57000 DWT散貨船舵葉制作工藝的改進探討

摘 要：舵葉是船體結構中的重要部件，舵葉的制作精度（包括形狀偏差、垂直邊直線度、左右舷對稱度、外板線形光順度等）與船舶機動性、航向穩定性是息息相關的，為保證舵葉的制作精度，縮短建造周期、降低人工成本，因此對舵葉的制造工藝進行改進。

關鍵詞：散貨船；舵葉；反變形；水平；精度

中圖分類號：U671.91 文獻標識碼：A

1 前言

57 000 DWT散貨船是我公司制作的系列船，其外形輪廓主要尺寸見圖1。舵葉在制造過程中，有幾方面精度要控制：

（1）舵葉的外形尺寸：包括長度、寬度、厚度等控制在公差范圍內；

（2）舵葉的直線度、尾邊圓鋼的直線度、舵葉上下封板的垂直度及上下端面中心對稱度在公差范圍內，舵葉的四角水平度滿足鏜床劃線要求；

（3）舵桿承座、舵銷承座軸孔的中心偏差程度在公差范圍內，能滿足鏜孔要求。

2 存在問題及原因分析

前幾艘同型船的舵葉制作時，一般僅對高度方向加放反變形（即以距基4 850 mm為中心向上下兩端放10mm的反變形）。現以N226船為例進行分析。

（1）存在的主要問題

① 焊接后變形造成四角水平翹起約15～20 mm，后期火工校正的難度和工作量增大；

② 鑄鋼件焊接后，舵桿中心線偏差約10 mm左右，偏差超出15 mm精加工裕量；

③ 尾邊圓鋼直線度偏差已超出極限，矯正難度和工作量增大。

（2）原因分析

① 施工過程中施工工藝未嚴格執行，如坡口間隙偏大、未采用正確的焊接順序和焊接參數；

② 鑄鋼件定位時未加放反變形，以致焊接后上翹水平超差；

③ 高度方向上加放的反變形不夠，焊接后水平偏差大。

3 改進措施

結合前幾艘船的舵葉測量數據，對施工工藝作出了下列改進：

（1）細化工藝流程及工藝要求，在高度方向上將以距基4 850 mm為中心向上下兩端加放的10 mm的反變形量改為15 mm；

（2）鑄鋼件定位時，對其按3 mm/m加放反變形；

（3）反變形加放尺寸如圖 2。

4 實施過程

舵葉的制造流程改進如下：

放樣 → 下料、加工 → 地樣劃線（胎架制作） 胎架報驗 → 外板上胎、焊接對接縫、劃線 → 安裝縱橫結構 、 → 焊接舵葉內部結構 → 安裝舵桿承座、舵銷承座 → 焊前精度測量 → 焊接鑄鋼件的焊縫 → 舵葉內部焊縫檢驗（包括探傷） → 舵葉內部焊縫的退火處理（如有） → 舵葉內部油漆 → 封舵葉另一側外板 焊接外板及外板與鑄鋼件的焊縫 → 舵葉離胎前精度測量 → 舵葉翻身、焊接 → 焊縫探傷 → 焊縫退火（如有） → 舵葉火工校正 → 舵葉完工檢驗、精度測量 → 舵葉密試 → 機加工。

4.1 胎架制作

確認胎架地面的預埋件保證有足夠的抗拉強度，以防胎架變形。以舵葉的左側為胎架面，制作胎架前在地面劃出舵桿中心線、十字檢驗線（舵桿中心線、BL7000）、四周輪廓線、鑄鋼件邊線等。舵葉的寬度方高（縱向）不放反變形，舵葉反變形加放可參照圖2。

4.2 鋪設舵葉左舷外板、焊接外板對接縫

鋪設左舷外板，首先鋪設舵中心線上的外板，通過拉鋼絲吊線錘的方法來調整上述部件上舵桿中心線與地樣的精度。定位后外板與胎架模板定位焊固定，然后鋪設其他外板部件，鋪設時要把外板板縫對準胎架模板上的板縫線標記。鋪設外板時要注意：

① 舵葉以舵桿中心線為中心線，兩側（縱向）各加放5 mm焊接收縮量，舵葉高度（長度）上加放15 mm；

② 外板線型與模板間隙控制在≤ 2.0 mm如有局部超差，應把外板吊離胎架，采用機械或火工的方式調整外板線型，不能在胎架上用卡馬強行貼胎，以免造成胎架變形；

③ 貼胎外板的對接縫采用Y型坡口，雙面CO2氣體保護焊，在胎架上焊接正面，舵葉翻身后再進行清根、封底焊，以減少舵葉變形。

4.3 縱橫結構的安裝與焊接

① 將預制好的T型結構安裝（先裝橫向結構，再裝縱向結構）之后再安裝舵葉（上、下）封板、舵銷承座處的封板。

② 焊接：首先焊接縱橫結構間的立角焊縫，然后焊接縱橫與外板的平角焊縫。焊接時以舵葉中心向四周圍擴散進行，焊前用5 t壓鐵壓在舵葉上，減少外板焊后引起胎架變形。

③ 裝焊舵桿承座、舵銷承座。調整舵桿承座、舵銷承座的水平為±3 mm，舵桿承座、舵銷承座的間距按理論值（4 500 mm）+10 mm來定位，定位后用φ100*10的鋼管做支撐加強，見圖2。

4.4 焊前報驗

在4月16日對N217船舵葉的焊前進行了報驗，測量結果見圖3。

4.5 焊接順序

① 焊接舵桿承座、舵銷承座與橫向構件的立對接縫；

② 焊接舵桿承座、舵銷承座與縱向構件的立對接縫，注意不能兩條焊縫同時焊接，讓焊縫有收縮的可能；

③ 焊接舵桿承座、舵銷承座與舵葉外板，按從舵桿中心線向兩側順序進行。

焊接與鑄鋼件連接的焊縫前，要用氧氣、乙炔火焰或電熱絲對焊縫兩側各100 mm范圍內預熱到120 ℃±5 ℃，焊接后用石棉布包裹起來讓其緩冷。

與鑄鋼件連接的焊縫探傷合格后，進行退火處理，退火方法——用電熱絲對焊縫及其兩側各50 mm范圍內進行緩慢加熱到60 ℃±10 ℃，保溫1～2 h，一般是1.5h，然后讓其緩冷。退火后，再次對焊縫進行探傷，確保沒有裂紋等缺陷。

4.6 安裝舵葉右舷外板、焊接

在封板前向船東、船檢報驗，合格后，進行油漆，油漆報驗完畢后進行封板。焊接時先焊接外板的對接縫，后焊接外板與上下封板的角焊縫，最后焊接外板與縱橫向結構的塞焊縫。

4.7 焊后測量

在5月12日舵葉焊后測量（舵葉已松胎，即左側外板與胎架的定位焊已割除），焊后測量結果見圖3。舵葉脫胎離胎。

4.8 舵葉翻身

對左舷外板的對接縫碳刨清根、封底。

4.9 舵葉變形的檢驗、校平

主要按精度控制點的要求及測量表中的項目進行測量檢驗。在舵葉上加20 t壓鐵，采用水火矯正方式進行校正。

① 采用千斤頂的方式把舵葉的其中三個角調成水平，檢查另外控制點及舵銷承座處圓弧封板的水平狀態，然后采用拉線的方法檢查舵葉左右側外板的縱向直線度，如變形超差，先在外板上作出矯正的標記。在上（下）封板劃出中心線，檢查上（下）封板上下對稱偏差值，把舵葉五點（舵葉四角及舵銷承座處圓弧封板處）校平到公差允許的范圍內；

② 在舵桿承座、舵銷承座軸孔中心線處拉水平鋼絲，通過對舵銷承座四周鋼板火調的方式，把舵桿承座、舵銷承座軸孔中心點校正到公差允許的范圍內；

③ 在壓鐵吊離后，5月18日舵葉校正測量，測量結果滿意，見圖3。

5 檢查與總結

對比N217船與N226船舵葉的測量結果可以看出，本次的工藝改進是成功的，取得了預期的效果：

① 焊后變形量水平度由10～20 mm左右降低到5～10 mm；

② 軸線的同心度由10～30 mm左右的偏差降到了5～15 mm；

③ 尾向圓鋼直線度得到了提高。

通過此次的工藝改進不僅提高了分段的整體精度質量，使得后續的矯正工作量減少，同時也為后續結構相似的舵葉制作積累了寶貴經驗。