《焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)》系列課件第八單元典型焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝1．了解起重機橋架、壓力容器、船舶及建筑用桁架結(jié)構(gòu)等典型焊接產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點；2．掌握上述典型焊接產(chǎn)品的制造難點及工藝要點；3．掌握上述典型焊接產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝；4．提高綜合運用理論知識的能力；5．提高分析和解決實際問題的能力。模塊一橋式起重機橋架的生產(chǎn)工藝起重機作為運輸機械在國民生產(chǎn)各個部門的應用十分廣泛，其結(jié)構(gòu)形式多樣，如橋式起重機、門式起重機、塔式起重機、汽車起重機等。橋式起重機應用最廣，其結(jié)構(gòu)的制造技術具有典型性，掌握了它的制造技術，對于其他起重機結(jié)構(gòu)的制造都可借鑒。一、橋式起重機的結(jié)構(gòu)1．橋式起重機的結(jié)構(gòu)橋式起重機由橋架1，運移機構(gòu)2和載重機構(gòu)3組成，如圖8-1所示。1—橋架

2—運移機械

3—載重機械可移動的橋架由主梁和兩個端梁組成。端梁的兩端裝有車輪，由車間兩旁立柱懸臂上鋪設的軌道支承。橋架的移動機構(gòu)用來驅(qū)動端梁上的車輪，使其沿著車間長度方向的軌道移動。橋架上的載重小車裝有起升機構(gòu)和小車的移動機構(gòu)，能沿鋪設在橋架主梁上的軌道移動。2．橋式起重機橋架的組成橋式起重機的橋架結(jié)構(gòu)如圖8-2所示，它主要由主梁（或桁架）、欄桿（或輔助桁架）、端梁、走臺（或水平桁架）、軌道及操縱室等組成。1—主梁2—欄桿3—端梁4—走臺5—軌道6—操縱室橋式起重機橋架常見的結(jié)構(gòu)形式如圖8-3所示。a）中軌箱形梁橋架b）偏軌箱形梁橋架c）偏軌空腹箱形梁橋架d）箱形單主梁橋架1—箱形主梁2—軌道3—走臺4—工字形主梁5—空腹梁（1）中軌箱形梁橋架如圖8-3a所示，該橋架由兩根主梁和兩根端梁組成。主梁外側(cè)分別設有走臺，軌道放在箱形梁的中心線上，小車載荷依靠主梁上翼板和肋板來傳遞。該結(jié)構(gòu)工藝性好，主梁、端梁等部件可采用自動焊接，生產(chǎn)率高，制造過程中主梁的變形量較大。（2）偏軌箱形梁橋架如8-3b所示，它由兩根偏軌箱形梁和兩根端梁組成。小車軌道安裝在上翼板邊緣主腹板處，載荷直接作用在主腹板上。主梁多為寬主梁形式，依靠加寬主梁來增加橋架水平剛性，同時可省掉走臺，主梁制造變形較小。（3）偏軌空腹箱形梁橋架如圖8-3c所示。該橋架與偏軌箱形梁橋架基本相似，只是副腹板上開有許多矩形孔洞，自重減輕，又能使梁內(nèi)通風散熱，對梁內(nèi)放置運行機構(gòu)和電器設備提供了有利條件，同時便于內(nèi)部維修，但制造比偏軌箱形梁麻煩。（4）箱形單主梁橋架如圖8-3d所示。它由一根寬翼緣偏軌箱形主梁與端梁不在對稱中心連接，以增大橋架的抗傾翻力矩能力。小車偏跨在主梁一側(cè)使主梁受偏心載荷，最大輪壓作用在主腹板的頂面軌道上，主梁上要設置一到兩根支承小車反滾輪的軌道。該橋架制造成本低，主要用于起重量較大、跨度較大的門式起重機。二、箱形主梁的技術要求及制造工藝要點1．箱形主梁的結(jié)構(gòu)主梁是橋式起重機橋架中的主要受力部件，箱形主梁的一般結(jié)構(gòu)如圖8-4所示，它由左右兩塊腹板，上下兩塊翼板以及若干長、短肋板組成。2．主梁的主要技術要求1）主梁的長、寬、高都有一定的公差要求。2）主梁的垂直平面內(nèi)要求的上拱度Ｆ=L/700～L/1000（L主為梁的跨度）。3）主梁向走臺一側(cè)應有一定的旁彎，約為L/1500～L/2000。4）腹板凸凹不平（即波浪變形或失穩(wěn)）應小于4/1000~6/1000。5）上翼板水平度c≤B/250，腹板垂直度a≤H/200。另外，各肋板之間距離公差應在±5mm范圍之內(nèi)。3．箱形主梁的制造工藝要點（1）拼板對接焊工藝主梁長度一般為10～40m，上、下翼板及左右腹板需要拼接。翼板的拼接焊縫要注意保證質(zhì)量，特別是受接翼緣的接縫必須焊透、無裂紋及嚴重咬邊等缺陷，要求通過超聲波或射線檢驗，其質(zhì)量應滿足起重機技術規(guī)定。為避免應力集中，保證梁的承載能力，翼板與腹板的拼接接頭不應布置在同一截面上，錯開距離不得小于200mm；同時，翼板及腹板的拼板接頭不應安排在梁的中心附近，一般應距離中心2m以上。（2）肋板的制造肋板是一個長方形，長肋板中間一般開有減輕孔。由于肋板尺寸影響到裝配質(zhì)量，要求其寬度差不能大，只能為1mm左右，長度尺寸允許有稍大一些的誤差。肋板的四個角應保證90°，尤其是肋板與上翼板接觸處的兩個角更應嚴格保證直角，這樣才能保證箱形梁在裝配后腹板與上翼板垂直，并且使箱形梁在長度方向不會產(chǎn)生扭曲變形。（3）腹板上撓度的制備主梁焊接時，由于焊縫收縮而產(chǎn)生下?lián)希@與主梁要保證上撓的技術要求正好相反，這是主梁制造的關鍵問題之一。考慮主梁的自重和焊接變形的影響，腹板應預制出數(shù)值大于技術要求的上撓度，一般跨中上撓度的預制值fm可取L/350～L/450。腹板上撓度的制備方法多采用先劃線后氣割，切出具有相應的曲線形狀，在專業(yè)生產(chǎn)時，也可采用靠模氣割。（4）裝焊п形梁由于主梁長度大，相對剛度較小，在裝配與焊接中容易產(chǎn)生變形。因此，除要求零件的備料加工要有一定的精度外，還必須選擇合理的裝配—焊接方案和恰當?shù)暮附庸に嚧胧?，以保證主梁幾何尺寸的技術要求。根據(jù)主梁的結(jié)構(gòu)特點，一般先將上翼板與兩腹板裝成п形梁，最后裝下翼板，組成封閉的箱形梁。п形梁的裝配—焊接順序是影響主梁上撓度的關鍵，該梁的組裝定位焊分為機械夾具組裝和平臺組裝兩種。目前應用較廣的是采用平臺組裝工藝，又以上翼板為基準的平臺組裝居多。1）裝配肋板。裝配時，先在上翼板上以劃線定位的方式裝配肋板，用90°角尺檢驗垂直度后進行點固。為減小梁的下?lián)献冃?，裝好肋板后應進行肋板與上翼板焊縫的焊接。2）裝配腹板組裝腹板時，首先要求在上翼板和腹板上分別劃出跨度中心線，然后用吊車將腹板吊起與上翼板、肋板組裝，使腹板的跨度中心線對準上翼板的跨度中心線，然后在跨中點定位焊。圖8-5所示，為腹板夾卡圖。

腹板上邊用安全卡1將腹板臨時緊固到長肋板上，可在翼板底下打楔子使上翼板與腹板靠緊，通過平臺孔安放溝槽限位板3，斜放壓桿2，當壓下壓桿時，壓桿產(chǎn)生的水平力使下部腹板靠緊肋板。圖8-6所示，為腹板裝配過程。為了使上部腹板與肋板靠緊，可用專用夾具式腹板裝配胎夾緊。由跨中組裝后，定位焊至腹板一端，然后用墊塊墊好（圖8-6），再裝配定位焊另一端腹板。3）焊接腹板裝好后，即應進行肋板與腹板的焊接。焊前應檢查變形情況以確定焊接次序。如旁彎過大，應先焊外腹板焊縫；如旁彎不足，應先焊內(nèi)腹板焊縫隙。對п形梁內(nèi)壁所有焊縫，就國內(nèi)生產(chǎn)而言，大多還是采用焊條電弧焊。較理想的是用CO2氣體保護焊，以減小變形，提高生產(chǎn)效率。為使п型梁的彎曲變形均勻，應沿梁的長度方向由偶數(shù)焊工對稱施焊。（5）下翼板的裝配裝配時先在下翼板上劃出腹板的位置線，將п型梁吊裝在下翼板上，兩端用雙頭螺桿將其壓緊固定（圖8-7）；然后用水平儀和線錘檢驗梁中部和兩端的水平度、垂直度和拱度，如有傾斜或扭曲時，用雙頭螺桿單邊拉緊。下翼板與腹板的間隙應不大于1mm，點焊時應從中間向兩端同時進行。主梁兩端彎頭處的下翼板可借助起重機的拉力進行裝配點焊。（6）主梁縱縫的焊接主梁有四條縱縫，盡量采用自動焊方法焊接。焊接順序視梁的拱度和旁彎的情況而定。利用四條縱縫的焊接方向和次序來調(diào)節(jié)主梁的撓度和旁彎，如圖8-8所示情況，四條縱縫焊接是必須控制的關鍵工藝。（7）主梁的矯正箱形主梁裝焊完畢后應進行檢查，每根箱形梁在制造時均應達到技術條件的要求，如果變形超過了規(guī)定值，應進行矯正。矯正時，應根據(jù)變形情況采用火焰矯正法，選擇好加熱的部位與加熱方式進行矯正。三、端梁的技術要求及工藝要點1．端梁的技術要求端梁按其受載情況可分為下述兩類：1）端梁受有主梁的最大支承壓力，即端梁上作用有垂直載荷。結(jié)構(gòu)特點是大車車輪安裝在端梁的兩端部，如圖8-9a所示。2）端梁沒有垂直載荷，結(jié)構(gòu)特點是車輪或車輪的平衡體直接安裝在主梁端部，如圖8-9b所示。此類端梁只起聯(lián)系主梁的作用，它在垂直平面幾乎不受力，在水平面內(nèi)仍屬剛性連接并受彎矩的作用。對端梁的主要技術要求是：1）蓋板水平傾斜b≤B/250（B為蓋板寬度）。2）腹板垂直偏斜h≤H/250（H為腹板高度）。3）端梁兩端彎板直角偏差，折合最外端間隙不大于1．5mm，如圖8-10a所示。4）同一端梁兩端彎板高低差≤5mm。5）要求同一車輪兩彎板高低差g≤2mm，如圖8-10b所示。2．端梁的制造工藝要點依據(jù)橋架寬度和運輸條件，在端梁上設置1~2個安裝接頭，即將端梁分成2~3段，安裝接頭目前都采用高強螺栓連接板。安裝接頭有兩種形式：一種是連接板連接，另一種是角鋼連接，如圖8-11所示。端梁制造的工藝過程如下：（1）備料包括上、下翼板、腹板、肋板及兩端的彎板。彎板采用壓制成形，各零件應滿足技術規(guī)定。（2）裝焊首先肋板與上翼板裝配并焊接，再裝配兩腹板并定位，然后裝彎板。為保證一端的一組彎板能在同一平面內(nèi)，可預先在平臺上用定位胎將其連成一體。組裝彎板后，要用水平尺檢查彎板水平度并調(diào)節(jié)兩端彎板的高度公差在規(guī)定范圍內(nèi)。接著進行端梁內(nèi)壁焊縫的焊接，先焊外腹板與肋板、彎板的焊縫，再焊內(nèi)腹板與肋板、彎板的焊縫，然后裝配下翼板并定位焊。最后焊接端梁四條縱焊縫，并且下翼板與腹板縱縫應先焊。端梁制好后對主要技術要求進行檢查，不符合規(guī)定的應進行矯正。四、橋架的組裝工藝要點橋架組裝焊接工藝，包括制好的主梁與端梁組裝焊接、組裝焊接走臺、組裝焊接小車軌道與焊接軌道壓板等工序。主梁的外側(cè)焊有走臺，主梁腹板上焊有縱向角鋼與走臺相連。1．橋架連接橋架連接指已經(jīng)制作好的主梁與端梁的連接，其方法有螺栓連接和焊接連接兩種，下面介紹焊接連接的方法。（1）墊架位置的選擇為避免梁的自重對主梁撓度的影響，主梁墊架位置應選擇在主梁的跨端或接近跨端的位置。起重量較小的橋架在最后測量調(diào)整時應盡量墊在端梁處。（2）橋架的組裝基準為使橋架安裝車輪后能正常運行，兩個端梁上的四組彎板組裝時應在同一水平面內(nèi)，以該水平面為組裝調(diào)整橋架各部件的基準。如圖8-12所示，一個端梁上的兩組彎板裝配時，可穿過端梁上翼板的吊裝孔立T形標尺，四個T形標尺的下部分別固定到四組彎板上，用水平儀測量四個T形標尺上的測量點，并將各測量點調(diào)整至同一水平面上，即可保證四組彎板在同一水平面內(nèi)。橋架的組裝基準如圖8-12所示。（3）橋架的組裝焊接將經(jīng)過檢驗合格的兩根主梁擺放到墊架上，通過調(diào)整，應使兩主梁中心線距離、對角線差及水平高低差等均在規(guī)定的范圍之內(nèi)。然后，在端梁上翼板劃出縱向中心線，用直尺將彎板垂直面的位置引到上翼板，與端梁縱向中心線相交得基準點，以基準點為依據(jù)劃出主梁裝配時的縱向中心線；而后將端梁吊起，按劃線部位與主梁裝配，用夾具將端梁固定于主梁上翼板上，調(diào)整端梁使端梁上翼板兩端的A′、C′、B′、D′四點水平度差及對角線A′D′與B′C′之差在規(guī)定的數(shù)值內(nèi)，如圖8-13所示。主梁與端梁組裝，如圖8-13所示。同時，穿過吊裝孔立T形標尺，用水準儀測量調(diào)整，保證同一端梁彎板水平面的標高差及跨度方向標高差不超過規(guī)定數(shù)值，所有這些項目檢查合格后，再進行定位焊。主梁與端梁采用的焊接連接方式有直板連接和三角板連接兩種，如圖8-14所示。橋架焊接的主要焊縫有主梁與端梁上下翼板焊縫、直板焊縫或三角板焊縫。為減小變形與應力，應先焊上翼板焊縫，再焊下翼板焊縫，最后焊直板或三角板焊縫；先焊外側(cè)焊縫，后焊內(nèi)側(cè)焊縫。2．組裝焊接走臺為減小橋架的整體變形，走臺的斜撐與連接板（圖8-15）要按圖樣尺寸預先裝配—焊接成組件，再進行橋架的組裝焊接。組裝時，按圖樣尺寸劃走臺的定位線，走臺應與主梁上翼板平行，即具有與主梁一致的上撓曲線。裝配橫向水平角鋼時，用水平尺找正，使外端略高于水平線并定位焊于主梁腹板上，然后組裝定位焊斜撐組件，再組裝定位焊走臺邊角鋼。走臺邊角鋼應具有與走臺一致的上撓度。走臺板應在接寬的縱向焊縫完成后進行矯平，然后組裝定位焊在走臺上。焊接走臺焊縫時，為減小應力與變形，應選擇好焊接順序，水平外彎大的一側(cè)走臺焊縫應先焊，走臺下部焊縫應先焊。圖8-15所示，為組裝水平角鋼。3．組裝焊接小車軌道小車軌道用電弧焊方法焊接成整體，焊后磨平焊縫。小車軌道應平直，不得有扭曲和明顯的局部彎曲。軌道與橋架組裝時，應預先在主梁的上翼板劃出軌道位置線，然后裝配，再定位焊軌道壓板。為使主梁受熱均勻，從而使下?lián)锨€對稱，可由多名焊工沿跨度方向均勻分布，同時焊接。模塊二壓力容器的生產(chǎn)工藝一、壓力容器的基礎知識壓力容器是能承受一定壓力作用的密閉容器，按國家勞動部2000年頒發(fā)的“壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程”的規(guī)定，其所監(jiān)督管理的壓力容器定義是指最高工作壓力P≥0.1MPa，容積大于或等于25L，工作介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標準沸點的液體的容器。它主要用于石油化工、能源工業(yè)、科研和軍事工業(yè)等方面；同時在民用工業(yè)領域也得到廣泛應用，如煤氣或液化石油氣罐、各種蓄能器、換熱器、分離器以及大型管道工程等。1．壓力容器的分類及應用（1）按照容器的工藝用途分類1）反應壓力容器：用于完成介質(zhì)的物理、化學反應。2）換熱壓力容器：用于完成介質(zhì)的熱量交換。3）分離壓力容器：用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡和氣體凈化分離等。4）儲存壓力容器：用于盛裝生產(chǎn)用的原料氣體、液體、液化氣體等。（2）按照容器的設計壓力分類1）低壓容器（代號L）：0.1MPa≤P＜1.6MPa2）中壓容器（代號M）：1.6MPa≤P＜10MPa3）高壓容器（代號H）：10MPa≤P＜100MPa4）超高壓容器（代號U）：P≥100MPa（3）按照容器的設計溫度分類1）低溫容器。設計溫度等于和低于-20℃2）高溫容器：設計溫度等于和高于350℃3）常溫容器：其余為常溫容器2．壓力容器的焊接結(jié)構(gòu)在工業(yè)生產(chǎn)中，中、低壓容器多數(shù)采用圓筒形結(jié)構(gòu)。圓柱形壓力容器主要由筒體、封頭及附件（如法蘭、開孔補強、接管、支座）等部分組成，并通過焊接構(gòu)成一個整體，如圖8-17所示。（1）筒體筒體是圓筒形壓力容器的主要承壓元件，它構(gòu)成了儲存物料或完成化學反應所需要的空間。當筒體直徑較?。ㄐ∮?00mm）時，可用無縫鋼管制作。當直徑較大時，筒體一般用鋼板卷制或壓制（壓成兩個半圓）后焊接而成。筒體較短時可做成完整的一節(jié)，當筒體的縱向尺寸大于鋼板的寬度時可由幾個筒節(jié)拼接而成。根據(jù)筒體的承載要求和鋼板厚度，其縱向焊縫和環(huán)向焊縫可采用開坡口或不開坡口的對接接頭。（2）封頭根據(jù)幾何形狀的不同，壓力容器的封頭可分為球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭、錐形封頭和平板封頭等結(jié)構(gòu)形式，如圖8-18所示。其中橢圓形和球形封頭應用最為廣泛。（3）法蘭法蘭按其用途不同，分為管法蘭和容器法蘭。用于管道連接和密封的法蘭叫管法蘭；用于容器頂蓋與筒體連接的法蘭叫容器法蘭。法蘭與法蘭之間一般加密封元件，并用螺栓連接起來。（4）開孔與接管由于工藝要求和檢修時的需要，常在石油化工容器的封頭上開設各種孔或安裝接管，如人孔、手孔、視鏡孔、物料進出接管，以及安裝壓力表、液位計、流量計、安全閥等接管開孔。手孔和人孔是用來檢查容器的內(nèi)部并用來裝拆和洗滌容器內(nèi)部的裝置。手孔的直徑一般不小于150mm，直徑大于1200mm的容器應開設人孔。筒體與封頭上開孔后，開孔部位的強度被削弱，一般應進行補強。（5）支座壓力容器靠支座支承并固定在基礎上。根據(jù)圓筒形容器的安裝位置不同，有立式容器支座和臥式容器支座兩類。對臥式容器主要采用鞍形支座，對于薄壁長容器也可采用圈形支座。3．壓力容器焊縫的類型GB150—1998《鋼制壓力容器》中規(guī)定，按其所在的位置不同，將壓力容器受壓部分的焊縫分為A、B、C、D四類，如圖8-19所示。（1）A類焊縫受壓部分的縱向焊縫（多層包扎壓力容器層板的層間縱向焊縫除外），各種凸形封頭的所有拼接焊縫，球形封頭與圓筒連接的環(huán)向焊縫以及嵌入式接管與圓筒或封頭的對接焊縫，均屬于此類焊縫。（2）B類焊縫受壓部分的環(huán)形焊縫、錐形封頭小端與接管連接的焊縫均屬于此類焊縫（已規(guī)定為A、C、D類的焊縫除外）。（3）C類焊縫法蘭、平封頭、管板等與殼體、接管連接的焊縫，內(nèi)封頭與圓筒的搭接填角焊縫以及多層包扎壓力容器層板的層間縱向焊縫，均屬于此類焊縫。（4）D類焊縫插管、人孔、凸緣等與殼體連接的焊縫，均屬于此類焊縫（已規(guī)定為A、B類的焊縫除外）。4．壓力容器焊縫的部分技術要求（1）坡口表面要求坡口表面不得有裂紋、分層、夾渣等缺陷；施焊前，應清除坡口及母材兩側(cè)表面20mm范圍內(nèi)的氧化物、油污、熔渣及其他有害雜質(zhì)。（2）封頭要求封頭各種不相交的拼焊焊縫中心線距離至少應為封頭鋼材厚度δs的3倍，且不小于100mm。封頭由成形的瓣片和頂圓板拼接制成時，焊縫方向只允許是徑向和環(huán)向的，如圖8-20所示；先拼板后成形的封頭拼接焊縫，在成形前應打磨至與母材平齊。（3）圓筒與殼體要求A、B類焊接接頭對口錯邊量b，如圖8-21所示，應符合相應規(guī)定。鍛焊容器B類焊接接頭對口錯邊量b不應大于對口處鋼材厚度δs的1/8，且不大于5mm；筒節(jié)長度應不小于300mm。組裝時，相鄰筒節(jié)A類焊縫中心線與相鄰筒節(jié)A類焊縫中心線間外圓弧長應大于鋼材厚度δs的3倍，且不小于100mm。（4）焊接工藝要求壓力容器焊接前的焊接工藝評定，應按JB4708進行；C、D類焊縫的焊腳，在圖樣無規(guī)定時，取焊件中較薄的厚度；C、D類焊縫與母材呈圓滑過渡；焊縫表面不得有裂紋、氣孔、弧坑和飛濺物。二、中低壓壓力容器的制造工藝中低壓壓力容器結(jié)構(gòu)及制造較為典型，下面以圖8-22所示的壓力容器為例介紹其具體的生產(chǎn)工藝過程。（1）封頭的制造目前廣泛采用沖壓成形工藝加工封頭，現(xiàn)以橢圓形封頭為例來說明其制造工藝。封頭制造工藝大致如下：原材料檢驗→劃線→下料→拼縫坡口加工→拼板的裝焊→加熱→壓制成形→二次劃線→封頭余量切割→熱處理→檢驗→裝配。橢圓形封頭壓制前的坯料是一個圓形，封頭的坯料盡可能采用整塊鋼板，如直徑過大，一般采用雙面埋弧焊工藝進行拼接。封頭成形有熱壓和冷壓之分。采用熱壓成形時，為保證成形質(zhì)量，必須控制始壓和終壓溫度。低碳鋼始壓溫度一般為1000~1100℃，終壓溫度為850~750℃。加熱的坯料在壓制前應清除表面的雜質(zhì)和氧化皮。封頭的壓制是在水壓機（或油壓機）上用凸凹模一次壓制成形，不需要采取特殊措施。已成形的封頭還要對其邊緣進行加工，以便與筒體裝配。一般應先在平臺上劃出保證直邊高度的加工位置線，用氧氣切割的方法割去加工余量，也可采用圖8-23所示的封頭余量切割機。封頭加工完后，對主要尺寸進行檢查，合格后才可與筒體裝配并焊接。（2）筒節(jié)的制造當筒體直徑在800mm以下時，可以采用單張鋼板卷制而成，這時筒節(jié)上只有一條縱向焊縫；當筒體直徑為800~1600mm時，可用兩個半圓筒焊接而成，筒節(jié)上有兩條縱焊縫；若筒體直徑為1000~3000mm或更大時，應視鋼板的規(guī)格確定筒節(jié)上采用一條或兩條縱焊縫。筒節(jié)制造的一般過程為：原材料檢驗→劃線→下料→邊緣加工→卷制→縱縫裝配→縱縫焊接→焊縫檢驗→矯圓→復檢尺寸→裝配。筒節(jié)可采用剪切或半自動切割下料，下料前先劃線，包括切割位置線、邊緣加工線、孔洞中心線及位置線等，其中管孔中心線距縱縫及環(huán)縫邊緣的距離不小于管孔直徑的0.8倍，并打上樣沖標記，圖8-24為筒節(jié)劃線示意圖。中低壓壓力容器的筒節(jié)可在三輥或四輥卷板機上冷卷而成，卷制過程中要經(jīng)常用樣板檢查曲率，卷圓后其縱縫處的棱角、徑縱向錯邊量應符合技術要求。筒節(jié)卷制好后，在進行縱縫焊接前應先進行縱縫的裝配，主要是采用杠桿—螺旋拉緊器、柱形拉緊器等各種工裝夾具來消除卷制后出現(xiàn)的質(zhì)量問題，滿足縱縫對接時的裝配技術要求，保證焊接質(zhì)量。裝配好后即進行定位焊。筒節(jié)的縱環(huán)縫坡口是在卷制前就加工好的，焊前應注意坡口兩側(cè)的清理。筒節(jié)縱縫焊接的質(zhì)量要求較高，一般采用雙面焊，順序是先里后外?？v縫焊接時，應做產(chǎn)品的焊接試板；同時，由于焊縫引弧處和熄弧處的質(zhì)量不好，故焊前應在縱向焊縫的兩端裝上引弧板和熄弧板。筒節(jié)縱縫焊接后還須按要求進行無損探傷，再經(jīng)矯圓，滿足圓度的要求后才送入裝配工序。（3）容器的裝配工藝容器的裝配是指各零部件間的裝配，其接管、人孔、法蘭、支座等的裝配較為簡單，下面主要分析筒節(jié)與筒節(jié)以及封頭與筒節(jié)之間的環(huán)縫裝配工藝。1）筒節(jié)與筒節(jié)之間的環(huán)縫裝配環(huán)縫的裝配方法有立裝和臥裝兩種。立裝適合于直徑較大而長度不太大的容器，一般在裝配平臺或車間地面上進行。臥裝一般適合于直徑較小而長度較大的容器，多在滾輪架或V形鐵上進行。筒節(jié)與筒節(jié)裝配前，可先測量周長，再根據(jù)測量尺寸采用選配法進行裝配，以減少錯邊量；或在筒節(jié)兩端內(nèi)使用徑向推撐器，把筒節(jié)兩端整圓后再進行裝配。另外，相鄰筒節(jié)的縱向焊縫應錯開一定的距離，其值在周圍方向應大于筒節(jié)壁厚的3倍以上，并且不應小于100mm。2）封頭與筒體的環(huán)縫裝配。該環(huán)縫裝配也可采用立裝和臥裝，當封頭上無孔洞時，也可先在封頭外臨時焊上起吊用吊耳，便于封頭的吊裝。立裝與前面所述筒節(jié)之間的立裝相同。臥裝時，如是小批量生產(chǎn)，一般采用手工裝配的方法，如圖8-25所示。封頭與筒體環(huán)縫的裝配方法：在滾輪架上放置筒體，并使筒體端面伸出滾輪架外400～500mm，用起重機吊起封頭送至筒體端部，對準后橫跨焊縫焊接一些剛性不太大的小板，固定封頭與筒體間的相互位置。起重機移開后，用螺旋壓板將環(huán)向焊縫逐段對準到適合的焊接位置，再用“Π形馬”橫跨焊縫并定位焊。批量生產(chǎn)時，一般是采用專門的封頭裝配臺來完成封頭與筒體的裝配。封頭與筒體組裝時，封頭拼接焊縫與相鄰筒節(jié)的縱焊縫也應錯開一定的距離。（4）容器的焊接容器環(huán)縫焊接時，可采用各種焊接操作機進行內(nèi)外縫的焊接，但在焊接容器最后一條環(huán)縫時，只能采用手工封底的或帶墊板的單面埋弧焊。容器的其他部件，如人孔、接管、法蘭、支座等，一般采用焊條電弧焊焊接。容器焊接完以后，還必須用各種方法進行檢驗，以確定焊縫質(zhì)量是否合格。三、球形壓力容器的制造工藝1．球形容器的結(jié)構(gòu)形式球罐按其瓣片形狀分為橘瓣式、足球瓣式及混合式，如圖8-26所示。橘瓣式球罐因安裝方便，焊縫位置規(guī)則，目前應用最為廣泛。按球罐直徑大小和鋼板尺寸分為三帶、四帶、五帶和七帶橘瓣式球罐。足球瓣式的優(yōu)點是所有瓣片的形狀、尺寸都一樣，材料利用率高，下料和切割比較方便，但大小受鋼板規(guī)格的限制。混合式球罐的中部用橘瓣式，上極和下極用足球瓣式，常用于較大型的球罐。一個完整的球罐，往往需要數(shù)十或數(shù)百塊的瓣片。2．球罐的技術條件及其分析首先球罐的各球瓣下料、坡口加工、裝配精度等均要符合技術要求，這是保證球罐質(zhì)量的先決條件。另外，由于工作介質(zhì)和壓力、環(huán)境的要求，且返修困難，對焊接質(zhì)量要嚴格控制，保證球罐受壓均勻。焊接變形也要嚴格控制，這必須有合適的工裝夾具來配合，同時采用正確的裝焊順序。一般球罐多在廠內(nèi)預裝，然后將零件編號，再到工地上組裝焊接。球罐的焊縫多數(shù)采用焊條電弧焊，要求焊工的技術水平較高，并要有嚴格的檢驗制度，對每一生產(chǎn)環(huán)節(jié)都要認真對待。3．球罐的制造工藝（1）瓣片制造球瓣的球面為不可展曲面，要通過計算法放樣展開為近似平面，然后壓延成球面，再經(jīng)簡單修整即可成為一個瓣片，此法稱為一次下料。還可以按計算周長適當放大，切成毛料，壓延成形后進行二次劃線，精確切割，此法稱為二次下料，目前應用較廣。如果采用數(shù)學放樣，進行數(shù)控切割，可大大提高精度與加工效率。對于球瓣的壓制成形，一般直徑小、曲率大的瓣片采用熱壓；直徑大、曲率小的瓣片采用冷壓。壓制設備為水壓機或油壓機等。冷壓球瓣采用局部成形法，具體操作方法是：鋼板由平板狀態(tài)進入初壓時不要壓到底，每次只沖壓坯料的一部分，壓一次移動一定距離，并留有一定的壓延重疊面，這可避免工件局部產(chǎn)生過大的突變和折痕。當坯料返程移動時，可以壓到底。（2）支柱制造球罐支柱形式多樣，以赤道正切式應用最為普遍。赤道正切支柱多數(shù)是管狀形式，小型球罐選用鋼管制成；大型球罐由于支柱直徑大而長，所以用鋼板卷制后拼焊而成。如考慮到制造、運輸、安裝的方便，大型球罐的支柱制造時分成上、下兩部分，其上部支柱較短。上、下支柱的連接，是借助一短管，使安裝時便于對攏。（3）球罐的裝焊圖8-27所示是橘瓣式球罐的裝配流程簡圖，采用以赤道帶為基準來安裝的分瓣裝配法。裝配時，在基礎中心一般都要放一根中心柱（見圖8-28）作為裝配和定位的輔助裝置。它由￠300mm～￠400mm的無縫鋼管制成，分段用法蘭連接。裝赤道板時，用中心柱拉住瓣片中部，用花籃螺絲調(diào)節(jié)并固定位置。溫帶球瓣可先在胎具上進行雙拼，胎具制成與球瓣具有相同形狀的曲面。裝下溫帶時，先把下溫帶板的上口掛在赤道板下口，再夾住瓣片下口，通過鋼絲繩吊在中心柱上，如圖8-28所示。鋼絲繩中間加一倒鏈裝置，把溫帶板拉起到所需位置。裝上溫帶時，它的下口擱在赤道板上口，再用固定在中心柱上的頂桿頂住它的上口，通過中間的雙頭螺絲調(diào)節(jié)位置。也可以在中心柱上面做成一個倒傘形架，上溫帶板上口就擱在其上。溫帶板都裝好后，拆除中心柱。球罐制造時，一般裝配與焊接交替進行，其安裝、焊接及焊后的各項工作為：支柱組合→吊裝赤道板→吊裝下溫帶板→吊裝上溫帶板→裝里外腳手→赤道縱縫焊接→下溫帶縱縫焊接→上溫帶縱縫焊接→赤道下環(huán)縫焊接→赤道上環(huán)縫焊接→上極板安裝→上極板環(huán)縫焊接→下極板安裝→下極板環(huán)縫焊接→射線探傷和磁粉探傷→水壓試驗→磁粉探傷→氣密性試驗→熱處理→油漆、包保溫層→交貨。球罐的焊接大多數(shù)情況下采用焊條電弧焊完成，焊前應嚴格控制接頭處的裝配質(zhì)量，并在焊縫兩側(cè)進行預熱。焊條電弧焊焊接球罐工作量大，效率低，勞動條件差，因此，一直在探索應用機械化焊接方法，現(xiàn)已采用的有埋弧焊、管狀絲極電渣焊，氣體保護電弧焊等。（4）球罐的整體熱處理球罐焊后是否要進行熱處理，主要取決于材質(zhì)與厚度。球罐熱處理一般進行整體退火，火焰加熱退火裝置如圖8-29所示。加熱前將球罐連帶地腳螺絲從基礎上架起，浮架在輥道上，以便熱處理過程中自由膨脹。在球殼板外包上保溫層并安裝測溫熱電偶。燃料可用液化石油氣、天燃氣或柴油，在罐內(nèi)點燃后進行加熱。另外，在球罐下極板外側(cè)一般還要安裝電熱器，作為罐體低溫區(qū)的輔助加熱措施。加熱溫度一般為620℃左右，當達到溫度要求即停止加熱，并保溫24h后緩慢冷卻。球罐熱處理也可采作履帶式電加熱和紅外線電加熱。電加熱法比較簡便、干凈，熱處理過程可以用電腦自動控制，控制精度高，溫差小。。模塊三船舶結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝一、船船概述船舶結(jié)構(gòu)的類型及特點船舶是一座水上浮動結(jié)構(gòu)物，而作為其主體的船體則由一系列板架相互連接而又相互支持構(gòu)成的，如圖8-30所示。1．船舶板架結(jié)構(gòu)的類型及使用范圍船體板架結(jié)構(gòu)可分為縱骨架式、橫骨架式及混合骨架式三種，其特征和使用范圍見表8-1。板架類型結(jié)構(gòu)特征適用范圍縱骨架式板架中縱向（船長方向）構(gòu)件較密、間距較小，而橫向（船寬方向）構(gòu)件較稀、間距較大大型油船的船體；大中型貨船的甲板和船底；軍用船舶的船體橫骨架式板架中橫向構(gòu)件較密、間距較小，而縱向構(gòu)件較稀、間距較大小型船舶的船體；中型船舶的弦側(cè)、甲板；民船的艏艉部混合骨架式板架中縱、橫向構(gòu)件的密度和間距相差不多除特種船舶外，很少使用2．船舶焊接技術特點船體結(jié)構(gòu)與其他鋼結(jié)構(gòu)相比，在焊接技術上有以下特點：1）船體外板連接既要保證一定的強度，又要保證水密性。因此，一般接頭形式都采用對接接頭。鋼板厚度較大時，板的邊緣須開坡口，以利于焊透，坡口形式隨板厚和焊接方法而不同。2）船體結(jié)構(gòu)復雜、剛性大。各種平直、曲形縱橫構(gòu)件用焊接方法連接成一體，使整個船體成為一個剛性的焊接結(jié)構(gòu)。因此，要確保各條焊縫和節(jié)點的焊接質(zhì)量，不允許存在任何細微裂紋和避免應力集中。3）焊接工作量大。焊接工時一般占船體建造總工時的30%~40%，因此設計時要考慮結(jié)構(gòu)的工藝性、焊接位置的合理性，以及宜于采用各種高效焊接工藝。4）船舶建造中使用的鋼材品種多，鋼材的強度又不同，因此，焊接時要根據(jù)各種不同強度要求的鋼種制定合理的焊接工藝。5）船舶焊接技術是一項要求極為嚴格的工藝技術，同時有許多焊接標準、規(guī)范必須執(zhí)行和遵守。所以，所有的焊接工程師和焊工上崗焊接，都需經(jīng)過嚴格的考試和發(fā)證。隨著先進制造技術的發(fā)展，對船舶焊接技術的發(fā)展提出了“高效、節(jié)能、環(huán)保、綠色”的要求。二、造船方法分類造船方法由整體（散裝）建造相繼發(fā)展為分段建造、總段建造、串聯(lián)建造，以及殼舾涂一體化區(qū)域造船法和模塊化建造法，通?？砂磮D8-31分類。（1）整體建造法船體是由結(jié)構(gòu)零部件在船臺上散裝而成，舾裝是船舶下水后在碼頭上進行，涂裝是在整船進行。這類所有殼舾涂作業(yè)均由船廠自行承擔的全能型船廠屬勞動密集型、單一工種的作業(yè)方式，生產(chǎn)效率低下。其主導技術是鉚接技術，在焊接技術引進的早期，也采用這一造船方法。（2）分段建造法是指在船臺上或船塢內(nèi)以船體分段為主，組裝成船體的建造方法。是將結(jié)構(gòu)零部件在車間內(nèi)組裝成分段，并進行分段預舾裝，再將分段在船臺（塢）搭載合攏成全船。船廠屬設備密集型，機械化程度高，有較大型起重設備和下水設施，采用混合工種或復合工種的作業(yè)方式。其主導技術是焊接技術，以中間產(chǎn)品專業(yè)化生產(chǎn)為導向。（3）總段建造法是指在船臺上或船塢內(nèi)，由船體總做搭載合攏成船體的建造方法。其特征是大部分的船體裝配工作能在車間內(nèi)或室外平臺上完成，舾裝作業(yè)、機電設備安裝及密性試驗等大部分作業(yè)均可在分段建造或總段建造階段完成，有利于開展平行作業(yè)和縮短船臺周期。因總段剛性大，大合攏時變形小、易控制，總段建造現(xiàn)分道和集成制造，并有利于實現(xiàn)區(qū)域殼舾涂一體化建造，但船廠需要配置大噸位的起重運輸設備。（4）殼舾涂一體化區(qū)域造船法是在造船成組技術指導下，以中間產(chǎn)品咪導向?qū)嵭凶鳂I(yè)分解與組合的一種先進的造船方法。其特點是船體分道、區(qū)域舾裝和區(qū)域涂裝。在船體裝焊作業(yè)時，可同步開展舾裝和涂裝，并以殼舾涂一體化作業(yè)計劃為統(tǒng)籌，殼舾涂三大造船作業(yè)有機集成為一體，形成有序協(xié)調(diào)、均衡、快捷的造船方式。（5）串聯(lián)造船法是指在同一船臺上或船塢內(nèi)，當?shù)谝凰掖诖_末端建造時，第二艘船的艉部即在船臺前端同時施工。待第一艘船下水后，便將第二艘船的艉部移至船臺末端，繼續(xù)搭載其他分段形成整個船體。與此同時，則在船臺前端又開始第三艘船艉部的施工。這樣一種循環(huán)往復的造船方法，其特點是機艙設備和軸舵系安裝工作可在艉部船體裝焊完成后提前進行。（6）模塊化造船法是將船舶結(jié)構(gòu)、設備和系統(tǒng)按功能或?qū)哟误w系分解成若干有接口關系的相對獨立單元，再按照標準化、通用化、系列化、組合化的設計和生產(chǎn)原則，以不同的方式排列和組合成完整船舶的造船方法。該方法起步較早，并在德、美等國的軍船上成功應用。但由于其系列化、標準化等難以全面突破，目前在民船上的應用還受到限制。（7）巨型總段建造法該造船法是21世紀由總段造船法發(fā)展起來的，其特點是總段巨型化。采用超大噸位的吊車，將組成全船船體的5~6個重達3000噸以上的巨型總段在平地建成后，用水上浮吊或其他方式，在專門的浮船塢內(nèi)進行水上合攏。適用于10萬噸以上大型或超大型船舶。三、分段建造法1．船體建造階段的劃分和基本任務建造階段程序建造階段基本任務加工零件加工將鋼材加工成零件小、中組立部件、組件裝配（小合攏）將加工好的各種零件組合成部件大組立分段裝配（中合攏）將各個船體零件和部件組合成分段或大分段總組立分段總組將2個以上的分段組合成總段搭載船臺、船塢裝配（大合攏）將分段或總段以及少量的船體零件和部件在船臺上安裝成整個船體2．造船作業(yè)主流程造船作業(yè)的工藝過程，如圖8-32中間的黑粗線所示。接上頁圖3．分段建造法的制造工藝（1）備料加工鋼材下料是按下料草圖或軟件程序，將鋼板、型鋼等加工成零件。大型船廠多采用數(shù)控和機械化（半自動）切割機進行切割下料，其切口精度高，并可按要求同時切割出焊接坡口。盡可能將坡口加工與下料同時進行，這樣既可提高效率，又可以保證坡口加工精度。（2）拼板焊接大型造船廠常用的拼板焊接方法有三種：1）龍門架埋弧焊?？蛇M行厚度為3~35mm的平板對接。16mm厚度以下的鋼板采用I形坡口，直接對接；厚度為17~35mm的鋼板采用開坡口的對接接頭。2）三絲埋弧焊。單面焊雙面成形的三絲埋弧焊是拼板流水生產(chǎn)線的關鍵工序之一，其生產(chǎn)率高，焊接質(zhì)量穩(wěn)定。3）胎架拼板。在船體分段建造中，通常需將多張曲形板進行拼焊，為保證拼板的圓滑，要求在胎架上進行拼焊（如圖8-33）。焊接可采用單面CO2氣體保護焊、雙面埋弧焊或CO2氣體保護焊打底、埋弧焊蓋面的組合工藝。圖8-33所示，為曲形板在胎架上的拼焊示意圖。（3）組件合攏組件合攏是將零件組焊成簡單的部件。1）T形排的焊接。T形排焊接時應先焊非定位邊，從中間向兩邊分段退焊。對于可能產(chǎn)生較大焊接變形的T形排，可增加臨時支撐來剛性固定或?qū)⒚姘遘堉瞥龇醋冃巍?）平面構(gòu)架的焊接。平面構(gòu)架一般由鋼板和型鋼（或T形排）組焊而成，其中包括上層建筑圍壁、各種平臺板、縱橫隔艙壁等。平面構(gòu)架的焊接應盡量采用CO2氣體保護焊，以減少波浪變形，焊接順序應采取對稱、分段退焊。某些組件要求端部留出200mm的緩焊區(qū)，以利分段組裝時方便對準組件，如圖8-34所示。如8-34所示，為平面構(gòu)架的焊接順序。（4）部件合攏部件合攏是指將零件、組件在胎架上組裝焊接成部件的過程。部件合攏通常包括艉部機艙、艏部、貨艙區(qū)內(nèi)底、上層建筑部件、上下邊水艙部件、分段甲板、隔艙部件以及舵、掛舵臂等部件。分段建造法有正造法、反造法和側(cè)造法。擬定焊接工藝時應盡量考慮將艙內(nèi)作業(yè)在艙外完成，變仰焊、立焊為平焊，擴大高效焊接的范圍。1）底部分段。底部分段包括內(nèi)、外底板，中、副縱桁及其加強肋、縱骨、肋板及肋骨，連接肋板及補板等。最常用的分段建造法為反造法。圖8-35所示為底部分段建造流程。其中內(nèi)外底拼板可部分采用龍門架焊接裝置或三絲埋弧焊，其余對接焊縫可采用雙面埋弧焊或單面CO2氣體保護焊。中、副縱桁框架焊接后需火焰矯正。在以內(nèi)底為基面焊接框架間的立角焊縫時，可采用CO2氣體保護焊向下立焊。如采用向上立焊，則需采取分段退焊法，以防止分段四周上翹。2）舷側(cè)分段。舷側(cè)分段一般為上下邊水艙分段。下邊水艙分段以斜底板為基面反造，數(shù)控切割的肋骨框經(jīng)組件合攏、組焊矯正后作為外板內(nèi)模面，然后分裝外板（見圖8-36）。下邊水艙以斜板與肋骨框、甲板、傍板分別組裝成平面分段。將組裝后的這些部件再以傍板為基面組成上邊水艙分段。其甲板、斜板、傍板的拼板方法相似于內(nèi)（外）底板拼焊方法。下邊水艙外板因有曲形板而常采用CO2氣體保護單面焊。圖8-36

所示，為下邊水艙分段建造流程。3）立體分段船體的艏、艉分段通常為立體分段，由甲板（或平臺板）、傍板等平面分段組成，并以甲板為胎架面進行反造。榜板在胎架上裝焊矯正后吊到甲板胎架上組裝成整體分段。甲板、傍板的對接縫采用埋弧焊或平面CO2氣體保護焊。在某些情況下，甲板的胎架面焊縫留在大合攏時平焊。（5）大合攏船體大合攏一般采用單島式或雙島式建造法，定位分段，可不留余量，后接留余量端的分段與定位分段。為縮短造船周期，在平行舯體分段中，除嵌補分段外，其余可實現(xiàn)無余量上船臺，艏艉分段可部分無余量上船臺。大合攏焊接順序為：先焊外板、甲板，再焊內(nèi)底板、斜板，最后焊接構(gòu)架及角焊縫。焊接過程中應注意對稱施焊。圖8-37所示為16500m3液化氣船的平行舯體船臺焊接。其中甲板、外底板、斜板對接焊縫、內(nèi)底板橫縫、舷側(cè)橫縫均采用單面CO2氣體保護焊。外板縱縫采用自動CO2氣體保護垂直立焊。內(nèi)底縱縫按板厚可采用雙絲埋弧焊或單面CO2氣體保護焊。外板轉(zhuǎn)角處及構(gòu)架對接縫則采用焊條電弧焊。艏艉曲面分段，外板及構(gòu)架對接焊縫均采用焊條電弧焊。甲板對接縫則采用單面CO2氣體保護焊。模塊四桁架的生產(chǎn)工藝一、桁架的結(jié)構(gòu)特點及技術要求桁架節(jié)點間距離d一般為1.5~3m，桁架高度與跨距之比h/L=1/10~1/14。對于起重機桁架，節(jié)距d=1.5~2.5m，h/L=1/12~1/18。桁架是主要用于承受橫向載荷的梁類結(jié)構(gòu)，還可以做機器骨架及各種支承塔架，特別在建筑方面尤為廣泛，其結(jié)構(gòu)如圖8-38所示。一般來說，當構(gòu)件承載小、跨度大時，采用桁架制作的梁具有節(jié)省鋼材、重量輕、可以充分利用材料的優(yōu)點。同時，桁架運輸和安裝方便，制造時易于控制變形。但桁架節(jié)點處均用短焊縫連接，裝配費工，難于采用自動化、高效率的焊接方法。因此，一般認為跨度大于30m、載荷較小時，使用桁架是比較經(jīng)濟的。1．桁架的結(jié)構(gòu)特點1）呈平面結(jié)構(gòu)或由幾個平面桁架組成空間構(gòu)架。2）桿件多，焊縫多而且短，難于采用自動化焊接方法。3）整體看來，對稱于長度中心；在受力平面內(nèi)有較大的剛度，在水平平面內(nèi)，剛度小，易變形，特別容易彎曲。2．桁架的技術要求1）節(jié)點處是匯交力系，為保證桁架的平衡，要求各元件中心線或重心線要匯交于一點。2）各片桁架要求保證高