Сварка корпуса судна - формирование на построечном месте

Сварочные работы при формировании корпуса судна относятся к наиболее ответственным и трудоемким. Монтажные соединения между секциями и блоками приходится выполнять в различных пространственных положениях. Протяженность швов одного размера и одинакового положения в пространстве в отдельных районах судна относительно небольшая.

Многие швы расположены в стесненных, неудобных для сварки местах. Все эти обстоятельства затрудняют сварку монтажных соединений и ограничивают использование автоматической сварки. На долю автоматической сварки под флюсом приходится до 3 % общего объема сварочных работ, а вертикальной автоматической сварки с принудительным формированием шва в среде углекислого газа до 2 %.

Достаточно широко применяют полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа, если обеспечены защита электрической дуги от ветрового воздействия или эффективная вентиляции при сварке в закрытых помещениях. Находит применение полуавтоматическая сварка порошковой проволокой, которая может выполняться в различных пространственных положениях и обеспечивает хорошее формирование шва, высокое качество сварного соединения, стабильность и производительность самого процесса сварки. В основном же доминирует сварка вручную, что снижает производительность и качество сварочных работ.

Сварочные работы на корпусе судна — Рис. 1 Сварочные работы днища

Сварку начинают после окончательной проверки положения установленной на построечном местеТипы построечных мест и их оборудование секции и закрепления монтажных соединений электроприхватками или сборочными гребенками. Разделку кромок листов стыковых соединений настилов палуб и платформ выполняют сверху, а обшивки днища и скуловой части – по внутренней стороне, что позволяет вести сварку в наиболее удобном нижнем положении. Разделку кромок листов обшивки бортов выполняют также по внутренней стороне, что обеспечивает сварку шва первого прохода изнутри корпуса. В этом случае легче обеспечить строжку корня шва для образования подварочной канавки, поскольку ее выполнению не будут препятствовать элементы набора.

Поскольку поперечный шов вызывает большие деформации, чем продольный, первым сваривается монтажный стык обшивки. Затем сваривают пазы обшивки с ниже расположенными и ранее установленными секциями. После сварки шва первого прохода производят строжку подварочной канавки и подварочный шов. Перерыв между выполнением основного и подварочного швов должен быть минимальным, что позволяет исключить образование трещин при проварке только части толщины соединяемых кромок обшивки.

Ради равномерного поперечного укорочения шва сварка стыков обшивки должна вестись несколькими одновременно работающими сварщиками, каждому из которых отводится участок шва протяженностью 4-5 м. После сварки выполняют приварку к обшивке участков продольного и поперечного набора. Секции следует сваривать симметрично относительно ДП, а отставание сварочных работ относительно сборочных должно быть не более чем по одной-двум секциям.

Сварочные швы по корпусу судна — Рис. 2 Наплавка сварочных швов по корпусу судна

Отраслевыми документами и Регистром России установлены повышенные требования к контролю качества швов монтажных соединений, объем контроля проникающими излучениями (рентгено и гамма-графированием) монтажных швов верхней палубы и днища судов длиной свыше 80 м составляет 10 % от их протяженности, а внутрисекционных швов – 2,5 %, объем контроля монтажных соединений борта – 5 % и 1 % соответственно. Вместо контроля проникающими излучениями допускается проводить контроль ультразвуковыми методами.

Большое число монтажных соединений при формировании корпуса судна на построечном месте, особенно при секционном способе, может привести к значительным общим остаточным деформациям. Они чаще всего проявляются в подъеме оконечностей над основной плоскостью во время постройки судна или после его спуска на воду. На величину деформаций существенное влияние оказывают очередность выполнения монтажных швов, жесткость сформированной части корпуса, распределение весовой нагрузки судна по его длине и реакции опор стапеля.

Очередность сварки монтажных соединений следует выбирать таким образом, чтобы подъем оконечностей судна был минимальным. В процессе сварки корпуса контролируют высоты килевой линии судна и в зависимости от ее положения вносят коррективы в очередность выполнения сварки.

Усадочные усилия при сварке — Рис. 3 К расчету усадочных сварочных усилий:
e_i – отстояние нейтральной оси от ОП

Для определения ожидаемого изгиба килевой линии на различных стадиях формирования корпуса разработаны расчетные методики. Корпус судна рассматривается как статически неопределимая балка переменного сечения, лежащая на упругих опорах, загруженная переменной по длине весовой нагрузкой реакциями опор и усилиями от укорочения продольных и поперечных швов.

В расчетной схеме определения изгиба килевой линии учитывают приложение к монтажным соединениям сварочных усилий, величины которых пропорциональны объемам продольного и поперечного укорочения сварных швов. Для продольных швов, как следует из рис. 3 равнодействующая этих усилий приложена по концам швов и определяется зависимостью:

$P_{п р} = E \times V_{x}, к Н$

где:

E – модуль нормальной упругости стали, кН/м³;
V_x – объем продольного укорочения шва, м³.

Сварочные усилия в поперечных швах перекрытий, расположенных горизонтально, действуют по аналогичной схеме. А в поперечных вертикально расположенных швах равнодействующая приложена посередине длины швов и определяется зависимостью:

$P_{п о п} = E \times V_{y} Ɩ / 2_{b}, к Н$

где:

V_y -объем поперечного укорочения шва, м³;
Ɩ – длина поперечной шва, м;
b – ширина околошовной зоны пластической деформации, м.

Значения V_x и V_y вычисляют по зависимостям, известным в теории сварочных деформаций. Значения P_пр и P_поп вводят в расчетную схему через их моменты относительно нейтральной оси поперечного сечения корпуса, причем продольные швы разделяют на участки, в пределах которых геометрическая характеристика поперечных сечений корпуса (момент инерции и отстояние нейтральной оси от основной плоскости) можно принять постоянными.

Установив сварочные усилия, решением системы уравнений изгиба балки определяют прогибы килевой линии корпуса судна от общих остаточных сварочных деформаций.

Рекомендуется к прочтению:
Проверочные работы на построечном месте

Сборочные работы на построечном месте

Сноски

Сварка корпуса судна на построечном месте