本發(fā)明屬于船舶制造領(lǐng)域，具體涉及一種大型集裝箱船止裂鋼施工方法。

背景技術(shù)：

隨著船舶的大型化，造船用鋼板也向厚板化的方向發(fā)展，特別是集裝箱船，由于其船體結(jié)構(gòu)的要求，在艙口圍板、上甲板等部位已經(jīng)使用厚度達(dá)到60～80mm的厚板作為高強(qiáng)度部件。而隨著極厚板的大量應(yīng)用，脆性裂紋產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)也越來(lái)越大。一旦在極厚板中出現(xiàn)裂紋，該裂紋將會(huì)沿著焊縫不斷傳播并使裂紋轉(zhuǎn)向母材。因此在建造超萬(wàn)箱集裝箱船時(shí)，引進(jìn)最大厚度達(dá)到84mm的止裂鋼，這種止裂鋼的引進(jìn)使用，可以從材料本身上起到了阻止中斷裂紋的目的，但是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工作業(yè)要求也達(dá)到了空前的高度，如焊接工藝要求的坡口留根、不能大面積的做火工、裝配間隙控制嚴(yán)格、自由邊60mm以內(nèi)不允許燒焊、不允許修補(bǔ)等，加上這種材料又依靠日本鋼廠進(jìn)口，價(jià)格昂貴。給材料運(yùn)用的正確性及現(xiàn)場(chǎng)施工都帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種大型集裝箱船止裂鋼施工方法，能夠滿足現(xiàn)有需要引進(jìn)的止裂鋼的焊接工藝要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種大型集裝箱船止裂鋼施工方法，該施工方法包括以下步驟，

S1，焊前原材料及坡口加工：

S1.1，原材料防差錯(cuò)識(shí)別，用不同顏色的車間底漆加以區(qū)分，在零件加工結(jié)束后，噴涂醒目的材質(zhì)標(biāo)識(shí)對(duì)止裂鋼及止裂鋼中不同的型號(hào)進(jìn)行區(qū)分，

S1.2，原材料平整度控制，平整度達(dá)到3mm/1m范圍之內(nèi)的原材料直接進(jìn)行流轉(zhuǎn)，平整度在3mm/1m范圍之外的原材料進(jìn)行油壓機(jī)矯平，使矯平后的原材料平整度達(dá)到3mm/1m范圍之內(nèi)再進(jìn)行流轉(zhuǎn)，

S1.3，止裂鋼主板切割精度控制，采用化整為散的方式對(duì)于單張?zhí)琢习鎴D上出現(xiàn)兩張及以上的零件時(shí)，對(duì)程序進(jìn)行拆分，采用單塊、單劃、單割的模式，使切割后的單塊止裂鋼的尺寸精度控制在±2mm以內(nèi)；

S1.4，坡口加工，

第一步，在所述止裂鋼的下表面設(shè)計(jì)反坡口，首先設(shè)計(jì)反角β，所述β角在止裂鋼下表面上的對(duì)邊長(zhǎng)為c，β角所在的鄰邊長(zhǎng)為b，然后在β角的鄰邊向止裂鋼上表面方向的延長(zhǎng)線上留出2mm留根，

第二步，在所述止裂鋼的上表面設(shè)計(jì)正坡口，首先設(shè)計(jì)正角α，所述α角在止裂鋼上表面上的對(duì)邊長(zhǎng)為d，α角所在的鄰邊長(zhǎng)為a，

第三步，根據(jù)所述第一步和第二步中的參數(shù)進(jìn)行坡口切割；

S1.5，在 S1.3主板切割和S1.4坡口加工后對(duì)材料平整度進(jìn)行再次確認(rèn)，對(duì)于平整度達(dá)到3mm/1m范圍之內(nèi)的材料直接進(jìn)行流轉(zhuǎn)，平整度在3mm/1m范圍之外的材料進(jìn)行油壓機(jī)矯平，使矯平后的材料平整度達(dá)到3mm/1m范圍之內(nèi)再進(jìn)行流轉(zhuǎn)，

S2，拼板埋弧焊：

S2.1裝配定位焊，首先，對(duì)于S1中處理合格后的止裂鋼焊道邊緣30mm范圍內(nèi)去除車間底漆并除銹，采用對(duì)引熄弧板進(jìn)行開(kāi)槽工藝，將定位焊在引弧板與止裂鋼母材的坡口內(nèi)側(cè)；然后，采用CO2氣體保護(hù)焊打底，CO2氣體流量控制在15-25L/min，電流控制在178-243A，電壓控制在25-30V，首道焊接速度控制在10.2-12.1cm/min，熱輸入量控制在21.7-36.1KJ/cm，第二道焊接速度控制在24.3-28.8 cm/min，

S2.2，埋弧焊及焊接參數(shù)的選擇，首先，采用CO2氣體保護(hù)焊打底，，電流控制在540-580A，電壓控制在30-32V，焊接速度控制在40-44.6 cm/min，第一道填充焊接電流控制在663-685A，電壓控制在32-35V，焊接速度控制在40-44.6 cm/min，第二道填充焊接電流控制在745-790A，電壓控制在33-37V，焊接速度控制在40-44.6 cm/min，所述焊絲采用伊薩OK Autrod 13.27，等級(jí)為6Y46M，配套焊劑為OK Flux 10.62，

S2.3，焊接變形控制，對(duì)于止裂鋼板厚大于65mm的采用正反交替焊接，焊1-2道焊縫后止裂鋼翻身一次，控制單面角變形量為3mm/1m以內(nèi)；對(duì)于止裂鋼板厚不大于65mm的采用反變形法，焊前在止裂鋼正面焊后形成一定的加放角度，與反面焊接過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力形成角變形相互抵消，

S2.4，止裂鋼自由邊60mm內(nèi)禁止施焊，在S2.3中止裂鋼正面焊接完成后，采用翻身工裝對(duì)止裂鋼進(jìn)行翻身，所述翻身工裝包括倒L型卡碼和吊碼，所述卡碼包括卡碼主板和卡腳，所述吊碼包括吊碼主板和吊碼腹板，吊碼腹板焊接在吊碼主板的背面，所述卡腳焊接在吊碼主板正面，所述卡腳和吊碼主板之間的焊腳高度h不小于15mm，所述倒L型卡碼和吊碼之間形成卡槽，在卡槽上設(shè)有禁止焊接區(qū)域，所述禁止焊接區(qū)域的長(zhǎng)度m為60mm，所述止裂鋼板與倒L型卡碼緊配合卡設(shè)在卡槽中。

所述S2.3中針對(duì)厚度為50-65mm的止裂鋼，加放角度為1.5-2.2°，所述加放角度的中心線距離焊縫的長(zhǎng)度為781mm-3819mm，在所述加放角中設(shè)置有墊塊，所述墊塊的厚度為30-100 mm。

所述S2.4中，卡碼主板采用厚度為25mm的鋼板，吊碼腹板采用厚度為15mm以上的鋼板，卡腳采用厚度20mm以上的鋼板，所述卡腳的高度根據(jù)止裂鋼板的厚度確定。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明采用了優(yōu)良的止裂鋼材料，可以從材料本身上起到阻止中斷裂紋的目的，且本發(fā)明焊接工藝滿足該止裂鋼的焊接要求，給材料運(yùn)用的正確性及現(xiàn)場(chǎng)施工都帶來(lái)了極大地準(zhǔn)確性和便捷性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中止裂鋼主板切割示意圖。

圖2為本發(fā)明中止裂鋼坡口的設(shè)計(jì)圖。

圖3為本發(fā)明中翻身工裝的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明中翻身工裝使用狀態(tài)圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)的闡述：

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實(shí)施例大型集裝箱船止裂鋼施工方法，該施工方法包括以下步驟，

S1，焊前原材料及坡口加工：

S1.1，原材料防差錯(cuò)識(shí)別，用不同顏色的車間底漆加以區(qū)分，在零件加工結(jié)束后，噴涂醒目的標(biāo)識(shí)對(duì)止裂鋼及止裂鋼中不同的型號(hào)進(jìn)行區(qū)別，因?yàn)閷?duì)于EH40、EH47這種特殊材料的止裂鋼來(lái)講，我國(guó)主要依靠進(jìn)口日本鋼鐵公司產(chǎn)品，價(jià)格昂貴，加上日本方面對(duì)技術(shù)的壟斷，所以這種特殊材料在作業(yè)過(guò)程中，材料使用的是否正確成為至關(guān)重要的一環(huán)，一旦用錯(cuò)使用在船舶上，將造成重大質(zhì)量事故，釀成不可彌補(bǔ)的經(jīng)濟(jì)損失。為了使材料選用正確，便于辨識(shí)，從預(yù)處理環(huán)進(jìn)行防差錯(cuò)識(shí)別，方便現(xiàn)場(chǎng)及后道施工，利于船東船檢檢驗(yàn)，

S1.2，原材料平整度控制，平整度達(dá)到3mm/1m范圍之內(nèi)的原材料直接進(jìn)行流轉(zhuǎn)，平整度在3mm/1m范圍之外的原材料進(jìn)行油壓機(jī)矯平，使矯平后的原材料平整度達(dá)到3mm/1m范圍之內(nèi)再進(jìn)行流轉(zhuǎn)，由于日本鋼廠生產(chǎn)的止裂鋼材料，遵循的是CSQS，導(dǎo)致許多材料的平整度游離在裝配控制的3mm裝配間隙之外，為現(xiàn)場(chǎng)的零件加工造成了不小的障礙，現(xiàn)場(chǎng)逐漸對(duì)這種新型材料有了新的認(rèn)識(shí)，要求材料在切割加工前后，均需對(duì)其平整度進(jìn)行檢測(cè)，并在CSQC的基礎(chǔ)上追加相應(yīng)的平整度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于平整度超差的止裂鋼，須矯平后再進(jìn)行流轉(zhuǎn)，

S1.3，止裂鋼主板切割精度控制，采用化整為散的方式對(duì)于單張?zhí)琢习鎴D上出現(xiàn)兩張及以上的零件時(shí)，對(duì)程序進(jìn)行拆分，采用單塊、單劃、單割的模式，使切割后的單塊止裂鋼的尺寸精度控制在±2mm以內(nèi)；對(duì)于超厚板止裂鋼材料的切割，由于其自身的止裂性能，又都采用E40、E47 級(jí)這種韌性優(yōu)良的鋼材，所以在主板切割時(shí)對(duì)其內(nèi)應(yīng)力的釋放控制也顯得非常的有必要，否則原材料內(nèi)應(yīng)力的釋放將導(dǎo)致零件切割橫向變形，主板外形尺寸與裝配位置線尺寸移位的情況發(fā)生。一般材質(zhì)的鋼板在切割時(shí)，采用的都是手工加放過(guò)橋的方式進(jìn)行應(yīng)力釋放控制。而對(duì)于止裂鋼這種高精度質(zhì)量要求的材料來(lái)講，加放過(guò)橋的方法顯然行不通，因?yàn)橹沽唁摬辉试S修補(bǔ)打磨，因此，現(xiàn)場(chǎng)采用了一種新型的控制應(yīng)力釋放的辦法——“化整為散”法，即對(duì)于單張?zhí)琢习鎴D上出現(xiàn)兩張及以上的零件時(shí)，比如圖1中AB，必須要對(duì)程序進(jìn)行拆分，切割為A和B，由原來(lái)的整體劃線切割轉(zhuǎn)化為單塊單劃單割的模式，也就是一塊零件一塊零件切割，這樣原材料因切割釋放的應(yīng)力得到了控制，又避免了手工加放過(guò)橋而帶來(lái)的修補(bǔ)，保證了主板切割的精度尺寸，

S1.4，坡口加工，

第一步，在所述止裂鋼的下表面設(shè)計(jì)反坡口，首先設(shè)計(jì)反角β，所述β角在止裂鋼下表面上的對(duì)邊長(zhǎng)為c，β角所在的鄰邊長(zhǎng)為b，然后在β角的鄰邊向止裂鋼上表面方向的延長(zhǎng)線上留出2mm留根，為了提高焊接效率，在萬(wàn)箱集裝箱船的止裂鋼焊接工藝規(guī)范中，將原來(lái)的埋弧焊X型坡口5毫米留根調(diào)整為現(xiàn)在的2毫米留根，為保證0到2mm留根，一方面，對(duì)于這種類似止裂鋼留根2mm的X型坡口，現(xiàn)場(chǎng)固定專人進(jìn)行切割，并且在坡口加工之前，對(duì)板厚進(jìn)行測(cè)量，從下口量起，利用特質(zhì)劃針劃好坡口加工線；同時(shí)由于設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)坡口加工人員的作業(yè)習(xí)慣不同，現(xiàn)場(chǎng)坡口加工時(shí)往往是先加工大的刨斜面，再加工小的帶角度坡口。切割時(shí)根據(jù)β、a、α值，選取b、c、d值進(jìn)行切割，正確c、d的選取應(yīng)正好對(duì)應(yīng)坡口切割機(jī)上β、α角度值，在坡口加工時(shí)，只需對(duì)表1進(jìn)行查詢即可，保證了坡口加工和留根精度，

表1 止裂鋼留根2毫米坡口切割尺寸參數(shù)對(duì)照表

第二步，在所述止裂鋼的上表面設(shè)計(jì)正坡口，首先設(shè)計(jì)正角α，所述α角在止裂鋼上表面上的對(duì)邊長(zhǎng)為d，α角所在的鄰邊長(zhǎng)為a，

第三步，根據(jù)所述第一步和第二步中的參數(shù)進(jìn)行坡口切割；

S1.5，在 S1.3主板切割和S1.4坡口加工后對(duì)材料平整度進(jìn)行再次確認(rèn)，對(duì)于平整度達(dá)到3mm/1m范圍之內(nèi)的材料直接進(jìn)行流轉(zhuǎn)，平整度在3mm/1m范圍之外的材料進(jìn)行油壓機(jī)矯平，使矯平后的材料平整度達(dá)到3mm/1m范圍之內(nèi)再進(jìn)行流轉(zhuǎn)，

S2，拼板埋弧焊：

S2.1裝配定位焊，首先，對(duì)于S1中處理合格后的止裂鋼焊道邊緣30mm范圍內(nèi)去除車間底漆并除銹，采用對(duì)引熄弧板進(jìn)行開(kāi)槽工藝，將定位焊在引弧板與止裂鋼母材的坡口內(nèi)側(cè)；然后，采用CO2氣體保護(hù)焊打底，CO2氣體流量控制在15-25L/min，電流控制在178-243A，電壓控制在25-30V，首道焊接速度控制在10.2-12.1cm/min，熱輸入量控制在21.7-36.1KJ/cm，第二道焊接速度控制在24.3-28.8 cm/min，由于止裂鋼拼板焊接時(shí)，施工工藝規(guī)定需采用埋弧焊進(jìn)行拼焊作業(yè)，而為了提高建造效率，減少反面碳刨清根工作量，設(shè)計(jì)部門(mén)將X形坡口中間留根由原來(lái)的5mm降低為現(xiàn)在的2mm，這樣就使得現(xiàn)場(chǎng)很容易出現(xiàn)焊穿的情況，所以工藝要求在正面焊接時(shí)，采用CO2氣體保護(hù)焊打底，控制好電流電壓，而要出現(xiàn)好的CO2打底焊，就必須控制好定位焊的質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)在施工時(shí)，首先對(duì)焊縫兩側(cè)30mm范圍內(nèi)去除車間底漆，同時(shí)進(jìn)行除銹，保證有一個(gè)好的定位焊底坯，

S2.2，埋弧焊及焊接參數(shù)的選擇，首先，采用CO2氣體保護(hù)焊打底，，電流控制在540-580A，電壓控制在30-32V，焊接速度控制在40-44.6 cm/min，第一道填充焊接電流控制在663-685A，電壓控制在32-35V，焊接速度控制在40-44.6 cm/min，第二道填充焊接電流控制在745-790A，電壓控制在33-37V，焊接速度控制在40-44.6 cm/min，所述焊絲采用伊薩OK Autrod 13.27，等級(jí)為6Y46M，配套焊劑為OK Flux 10.62，對(duì)于萬(wàn)箱集裝船船上首次使用的止裂鋼，雖然WPS中已規(guī)定焊接的各項(xiàng)工藝參數(shù)選定范圍，但此焊絲和止裂鋼一樣，作為首次使用，焊工對(duì)焊絲、焊劑的使用性能還不是完全了解?，F(xiàn)場(chǎng)模擬施焊時(shí)，曾一度出現(xiàn)打底及第一、二道填充焊縫焊渣難以清除的情況，導(dǎo)致母材溫度下降，未達(dá)到層間溫度，需要重新預(yù)熱，耗時(shí)耗力，更重要的是會(huì)造成焊縫兩側(cè)與母材融合處存在細(xì)微的夾渣，影響焊縫內(nèi)在質(zhì)量，埋下質(zhì)量隱患。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)模擬，測(cè)試、試驗(yàn)，最終確定了止裂鋼焊接時(shí)明確的焊接參數(shù)，同時(shí)進(jìn)行了焊縫UT檢驗(yàn)，無(wú)夾渣情況出現(xiàn)，后續(xù)在止裂鋼上正式施工后，UT和MT、定位UT100%達(dá)標(biāo)，

S2.3，焊接變形控制，對(duì)于止裂鋼板厚大于65mm的，通常針對(duì)厚度為84mm的止裂鋼板，采用正反交替焊接，焊1-2道焊縫后止裂鋼翻身一次，控制單面角變形量為3mm/1m以內(nèi)；對(duì)于止裂鋼板厚不大于65mm的采用反變形法，焊前在止裂鋼正面焊后形成一定的加放角度，與反面焊接過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力形成角變形相互抵消，對(duì)于止裂鋼材料焊接來(lái)講，控制焊接變形是重中之重，由于其自身帶有止裂性能的原因，不允許進(jìn)行大面積火工矯平作業(yè)，即使進(jìn)行火工作業(yè)，也要進(jìn)行溫度監(jiān)控，并且不適當(dāng)?shù)幕鸸ぷ鳂I(yè)對(duì)其內(nèi)部化學(xué)成分也會(huì)造成一定影響從而影響它的止裂性能，所以說(shuō)，止裂鋼埋弧自動(dòng)焊方面探究，更重要的是焊接變形的探究，而對(duì)于止裂鋼拼板來(lái)講，主要為對(duì)接縫角變形，因?yàn)樵诼窕『附舆^(guò)程中，產(chǎn)生的熔池，鐵水冷卻后產(chǎn)生收縮，從而產(chǎn)生橫向拉力，造成應(yīng)力過(guò)大而產(chǎn)生角變形。傳統(tǒng)的工藝方法大多數(shù)采用剛性固定法，類似于采用壓鐵、墊塊等控制變形，這種剛性固定法雖然應(yīng)用廣泛，簡(jiǎn)單易懂，但其不能完全消除焊接殘余變形，而只能減少部分殘余變形，因?yàn)楫?dāng)外加拘束除去后，焊件上仍會(huì)殘留部分變形；同時(shí)剛性固定法將使焊接接頭中產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，因此在止裂鋼這種重要部件拼接時(shí)不建議采用，目前在制萬(wàn)箱集裝箱船上使用的大多為65mm和84mm厚的止裂鋼材料，針對(duì)厚度為50-65mm的止裂鋼，加放角度為1.5-2.2°，所述加放角度的中心線距離焊縫的長(zhǎng)度為781mm-3819mm，在所述加放角中設(shè)置有墊塊，所述墊塊的厚度為30-100 mm，具體參數(shù)見(jiàn)表2，

表2 止裂鋼拼板埋弧焊加放反變形量對(duì)照表

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的反復(fù)試驗(yàn)，采用反變形法較為合理，即正面焊前加放一定的角度，讓其正面焊后形成一定的角焊，反面碳刨焊接時(shí)，埋弧焊熔池產(chǎn)生的高溫對(duì)正面焊接起到消除應(yīng)力作用，在熔池冷卻凝過(guò)程中產(chǎn)生的橫向收縮力不斷加大，所產(chǎn)生的拉應(yīng)力使正面焊縫的角變形逐漸變小，接頭趨于平整。保證焊后平整度及內(nèi)部殘留應(yīng)力在理想范圍內(nèi)，從而達(dá)到控制變形的目的，

S2.4，止裂鋼自由邊60mm內(nèi)禁止施焊，在S2.3中止裂鋼正面焊接完成后，采用翻身工裝對(duì)止裂鋼進(jìn)行翻身，所述翻身工裝包括倒L型卡碼和吊碼，所述卡碼包括卡碼主板1和卡腳2，所述吊碼包括吊碼主板3和吊碼腹板4，吊碼腹板4焊接在吊碼主板3的背面，所述卡腳2焊接在吊碼主板3正面，所述卡腳2和吊碼主板3之間的焊腳高度h不小于15mm，所述倒L型卡碼和吊碼之間形成卡槽5，在吊碼主板3上設(shè)有禁止焊接區(qū)域6，所述禁止焊接區(qū)域6的長(zhǎng)度m為60mm，所述止裂鋼板7與倒L型卡碼緊配合卡設(shè)在卡槽中，所述卡碼主板1采用厚度為25mm的鋼板，吊碼腹板4采用厚度為15mm以上的鋼板，卡腳2采用厚度20mm以上的鋼板，所述卡腳2的高度根據(jù)止裂鋼板的厚度確定，對(duì)于常規(guī)的厚板拼焊作業(yè)來(lái)講，正面焊接好后，往往是燒制吊碼進(jìn)行起吊翻身，然后在進(jìn)行反面碳刨焊接。同時(shí)采用C型吊碼燒制在鋼板邊緣，并吊碼進(jìn)行包角焊，保證吊碼的焊接強(qiáng)度。而對(duì)于止裂鋼來(lái)講，由于其自身的特殊性，施工工藝規(guī)定止裂鋼自由邊60mm內(nèi)不允許施焊。通過(guò)采用本實(shí)施例的翻身工裝，在不破壞自由邊的情況下，最終選定在止裂鋼自由邊緣加裝卡碼，有效解決了止裂鋼自由邊60mm內(nèi)不允許施焊的難題。

盡管上述實(shí)施例已對(duì)本發(fā)明作出具體描述，但是對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)該理解為可以在不脫離本發(fā)明的精神以及范圍之內(nèi)基于本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容進(jìn)行修改或改進(jìn)，這些修改和改進(jìn)都在本發(fā)明的精神以及范圍之內(nèi)。