劉彥昌

摘 要：礦山企業(yè)為了達(dá)到降低生產(chǎn)成本、縮短長(zhǎng)途運(yùn)輸所消耗的時(shí)間、持續(xù)生產(chǎn)的目的，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，自行設(shè)計(jì)、制作滿足生產(chǎn)需要的非標(biāo)準(zhǔn)件是與之相關(guān)的一項(xiàng)重要工作，是取之不盡用之不竭的效益源泉。由于礦山生產(chǎn)設(shè)備所涉及的非標(biāo)準(zhǔn)件種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，制作過(guò)程中，遇到很多質(zhì)量控制的難題，本文作者通過(guò)多年的殼體類非標(biāo)準(zhǔn)件制作經(jīng)驗(yàn)積累，對(duì)遇到的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分析研究，總結(jié)出了控制質(zhì)量的方法，并且成功運(yùn)用于長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，得到了充分的驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：水泵躉船；工藝；焊接；變形；質(zhì)量控制；應(yīng)力

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.174

0 引言

本文所闡述的殼體類非標(biāo)準(zhǔn)件為涼山礦業(yè)股份有限公司拉拉公司綠房箐溝尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)回水泵站的水泵躉船，船體外形尺寸為16米（長(zhǎng)）×8米（寬）×1.3米（高），吃水高0.7米，船體的具體結(jié)構(gòu)及尺寸見(jiàn)圖1。由于水泵躉船的外形尺寸大，所采用鋼材為4～6mm的薄鋼板，制作焊接距離長(zhǎng)，焊接所產(chǎn)生的溫差造成的應(yīng)力變形較大，不僅船體的基本外形難以保障，質(zhì)量控制更是整個(gè)制作過(guò)程的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，并且貫穿于制作的始終。根據(jù)水泵躉船的結(jié)構(gòu)及所使用的材料，可以準(zhǔn)確預(yù)估到制作遇到的困難，采用制作選礦用的泡沫槽、各類球磨機(jī)的進(jìn)礦器、大型儲(chǔ)水罐等成功經(jīng)驗(yàn)，使水泵躉船的質(zhì)量得到嚴(yán)格的控制和保證。

1 制作前的船體底部固定設(shè)施設(shè)計(jì)、制作及制作材料使用

1.1 船體的支撐固定設(shè)施設(shè)計(jì)及制作安裝

船體的支撐固定是整個(gè)制作工藝的重要組成部分，固定設(shè)施的合理分布、穩(wěn)固是保障船體質(zhì)量的關(guān)鍵。根據(jù)船體底面尺寸13.6*8米，確定支撐固定點(diǎn)的分布方案為矩形陣列，支撐點(diǎn)之間的距離長(zhǎng)2.6米、寬1.3米，數(shù)量為44點(diǎn)。支撐點(diǎn)的分布見(jiàn)圖1.1-1所示，均勻、密集的支撐點(diǎn)，確保在制作過(guò)程中，避免由于鋼板的自重等因素造成船底凹陷、變形等。支撐固定設(shè)施的具體尺寸及結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.1-2，在澆灌水泥墩之前，先對(duì)預(yù)埋鋼板進(jìn)行水平矯正并固定，再進(jìn)行澆灌進(jìn)一步固定處理，使其全部支撐點(diǎn)在同一水平面上，矯正水平面時(shí)，利用水平儀較為精確，也可以簡(jiǎn)單采用灌滿水的透明塑料軟管的連通器原理，進(jìn)行矯正，預(yù)埋鋼板與船體接觸的活動(dòng)支持構(gòu)件采用25號(hào)H型鋼，確保所有的構(gòu)件高度相同，焊接船體底面時(shí)，可以取出活動(dòng)構(gòu)件，對(duì)支撐點(diǎn)位置進(jìn)行焊接處理，支撐點(diǎn)的高度依據(jù)有限空間作業(yè)規(guī)定、船底的焊接操作人員現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)計(jì)確定。

1.2 船體制作的鋼材材質(zhì)選定

1.2.1 船體各構(gòu)件材料

由于水泵躉船體積大、工作環(huán)境惡劣，船外殼受尾礦水的化學(xué)腐蝕、微生物腐蝕、空氣的氧化腐蝕、較大的風(fēng)浪沖擊和交變負(fù)荷，制作復(fù)雜，對(duì)船體結(jié)構(gòu)用鋼要求嚴(yán)格。鋼材必須具有良好的韌性，其次是較高的強(qiáng)度、良好的耐腐蝕性能、焊接性能、加工成型性能。根據(jù)船體的外形尺寸及使用環(huán)境，船體底板及外板采用6mm厚的CCS-A鋼板（俗稱錳鋼板），甲板采用5mm厚的CCS-A鋼板，艙壁及內(nèi)部構(gòu)件采用5mm厚的Q235鋼板，人孔蓋等采用4mm厚的Q235鋼板。

1.2.2 船體制作的鋼材規(guī)格

在焊接制作過(guò)程中，鋼材受熱、受力不均，船體容易產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致變形，制作質(zhì)量得不到有效控制。解決問(wèn)題方法有三個(gè)方面：一是減少焊接的焊縫長(zhǎng)度，選用寬度1.3米、長(zhǎng)度8米鋼板，1.3米即船體的高度、支撐點(diǎn)之間的距離，8米即船體寬度，合理減少了焊縫的總長(zhǎng)度；二是部分構(gòu)件采用冷加工等方式，如圖1.2.2-1和圖1.2.2-2所示的中內(nèi)龍骨丄型材和倉(cāng)壁扶墻L型材，冷加工在使金屬成形的同時(shí)，通過(guò)加工硬化提高了金屬的強(qiáng)度和硬度，可以獲得很好的尺寸和表面平整度 ，加工成本便宜，因此薄壁一般采用冷加工方法。

1.2.3 其他材料

在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由于尾礦水對(duì)船體的嚴(yán)重腐蝕，防腐方面，基于紅丹防銹漆的滲透性好、潤(rùn)濕性好，漆膜柔軟、附著力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，選用紅丹防銹漆作為底漆、灰色調(diào)和漆作為面漆，有效延長(zhǎng)水泵躉船的使用壽命。

2 船體的制作

2.1 船體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

本船艙底由4號(hào)、12號(hào)、20號(hào)、28號(hào)四道橫艙壁和4號(hào)——28號(hào)一道中縱艙壁將船體分為八個(gè)獨(dú)立的艙，預(yù)防使用中因某一、兩個(gè)艙浸水，躉船不至于沉沒(méi)，同時(shí)可以通過(guò)每一個(gè)獨(dú)立船艙的人孔，往艙內(nèi)加裝水泥塊進(jìn)行調(diào)節(jié)船舶的橫傾和縱傾。甲板上的0號(hào)——3號(hào)為尾甲板，用作船舶的定位、移動(dòng)操作，3號(hào)——8號(hào)為配電室，8號(hào)——28號(hào)為主甲板，用作安裝水泵及管路等其他設(shè)備，28號(hào)——32號(hào)為尾甲板，首尾甲板上均設(shè)有拋錨、停泊用的卷?yè)P(yáng)機(jī)、系纜設(shè)施，船上設(shè)有防雨棚，雨棚支柱上設(shè)置了2噸橋式起重機(jī)，全船兩舷設(shè)有0.6米寬的走到，舷邊設(shè)置0.9米高的欄桿。

2.2 船體的制作

2.2.1 船體底板制作

將1.3米*8米規(guī)格的鋼板平鋪于25號(hào)H型鋼支撐構(gòu)件上，鋼板8米長(zhǎng)度即為躉船的8米寬度，邊緣對(duì)齊H型鋼2兩排螺栓孔之間的對(duì)稱中心線，鋼板之間的接縫留有1-2毫米的縫隙，與焊接中鈍邊作用相同，保證焊透焊實(shí)，在支撐構(gòu)件螺栓孔對(duì)應(yīng)的鋼板上切割與螺栓孔大小相等的孔，使用螺栓進(jìn)行固定處理，避免焊接過(guò)程中發(fā)生變形、錯(cuò)位、移位等，船底整體固定后，進(jìn)行焊接制作，為減小薄板焊接中的急速受熱變形，采用以下工藝，先斷續(xù)焊接長(zhǎng)度100*100，即焊接100毫米的焊縫，隔100毫米長(zhǎng)距離，再進(jìn)行焊接100毫米的焊縫，以此類推，等焊縫溫度降低以后再把剩余部分焊好，最終，船體底部的焊接都達(dá)到通焊、雙4（雙面連續(xù)焊、焊腳高度4毫米）要求。

2.2.2 船體外板及艙壁的制作

制作艙壁時(shí)，由于氣體切割對(duì)鋼板的加熱面積大、切割慢等特點(diǎn)，切割好的薄鋼板冷卻后，切割邊發(fā)生嚴(yán)重的變形，由直線變?yōu)閺澢幕【€，無(wú)法制作垂直度要求嚴(yán)格的艙壁，為減小薄板切割中的急速受熱變形，采用以下工藝，先斷續(xù)切割長(zhǎng)度100*100，即切割100毫米的縫隙，隔100毫米長(zhǎng)距離，再進(jìn)行切割100毫米的縫隙，以此類推，鋼材溫度降低、應(yīng)力基本消除平衡以后再把剩余部分切割完，達(dá)到切割邊筆直的效果。板材邊緣的直線度及相鄰邊緣的垂直度是船體外板與艙壁垂直度質(zhì)量保障的關(guān)鍵。組對(duì)艙壁時(shí)，先進(jìn)行4號(hào)——28號(hào)一道中縱艙壁的制作，其次是4號(hào)、12號(hào)、20號(hào)、28號(hào)四道橫艙壁的制作，最后再進(jìn)行船體外板制作。采用先中間后兩邊制作工藝，有利于尺寸的及時(shí)調(diào)整和保障。焊接時(shí)，先進(jìn)行點(diǎn)焊組對(duì)制作，組對(duì)工作結(jié)束、焊接點(diǎn)溫度冷卻、應(yīng)力消除穩(wěn)固后，再按要求進(jìn)行補(bǔ)焊，最終船體外板達(dá)到圖2.2.2-1所示的焊接要求，船體艙壁達(dá)到2.2.2-2所示的焊接要求。

2.2.3 船首及船尾的制作

制作船首及船尾時(shí)，由于其特殊的結(jié)構(gòu)原因，先進(jìn)行船首及船尾部分的支撐架搭設(shè)，支撐架的高度及坡度與制作位置相同，把按尺寸制作好的板材敷設(shè)到支撐架上，為防止板材在組對(duì)焊接過(guò)程中發(fā)生變形，采用點(diǎn)焊接板材與支撐架接觸部分進(jìn)行固定，組對(duì)、固定工作結(jié)束后，焊接點(diǎn)冷卻去除應(yīng)力后，進(jìn)行補(bǔ)焊，焊接要求與船體外板及艙壁的制作相同。

2.2.4 艙壁垂直桁、龍骨等制作

在進(jìn)行艙壁垂直桁、龍骨等強(qiáng)肋焊接時(shí)，由于焊縫多、板材薄等原因，船體底板、艙壁無(wú)法避免發(fā)生凹凸變形，為了使強(qiáng)肋邊緣焊接部分能夠緊貼艙壁、底板等，必須對(duì)變形部分進(jìn)行校平。校平時(shí)，采用圖2.2.4-1和2.2.4-2方法完成校平工作，通過(guò)點(diǎn)焊接固定的輔助工具及液壓手動(dòng)千斤頂、手動(dòng)鋼絲繩拉緊器進(jìn)行頂壓、拉伸等，同時(shí)對(duì)變形位置進(jìn)行乙炔火焰均勻加熱，消除焊接所產(chǎn)生的應(yīng)力，再進(jìn)行艙壁垂直桁、龍骨等強(qiáng)肋的焊接，采用的焊接標(biāo)準(zhǔn)如圖2.2.2-1所示。

3 船體焊接質(zhì)量檢驗(yàn)及防腐

3.1 船體焊接質(zhì)量檢驗(yàn)

焊接是船體制作的關(guān)鍵，船底及外板的焊接質(zhì)量，是船體使用效果的決定因素。因此，只對(duì)船體底板、外板進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，其他構(gòu)件的焊接不做檢驗(yàn)要求，按船體制作的規(guī)范要求完成后，進(jìn)行焊縫表面飛濺物、氧化皮的清除即可。薄板焊縫中常見(jiàn)的缺陷有：氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等。對(duì)此類缺陷的無(wú)損檢測(cè)方法主要有兩種：一是超聲波探傷，優(yōu)點(diǎn)是儀器便于攜帶、靈敏度高、速度快、成本低、對(duì)人體無(wú)害，能對(duì)缺陷進(jìn)行定位和定量；二是往船體內(nèi)加注干凈的水，優(yōu)點(diǎn)是快速便捷，無(wú)需技術(shù)、設(shè)備、成本，由于注水檢測(cè)不夠徹底、精細(xì)，在使用過(guò)程中，受到腐蝕后有漏水的可能，在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到上述因素，為了避免漏水造成船體沉沒(méi)，船體內(nèi)部分為八個(gè)獨(dú)立的船艙，漏水時(shí)不至于沉沒(méi)。

3.2 防腐

防腐的主要工作是刷漆，一底兩面，第二道漆必須待第一道漆干凈后再刷，且防銹稠度要適宜。分層涂刷時(shí)，每層應(yīng)往復(fù)進(jìn)行，縱橫交錯(cuò)，并保持涂層均勻，不得漏涂或流墜。其余要求按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

4 結(jié)語(yǔ)

由于船體體積大、均為薄板焊接、使用條件惡劣等因素，制作的標(biāo)準(zhǔn)高要求嚴(yán)，焊接薄板時(shí)容易發(fā)生變形、應(yīng)力集中、焊條擊穿、焊縫咬邊等情況，遇到的困難囊括了幾乎所有非標(biāo)件制作工藝的難題，因此，本文著重闡述的質(zhì)量控制要點(diǎn)能夠廣泛運(yùn)用于其他非標(biāo)準(zhǔn)件制作的工藝中。

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