船舶導流管組件制造工藝的要點分析

摘 要：導流管組件是安裝于船舶艉部并套在螺旋槳上的一個鋼質結構，主要用于提高船舶的推進效率。其結構為多曲面組合體，由于在使用中承受載荷復雜，且有防腐要求，對其制造的工藝要求也相對較高。本文就導流管組件制造過程中的工藝要點進行了分析，并在制造過程中進行了實際應用，提高產品了質量。

關鍵詞：導流管曲面放樣板件成型焊接防腐

中圖分類號:U66文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2011)05(b)-0076-02

船舶導流管組件主要有導流管本體、美人架（也叫人字架）、后軸轂三個部分組成，導流管的本體部分內部有圓周分布的縱向筋板和徑向分布的支撐肋板，詳見圖1所示。

我廠為船舶導流管制造的專業廠家，多年來，先后生產了各種船舶導流管（如新加坡的15m拖船導流管、上海程煒通貿易的31m推船導流管、惠生的82m船導流管、泰興森和船廠的45m、69.9m、70m船導流管），在其整個制造工藝上積累了豐富的經驗。現以導流管的工藝流程為順序，從以下七個方面談談船舶導流管組件制造工藝的要點：

1 導流管本體的曲板放樣

在導流管組件制造成過程中，首先遇到的工藝難題是導流管本體的曲板放樣。開始我們采用傳統的手工放樣的方式，放樣出曲板的各截面的型值線，然后再采用將型值線分為若干段后以點對點的方式將曲板展平。這樣放樣簡單，但誤差很大，只能采用多放修割余量的方式進行下料，兩塊對接曲板的線型也不能吻合，需由現場工人按照實際線型反復修割打磨，不僅浪費了大量的人力、物力，還延緩了工程進度，影響了產品的質量與美觀。

后來我們對生產工藝進行了改進，采用三維制圖軟件及其插件，通過不斷的改進和實踐，得以有效地解決這個難題，并達到了零余量下料。還有就是關于導流管的雙曲板(馬鞍型曲面)，其結構決定了它不會是一塊整板加工而成，因此一般會按照圖紙將雙曲板分割為若干塊。分割單元大，可以減少焊接工作量，但也增大了放樣的難度，并且相對的放樣也要鋼模要得做的大，成本也就越高；相反分割小了焊縫太多，影響產品質量。

通常將雙曲面板分為12～16塊，具體要由導流管的大小，鋼模的尺寸以及焊縫線的分布決定。根據經驗在圖上先畫好板縫線分布圖，以防止出現交焊縫和貼近焊縫。

2 板件的成型

比如雙曲板，一般情況下，這種板在大曲率的情況下，用火工成型即可實現。但對于導流管的雙曲板，用這種方法是很難有效的，相對于整體成型件來說，其板厚較大（板厚度一般為12～20mm），而曲率半徑較小。這種問題解決的辦法只有用鋼質壓模，而對壓模板厚設計，制造和現場組裝都是要特別注意的，有時，一點誤差都會被放大到很大的程度，很容易導致導流管本體的外板成型誤差較大，影響制造質量，甚至于報廢。

對于鋼模的設計，并不是簡單地依據所成型的曲面板的曲率形狀進行制作，還要慮考冷壓時工件的彈性變形量，通常鋼模的曲率要略小于工件的曲率，這樣就可以保證成型的零件更接近理論尺寸。

3 不銹鋼圈的加工

導流管組件在水中受到水流的沖擊、海水的腐蝕，出于防腐耐磨的要求，導流管本體內壁裝螺旋槳的地方是由316L材質的不銹鋼制作的。但這種材質的硬度較高，先加工出坡口再卷圓對設備的要求很高，投入很大，而先卷圓再加工又會由于失圓造成坡口厚薄不一。對于這個工藝難題，我們采取用加設雙層環形工裝板固定的方式，先成型再校正然后使用立車加工坡口，有效的節省了產品投入，并使成品內圈尺寸準確，厚薄均勻。

4 防腐及密性工藝要求

導流管是水下結構，要求結構密閉，耐腐蝕，因此在導流管制做過程中，除了板材前期的噴砂除銹涂底漆工序，在封板前還要對內部結構刷一層瀝青漆，并要在導流管體外面設置鋅塊作為犧牲陽極以達到導流管的電化學防腐要求。

而密性，要求整體機構充入惰性氣體后，內部氣體在0.05MPa的壓力上保壓至少5分鐘，若整體無氣體泄露，方為合格。

5 導流管肋板的預制和組裝

與導流管環向肋板預制的環向扁鋼并不是單純的平直扁鋼，由于產品的環形結構的特性，這些扁鋼需展平成扇形板下料，如果直接用平直的扁鋼，將使導流管環向線型高低不平，導致在裝好外錐筒時，部分塞焊孔與扁鋼墊板間將產生間隙，且外錐筒與大、小圓鋼的線型銜接不光順。

關于肋板的組裝，由于雙曲板冷壓后的線型存在誤差，以及實際施工存在的人工偏差，所以環向肋板需放1～3mm裝配間隙用于調整，否則同樣會造成環向線型高低不平，平添大量的打磨工作。

6 導流管的焊接收縮控制

在周向方向上，無工裝的情況下，由于不同的焊接順序，工藝以及焊縫在結構上的分布，導流管的收縮方向及收縮量是不定的，這樣會造成導流管的失圓，特別在上下支承處，局部受熱較大，失圓尤為明顯。最大失圓可達23mm甚至更多。而不銹鋼圈內是安裝螺旋槳的，考慮到對推進效率的影響，不銹鋼內圈與螺旋槳之間的間隙是很小的，一般在15～30mm之間。無焊接收縮余量制造很會造成結構收縮量較大，從而導致螺旋槳安裝困難甚至無法安裝。所以對導流管內圈的板件下料、滾壓成型、校正、焊接坡口加工、結構組裝、焊接順序等所有工序都要做到分過程量化控制。

對于周向失圓，傳統的控制方法就是做“米”字型工裝，但 “米”字型工裝只能控制其整圈上對應支撐處的結構的變形，最后的成型產品很可能是波浪狀變形的一個圓。

為了解決這個問題，我們經過大量的實踐，最后采用環形雙層工裝的方法解決了這個問題，實踐檢驗，可以控制失圓在2mm以內，且內圈線型很好。

另外，在軸向方向上導流管也會有較大的收縮，多套產品制造完后檢驗發現，軸向上一般會收縮4～8mm，所以根據實際情況，在軸向方向也需放出適量余量。

7 美人架制造安裝

美人架是固定螺旋漿的支架，有著較高的尺寸精度和強度要求，制造工藝難度也大。

首先，對于雙軸雙槳船舶的美人架是以船體的中軸線為中心線，對稱制造，所以此類船的美人架都應對稱油壓、裝焊(如圖2所示)，對于同導流管的兩個上支架，若存在差異，還應明確注明其在左、右弦的左、右位置，以防止混淆。

其次、在美人架折彎壓制時，由于存在實際中心和理論中心線的不統一，圖紙習慣以角度來標示美人架的油壓程度，并且角度都是取整的角度，雖然，對角度而言，其差別不是很大，但在美人架這種較長結構上，偏差角度將在美人架的末端產生一個很大的投影偏差，從而影響安裝的準確性，因此，美人架的壓制應以具體的數值為基準，而角度只能作為參考。

最后，導流管后軸轂鑄鋼件及美人架厚板的焊接，必須對焊道部位進行預熱，如果用的是低氫電極，需預熱到66℃，如果用的普通電極需預熱到177℃。

綜上所述，由于導流管及其組件為船舶水下一種特殊結構，在制造工藝上有許多獨特之處。另外還要考慮維修、排水等的問題。

在制造過程中，由于加強了對這些制造工藝要點的關注，并在相關技術文件中給出明確、詳細的要求，制定相應的檢驗節點，很好地保證了導流管及其組件的產品質量，得到了用戶的信任。并贏得了市場的認可，取得一定經濟效益。