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1、摘摘 要要散货船是专门用来运送煤炭、矿石、谷物、钢材等散装货物的船舶。它的驾驶室和机舱都在尾部，货舱口比杂货船的要宽，为便于货物的装卸，带有顶边舱和底边舱。散货船装有大抓斗、皮带传送机等装卸装置。本设计采用了先进的焊接设备和工艺方法，主要焊接方法：埋弧焊、定位焊、二氧化碳气体保护焊、焊条电弧焊。此次设计涉及到焊接结构生产、焊接方法与设备、船体结构与识图、金属熔焊原理等专业知识。关键词：埋弧焊、定位焊、二氧化碳气体保护焊、焊条电弧焊1前前 言言本设计课题是具有双层舷侧散货船的双层舷侧结构。在本设计中主要介绍分段的装配与焊接。本双层舷侧采用横骨架式，并设有水密和非水密平台，这些平台又称舷侧纵桁，该
2、双层舷侧的主要构件包括甲板、平台、舷侧外板、强肋骨、内壳纵壁，主要结构包括顶边仓、双层的舷侧内壳。双层舷侧的线型为平直形状，所以选用钢结构平台，这样在平台上装配和焊接可以达到防止变形的目的。三种分段造船法正造（分段建造的位置与其在实船上的位置一样）；反造（分段建造的位置与其在实船上的位置相反）；侧造（分段建造的位置与其在实船上的位置垂直或成一定角度）。在该分段中双层壳采用侧造法，甲板采用反造法，横框架采用侧造法，斜底板采用侧造法。本设计焊接结构采用的装配-焊接顺序是：零件-部件装配焊接-总装配焊接。好处：有利于应用各种先进工艺设备、控制焊接变形和采用先进的焊接方法。2目 录摘要前言. . .1
3、1 分段材料的选择.31.1 原材料的检验. .41.2 D32钢的焊接性分析.41.3 材质的焊接工艺.62 划线与下料. .92.1、划线.92.2、下料. .93 材料的成型制造.114 钢板的拼接.135 部件的装配与焊接.146 分段的组装. .166.1、舷侧与甲板的组装.166.2、横框架与甲板、舷侧的组装.166.3、内壳纵壁与舷侧的组装.176.4、斜底板与横框架的组装.187 设计总结.198 参考文献.209 致谢.2131 分段材料的选择由于船舶从建造、下水、停泊、航行及进坞修理等全部过程，会受到各种外力的作用。这些外力常常使船体结构产生变形或损坏。作用在舷侧的外力有：
4、舷侧水压力、总纵弯曲时的作用力、舱内货物的横向压力或液体压力等力。在这些外力的作用下，常常会使舷侧发生曲率减少，甲板下榻及甲板梁拱减小。除了建造的过程中采用合理的工艺外，所选用的钢板材料，应具有足够的强度和刚性。以致予达到构件的重量最小值，降低建造成本和提高营运的经济性的效果。该分段的材料选用高强度船体结构钢，因其强度高于船用碳钢，并具有良好的可焊性。这样可以做到减小构件尺寸，减轻分段的重量。本分段选用D32钢。D32钢属于热轧钢其屈服强度为320MPa。该钢的性能：1、高强度：屈服强度为320MPa。2、高韧性：延伸率为，室温冲击韧性大于/M。3、良好的焊接性能和冷成型性能。4、低的冷脆转变
5、温度。5、良好的耐蚀性。该钢的成分特点：1、低碳其含碳量不超过0.2%其韧性、焊接性和冷成型良好。2、加入Mn、Si固溶强化作用明显，其Mn40均预热150-200（2）D32钢一般选用J427焊条，使用前须350-400烘干2h。D32钢开I形、V形、X形坡口平对接时焊条电弧焊参数如表3:表3 焊接工艺参数第一层焊缝 其他各层焊缝 封底焊缝坡口形式焊件厚度/mm焊条直经/mm焊接电流/A焊条直径/mm焊接电流/A焊条直经/mm焊接电流/A2 2.5 50-60 - - 2.555-602.5-4 3.2 90-120 - - 3.290-120I形 4-5 4160-200 - - 4160
6、-2105-6 3.2100-130 - - 3.2100-130V 形6-12 4160-210 4160-210 4180-210X 形12 4160-210 4160-210 - -注:”-“该项没有8（3）D32钢采用H08Mn2SiA焊丝进行CO2气体保护焊的参数如表4:表4 CO2气体保护焊焊接参数焊接参数焊接焊丝直径/mm保护气体气流量/L.min-1预热或焊道温度/焊接电流/A焊接电压/V焊接速度/cm.min-1单焊道100-15021-2412-18多焊道1.2CO28-15 160-24022-2614-22单焊道300-36033-3520-26多焊道1.6CO210-
7、18不预热或100280-34030-3218-24（4）D32钢对接埋弧焊焊接参数如表5：表5 埋弧焊工艺参数接头形式焊件厚度/mm焊丝直径/mm焊接电流/A焊接电压/V焊接速度/min-1焊丝+焊剂84.0600-65034-3634.5H08A+HJ431 不开坡口（双面焊） 10-124.0680-70036-3832H08A+HJ43114-164.0620-68034-3629.5H08A+HJ43118-204.0700-72036-3827.5H08MnA+HJ431V形坡口坡口角度60度 22-254.0720-74036-3821.5H08MnA+HJ431（5）焊后热处理
8、：D32钢一般不需要焊后热处理，但对要求抗应力腐蚀和低温下工作且厚壁板的焊接结构，焊后要进行消除应力的高温回火（550650）。92 划线与下料2.1 划线：划线是根据设计图样上的图形和尺寸，准确地按1:1的比例在待下料的钢板表面上划出加工界线的过程。划线的作用是确定零件各加工表面的余量和孔的位置，使零件加工时有明确的标志：还可以检查毛坯是否正确：对于有些错误不大，但艺术与不合格的毛坯，可以通过借料得到挽救。划线的精确度要求在0.25-0.5mm。在划线之前应仔细阅读所设计的焊接结构施工图。核实各个零件的图号、名称、数量、材料等。再阅读技术要求和工艺文件，对零件图仔细阅读弄清每个零件的材料、尺
9、寸及形状。划线应遵守的基本规则：1）垂线必须用作图法。2）用划针或石笔时，应贴紧直尺或样板的边缘。3）圆规在钢板上画圆和弧时，应先打样冲眼以防圆规尖滑动。4）平面划线时应先画基准线，一般以轴线、底平面、侧面为基准。以此来保证加工余量的合理分布（1-3mm）和确定其他加工表面的相对位置。本焊接结构用平面划线即在工件的一个表面划出图样的形状和尺寸。也可用样板一次划线。常用的划线工具有划线平台、粉线、石笔等。该焊接结构的钢板的划线多采用直线和圆弧。（1）直线的画法：直线不超过1mm可以直尺划线，直线不超过5mm用弹粉线划，超过5mm用拉钢丝的方法。（2）大圆弧的画法：对于小圆弧采用划规和样冲来划；十
10、几米甚至几十米的大圆弧用计算法。2.2 下料下料就是用各种方法将毛坯或工件从原材料上分离出来。小板小尺寸下料用气割、等离子切割，大板大尺寸用剪床剪切。（1）气割：利用气体火焰将钢板加热到能在氧气中燃烧的温度后，使金10属材料形成液态，并从切口处吹掉达到分离金属材料的方法。操作过程：1.安装氧气、乙炔气管确保不漏气，先开乙炔阀且不能开的过大，在割嘴处点燃刻打开氧气阀调整火焰，使焰心缩小到最小。2.切割时将火焰对准切割处预热，当切割处金属呈融化状态时打开强风，割嘴与件表面距离保持在10-15mm。3.切割过程中，金属会被很快熔化形成切割线，将割炬沿切割线以一定的速度移动切割完成后先关乙炔阀后关氧气
11、阀。（2）等离子切割：利用高温高速等离子弧，将切口金属及氧化物熔化，并将其吹走而完成切割过程。操作过程：将地线与工件紧密接触接上三相电源，打开前面板的电源控制开关，按动割炬开关气阀首先导通压缩空气从喷嘴流出。割嘴对准工件，按下引弧按钮引弧成功喷嘴中喷出高温高速的等离子束，将工件局部迅速熔化，并用高速气流将熔化金属吹走，形成狭窄的切口。（3）剪床：它的剪切是用上下的刀刃相对运动切断材料的加工方法，本设计主要运用龙门剪床。在整个下料的过程中，应留出1-4mm的余量，防止焊接过程中产生材料的收缩。113 材料的成形制造材料的成型主要涉及制造横隔板的人工孔、平台通气孔、横框架环形孔以及各种标准件的制造
12、。3.1 横隔板开孔对横隔板人工孔是方便对双层舷侧内部进行焊接。由于人工孔的开通影响了钢板的强度，要用加强筋进行加强。图1 人工孔图2 平台通气孔图3 框架环形孔、透气孔、过焊孔123.2 标准件的制造本焊接结构所用的标准件，主要有纵骨、加强肘板。图4 纵骨图图5 加强肘板图134 钢板的拼接钢板的拼接有舷侧外板、内壳纵壁、甲板、斜底板。钢板的拼接时最基本的部件装配。这些板都要进行这道工序，所以采用同样的操作过程进行板材的拼接。操作过程：（1）在保证设计强度前提下，焊缝的熔焊金属及焊缝坡口应尽可能小。对需要拼接的钢板使用等离子切割机或气割进行坡口加工。开V形坡口、角度60度、钝边高为3mm、拼
13、板时留出间隙为2mm。（2）将加工好的坡口，使用磨机清除坡口内的油污、铁锈、水等杂质。打磨的范围是破口俩侧200-300mm。（3）按拼接位置将各板排列在钢结构平台上，焊缝应错开尽量避免十字交叉，焊缝与焊缝之间最小距离大于3倍板厚，而且大于100mm要保证钢板接口处平齐。板缝布置尽量对称于船体中心线，避免焊缝密集，平行焊缝的间距大于100mm。（4）排列好后进行定位焊操作采用焊条电弧焊，焊条J427直径3.2定位焊缝长度15mm间距200mm.对于端焊缝定位后做反面变形，向着于焊接方向相反的方向做15度的人工变形。对于长焊缝在钢板下面加垫块做反面变形，垫块厚度要适当。这样可以防止角变形。（5）焊接：采用自动埋弧焊焊接，先焊接横焊缝然后焊接纵焊缝，对具有中心线且左右对称的进行对称焊接。长
