材，如B级钢可以替代A级，相反则不允许。
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) b4 @" h6 M. q  W* @2． 钢材外形尺寸；

2.1 板材的厚度原则：所选用板材的厚度必须满足规范和审批图纸的要求，在强度、冲击韧性相同的条件时，厚板可以替代薄板，相反则不允许。
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* X- M! {# [5 t4 U/ T2.2 型材的剖面模数与惯性距原则：所选用型材的剖面模数与惯性距必须满足规范和审批图纸的要求，剖面模数与惯性距大的型材可以替代小的，相反则不允许。
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; v, H% m# M) R5 C3． 材料的其它替代习惯：
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3.1 原则上造船必须选用船用钢材，Q235钢是不允许替代船体结构用钢材，由于轧钢厂没有使用船用钢材生产一些型钢的品种，定货及市场无法获得，可以选用#20钢替代，如工字钢、槽钢、元钢及钢管等，凡选用#20钢替代一般强度船体结构用钢时，因为机械用钢的低温冲击韧性温度低于船体结构用钢，必须（至少）进行低温冲击韧性试验，以证实该批#20钢的低温冲击韧性满足规范和审批图纸的要求。

六． 焊接方法及其焊接材料的基本知识：
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1． 常用焊接方法的分类：手工电弧焊、埋弧（自动）焊、熔化极气体保护焊（CO2气体保护焊属于此类）、钨极气体保护焊（钨极电弧氩气保护焊属于此类）。
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2． 焊接材料的级别：焊接材料按焊缝金属的强度等级和低温冲击韧性级别分为：1级、2级、3级、4级、2Y级、3Y级、4Y级等级别。

' c# X2 G- G6 L# c2 Y2.1 焊缝金属的强度等级为一般强度时，其抗拉强度为бb = 425N/mm2（бs = 235N/mm2），焊条等级分为1级、2级、3级、4级，其分别对应的焊缝金属冲击韧性温度为20℃、0℃、-20℃、-40℃；

, A6 O- ?6 T+ X  L6 T. @% _8 n* \8 [2.2 焊缝金属的强度等级为高强度时，其抗拉强度为бb = 495N/mm2（бs = 355N/mm2），焊条等级分为2Y级、3Y级、4Y级，其分别对应的焊缝金属冲击韧性温度为0℃、-20℃、-40℃；

3． 手工电弧焊的焊条：常见的牌号（型号）有J422（E4303）、J427(E4315)、J507(E5015)
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3.1 J422（E4303）其药皮为汰钙型，俗称酸性焊条：其工艺性能好，对水、锈、油敏感性小，不易出气孔，对焊接环境的要求最小。

J427(E4315)和J507(E5015) 它们的区别是强度等级不同，其药皮均为低氢钠型，俗称碱性焊条：焊缝的淬硬组织少，其延展性和韧性高，扩散氢含量低，抗裂性能强，对水、锈、油敏感性大，对焊接环境的要求很高，焊前坡口的打磨、清洁、烘干必不可少。
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( ~; u" N# a. t/ {4 x  H' _- C: ^4． 埋弧自动焊的焊丝和焊剂：常见的焊丝H08A和H10Mn2；焊剂有HJ431和SJ101。

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4.1 常见的埋弧自动焊“焊丝、焊剂与钢材”等强度匹配如下：

一般强度钢配H08A焊丝加焊剂HJ431；

! C- M+ g5 [! W0 f" w高强度钢配H10Mn2焊丝加焊剂SJ101；
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5． CO2气体保护焊的焊丝、CO2气体及其陶瓷衬垫：

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七． 车间底漆的基本知识：

& L1 l: V8 z& u& v* D5 ^" `  I八． 铸锻件的基本知识

九． 材料的定货原则

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4 _3 L/ c! |. t/ U十． 材料的代用原则

5 `, Z7 k6 [; u  _6 Y十一． 材料的保存与管理
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十二． 材料的领取与使用
/ X3 I  d/ `% a* E- f1 M( \3 y十三． 材料的采购
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证明船舶制造和检验工作合格的依据：

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批准的图纸、使用认可的材料（钢材、焊接材料、焊接辅助材料及其它船用产品）、认可的焊接工艺、认可的焊工操作。

0 q5 b! ?$ d9 G1 B) h/ ?检验工作的程序：施工人员自检、车间或外包队再检、工厂检验科三检、船东和船检验收（检验证明文件、检验试验报表、材料和设备的进货验证）
3 M; I- `; P0 _, I; L( u7 j' f0 D
/ v' A) M% s, [0 ?检验证明文件：检验项目表、报检单；试验项目表、报检单；船用产品证书和设备进厂验证；安装报检；强度试验；效用试验。


& ?: s/ e1 f4 J# t施工依据的图纸：审图中心批准退审的“审批图纸”；适合船厂的“施工图纸”；船舶建造的“完工图纸”。
分段与片段设置的目的：
/ _: X& {8 s. o0 x* L; ~. F利用船厂的起重设备为船体结构的制造设计分段/片段的目的是尽量减少仰焊等对焊工操作要求较高、操作时间长的焊接位置，使其变为操作容易、工效较高的平焊，尽量减少工效较低的手工焊，使其变为埋弧自动焊、CO2气体保护焊等工效较高、操作方便的自动焊或半自动焊，尽量减少船台上的焊接工作量，使其变为平台或车间内的焊接工作，以减少船台周期并提高焊接工效。 Bj2iYk_cLa  
船体排板的原则：
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将板材的轧制方向沿船体结构主要的受力方向排列。及常说的板长沿船长方向排列 NAE |iyw  
焊缝坡口设计的原则： Z{B[r;  
在充分考虑焊接变形的控制条件下，尽量在平焊等操作方便的位置上将坡口开大，尽量减少仰焊等操作不方便位置上的坡口深度，但坡口的设计要尽量减少焊接熔量，最终使得焊接工作总量驱于最小。 .Qn
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0 C1 e" E' Q6 o: O: @+ A' w船体板材/骨材的使用原则： uGXvP(Pg'  
所有板材/骨材的轧制边缘均不得直接用于对接焊缝接头，其对接缝接头的轧制边缘均必须被割除或刨除，气割边缘的最少量是边缘割除10 mm；刨边机刨除边缘的最少量是边缘刨除5 mm。如气割下料排板的最大尺寸为7980 X 1780。  lY
`WEu  
如埋弧自动焊刨边机刨除边缘的排板最大尺寸可为7990 X 1780。 gM1:*YK  
船体放样：数控放样、肋骨型线实尺放样。（请工厂给出放样工艺） B &Z0ZWx  
" ?) K3 O4 z: v+ d+ P: ?施工图：审图，是否符合规范、退审图纸和意见、通用标准；加理论线图、主要节点图（纵剖与横剖）。 p + JOUW  
5 [/ o" W- _) `& a8 q3 p拉划线：符合分段施工图、理论线图、检验线。（请工厂给出拉划线工艺） %`G
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! g7 o  r8 G# ^* u  [5 B号料：数控切割号料、手工切割号料。（请工厂给出号料工艺） L)|hjpQ  
8 S3 {& W9 J! `. S- |3 ~: ^9 P装配：在拉划线的基础上，依据施工图纸、零部件表、装配公差标准。。（请工厂给出装配工艺） p |;#frj  
; E& d3 l/ z& {1 U# q2 S3 Q- z1 c( W材料、放样、拉划线、号料、装配的培训： k~<ORnda  
7 _, W# n: S. D2 q$ h1. 施工人员的控制： Tff eCaBv  
全员挂牌：要求参加船级社船舶施工的所有人员照像、编号、造册登记，以便核对检查，强制要求施工人员挂牌上岗、上船，焊工：“I类焊工挂绿色工卡、II类焊工挂兰色工卡、III类焊工挂红色工卡”，埋弧自动焊操作人员必须持有手工焊I类焊工证书，装配、气割、拉划线、碳弧气刨等工种挂白色工卡，管理人员挂黄色工卡。 V^G+_#@,,  
2. 船体焊接控制的重点措施： %I)*5M6  
* J* v, J3 o3 [2.1 角焊缝及其包角焊的控制：所有焊工全部进行“角焊缝及其包角焊”的全位置（平、立、横）角接焊培训和考试（此做法为专项措施），保证船体制造过程中的大量角焊缝及其包角焊的焊接质量。 !qs~j=;y3  
2.2 全体焊工的培训、考试及发证：在“角焊缝及其包角焊”通过的基础上，进行“对接焊”的各焊接位置培训和考试（发证），通过两级考试淘汰不合格焊工，保证船舶的整体焊接质量。 ^jo*e,y:  
1 T0 t) N" G( W6 p0 H2.3 拼板自动焊的控制：根据船厂没有配备刨边机和洗边机的具体情况，制定埋弧自动焊工艺时，要求反面施焊前必须碳弧气刨清根出白（此做法为专项措施），全面打磨后进行反面埋弧自动焊，保证船体制造过程中的大量纵向对接焊缝质量。 n)]u|qq  
2.4 大接头焊缝的控制：通过加长试板的全位置考试，选择、指定4-6位焊接技术全面的焊工，专项负责大接头的施焊工作，并进行施焊人员与施焊区域对应登记，结合无损检测实施船舶大接头焊接工作的追述性，保证所有大接头的焊接质量。 Bb5RZ#oa  
3. 船体焊接变形的控制：  #|l#  
3.1 制定合理的角焊缝“焊接顺序”，重点控制货舱区双层底和货舱盖的焊接变形，保证船变形控制在（1998CSQS标准）之内。 ~ln96*)M;  
3.2 焊工培训的要求： 7LW %:0  
8 m  I  |4 e) c6 |- O: Z钢材、型材与焊接材料。 \G]vTK3  
钢材、焊接材料与焊接工艺及其认可试验的关系。 ];}7 %3  
4 D, M( f: E  Z8 }建造原则工艺与焊接工艺计划表的关系。 ZEU/6.  
填角焊包角焊的要求。
o>4GtvA*  
2 q9 }0 {/ {- T填角焊的要求。 <Okl.Iz>  
对接焊的要求。 K0?:?>*b#  
) D: j$ r$ `; t/ J7 v# I0 h( j焊接通用工艺的内容。（引弧、包角等方法的） A@lY{e  
装配与焊接的关系。
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1 g8 q. U, L* Y5 K密性与焊接的关系 ;v1&Rs  
5 j3 t4 O! w; C5 Z9 J6 N: Q% k# `角焊缝与焊接规格表的关系 %CiZ>`5n#  
焊工施焊前必要知道什么。 7$* O+bkn:  
焊工施焊前要准备什么。 ${F] N }  
正造船体分段的原则工艺要求： ?N*|S)B
N  
2 A2 P" \, B3 X1 V: n! M由于小型船厂没有分段制造能力，或制造能力不足，双层底分段要在船台上正造，没有分段翻身的过程，当然船台对分段的支撑能力没有问题，但船厂没有制作船底正造胎架，只有一般性平台支撑和固定，在平直部分外板铺垫后，就进行拉划线工作，如中心线、肋位线、旁纵桁位置线及检验线的勘划工作（要求：拉划线工艺）。同时进行中纵桁、水密肋板、实肋板、旁纵桁的片段装配和焊接，这种制作方法对平直度要求较高，工厂对小合拢应按（2006CSQS）公差标准进行检验，工厂或分包方对上述片段的机械、水火矫正和打磨工作应及时进行（要求：小合拢装配与焊接工艺）。再进行中纵桁、水密肋板、实肋板、旁纵桁及外底纵骨的定位安装（内底纵骨是否安装由工厂向验船师专项说明，如内底纵骨与内底板预先焊接时，工厂应对实肋板等作适当固定）（要求：装配工艺），此时外板与上述构架之间只进行一般性点焊，工厂对双层底结构应按（2006CSQS）公差标准进行检验，此时分段内地板位置的水平度检验是重点，旁纵桁位置的平面度要注意，合格后先进行分段结构与结构之间的焊接（焊接顺序：先中间再两舷，先中间再两端），每道焊缝必须按对称及退步焊顺序进行，焊接后进行（2006CSQS）公差标准的测量和必要的矫正，工厂检验合格后进行外板的装配，工厂检验合格后再进行外板与结构之间的焊接（焊接顺序：先中间再两舷，先中间再两端，每道焊缝必须按对称及退步焊顺序进行，请工厂绘制内底结构与外板角焊缝的焊接顺序图），工厂检验合格后进行上述焊缝的焊后打磨，此时验船师进行双层底分段的外板和结构报检，同时验船师对内底板和内底纵骨的装配和焊接亦进行内底板封盖前的装配焊接报检，两项都合格后进行内底板（和内底纵骨）的封盖装配和焊接（焊接顺序：先中间再两舷，先中间再两端，每道焊缝必须按对称及退步焊顺序进行，请工厂绘制内底结构与内底板角焊缝的焊接顺序图），工厂检验合格后进行验船师的分段报检验收。 7R=cxD&  
分段之间的大接头合拢缝可以预先定位，但不能焊接，在分段验收后进行大合拢装配报检，合格后再进行大合拢焊接“焊接顺序先外板、内底板环缝（并按对称进行），再结构对接焊缝，最后进行大合拢位置的纵向结构与外板和内底板的角接缝焊接”，最后验船师进行大接头合拢缝的焊接报检验收。
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双层底分段
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4. 焊接工艺认可试验的控制：
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) S+ }2 x8 s" F, G* y/ r# d1 o4.1 手工电弧焊作为焊接工作的基础，将贯穿船舶建造的全过程，含盖船、机、电各工种，至少应具有J422、J427“全位置对接焊”（多道）和“全位置填角焊”（包含单道和多道）的认可工艺，一般可适用于CCS“2级”焊缝。

9 N4 `1 R1 R8 X9 |0 D) d$ ?4.2 E501T-1药芯焊丝的CO2气体保护焊，已全面应用与船体建造，特别是其背面衬垫焊双面成型的特点，已在中小船厂的大合拢焊缝上大量使用，其主要特点是焊接工艺性好，焊接工效高（为手工电弧焊的3倍），至少应具有E501T-1/ CO2气体保护焊的“全位置对接焊”（多道）和“全位置填角焊” （包含单道和多道）的认可工艺；E501T-1/ CO2气体保护焊/加背面衬垫的“平焊、立焊、横焊位置对接焊”（多道）的认可工艺，一般可适用于船级社“2Y级”焊缝。

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谢了，XUEXILE

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