船舶A字吊臂制作工法

摘　要：通过介绍采用经验方法，详细、紧凑的施工工艺流程，阐述了采用U形板箱形结构代替平板拼装箱形结构从而减少了两道纵向角焊缝，且外形圆滑美观；在制作平台上设置垫板做反变形拼装后焊接，使焊后弯曲变形控制在最小范围内，保证主臂臂身直线度等的工艺特性。

关键词：A字吊臂；U形板箱形结构； 靠模； 反变形拼装 ； 工序控制
1.前言
　　船舶A字吊臂属船舶上塔式起重机吊臂，由于船舶吊臂在使用过程中随船体波动而晃动，使用条件、气候环境恶劣，因此对制作质量，特别是焊缝的质量要求极为严格。我公司压力容器金属结构厂多年生产A字吊臂、箱式吊臂、固定吊臂、行走梁等船舶起重设备。均采用A字吊臂制作工法制作，产品外形精美，制作精度高，生产效率高。《提高船用吊臂焊缝检测合格率QC小组》2010年度中国有色建设行业部级工程建设QC活动成果一等奖。
2.工法特点
　　本工法采用经验方法，详细、紧凑的施工工艺流程，通过工序控制保证整体组装精度，工艺合理、技术先进，实用性和和可操作性强。按照该工法进行制作，既保证了A字吊臂的质量，又提高了工作效率，降低了成本，有良好的经济效益和社会效益。
3.适用范围
　　适用于起重吊臂、梁等箱形钢结构件制作。
4.工艺原理
　　船舶A字吊臂主臂采用U形板箱形结构代替平板拼装箱形结构，减少了两道纵向角焊缝，外形圆滑美观。A字吊臂制作工序包括板料下料、压形、反变形拼装、焊接、矫正以及总装配。利用靠模压形，使U形板尺寸规格符合设计要求，形状规整。把U形板的两头固定在制作平台上，中间垫上板厚适宜的垫板做反变形拼装，拼装各部件后再焊接，焊后弯曲变形可控制在最小范围内，保证主臂臂身直线度。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
下料→刨坡口→压形→拼装→焊接→总体组装→外观修整。
5.2操作要点
　　5.2.1  A字吊臂的下料
　　划线过程中，应预留气割下料切割余量，一般一条割缝预留1～3mm。在划线后，检查每一块料划线的长、宽及对角线差合格后方可下料。在U形板料和封板料下料时，需要分段下料，做好刨坡口方向标识。检查各段吊臂的U型板、盖板（内侧板）的长、宽及对角线差，保证吊臂的宽度尺寸。需要由几块拼接成一块的工件，在下料完成后，要及时的用油漆笔按拼接的先后顺序标明序号。
　　5.2.2刨坡口
　　U形板盖板、横梁盖板的纵向坡口使用刨边机加工，U形板、盖板、横梁等对接处的坡口用均半自动切割机切割。切割完成后均需用磨光机打磨，除去坡口上的毛刺及铁锈。
　　U形板盖板的坡口大小对焊缝质量影响很大，过小由于熔合不好，焊后容易出现裂纹；过大又增加焊接工作量。经过多次实践总结后确定U形板盖板、横梁盖板纵向的坡口为单边45°不留钝边、对接坡口为单面60°，焊接时先焊60°坡口背面，然后反面用碳弧气刨做清根处理后焊接。
　　5.2.3压形
　　刨完坡口后，需要压形的零部件，按照图纸的技术要求进行压形。为了保证焊接质量，压形前先将U形板与加强角钢、隔板、盖板对接的焊缝位置两边30mm范围内的油漆打磨掉，划出压制线。压制线以U形板中心线为基准划线，两压制线间的距离=压制后U形板宽度-2倍K值（当板厚为8时，K取17；板厚为10时，K取18；板厚为12时，K取19）。压形时，把板料上的压制线样冲点对准折弯机的上刀口，并在折弯机后固定好限位模具，以便下一板料压形时直接对准模具压形。压形中利用90°样板在U形板内侧进行检测，直到U形板压够90°，锁定折弯机此时的压力，再使折弯机回程。当压完第一件U形板时，必须测量U形板的宽度、高度、90°角是否合格，进行首件认可，在确定合格后方可进行下一件U形板压形。
　　5.2.4吊臂拼装
　　5.2.4.1吊臂头拼装
　　首先检查各零部件的几何尺寸是否符合图纸要求。在装配时，要确保符合图纸要求。焊接筋板后组装侧板、底板和耳板，安装耳板时必须保证两耳板间的间距，并加焊支撑。为补偿焊接后变形收缩量，在拼装吊臂头的上支板时，开档几何尺寸应放大1～2mm。组焊内部加强筋板时，应做反变形或强制约束，以防止焊接变形，保证耳板上滑轮轴孔的同轴度。用角钢作为支撑将所有上支板连接固定，控制焊后变形在最小范围内。拼装完应经专检确认合格后再把吊臂头固定在平台上进行焊接。焊接完毕，全部焊缝冷却后，方可把支撑角钢切割下来。然后把组件校正到图纸尺寸。打磨焊疤后再在耳板上重新加焊支撑，然后转送机加工工序镗孔。
　　5.2.4.2吊臂分段组装
　　A字吊臂为双主臂结构，吊臂主臂分段制作，根据设计分为主臂根部、主臂中段、主臂前段。吊臂单段节组焊时先将U形板固定在组装平台胎具上，按要求做好反变形工装措施，组焊加强角钢、隔板。组装隔板前要将隔板边缘的油漆打磨干净，组装加强角钢时必须注意角钢的安装方向。
　　吊臂根部节段由两段U形板拼接而成，而且有高度差。组装时先把U形板段一端固定在平台上，另一端在平台上设置垫板使两段U形板上平面在同一水平面上，然后将其固定在组装平台上。拼接时，U形板坡口要打磨干净，接口要平、齐方可点焊。然后进行焊接，焊后把固定点割开，进行探伤合格后，再把吊臂根部一头固定在平台上，在U形板中部下设置垫板，长度与U形板宽齐，另一头用夹具夹紧，使U形板与平台贴拢，以达到反变形的作用。按图纸的要求装配角钢、隔板，把隔板的位置作好标记，并引到U形板的两边外侧，用样冲打好标记，以便于下一工序装封板后切割封板塞焊开口时确定位置。组装封板上的加强角钢时必须注意角钢的安装方向是否与U形板上的角钢的方向相对。加强角钢组装焊接完成后封板的焊后变形需在校直机上进行校直并打磨干净，把U形板里的焊渣清除干净，喷完漆及通过船检人员检验合格以后方可盖封板。把U形板两侧原先已作好的样冲标记引到封板的板面上，画出塞焊的开口，最后进行切割，保证开口在隔板正上方。
　　吊臂中段、前段装配与吊臂根部装配一样。在拼接U形板、封板时，按已标好的序号进行拼接。拼接时先将坡口打磨干净，接口对齐、对平，才能点焊。还应加马板固定，才能转入焊接工序。为保证吊臂的直线度避免应力突变，U型口对接应控制错边量小于1mm。
　　U型口对接焊缝焊接时，必须严格执行焊接工艺规程，清根打磨要彻底，确认没有残留缺陷后方可进行焊接。为防止焊接变形，应加焊马

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板后焊接。所有的拼接焊缝焊后必须按要求进行无损检测合格后，方能转入下道工序组装。
　　焊接完成后清除U形板内及盖板上的残渣、飞溅等杂物，防止异物残留内腔中，焊缝补刷油漆后方能组装盖板。
　　吊臂主梁单节焊接检验合格后，检查梁身的直线度、扭曲度，误差≤3mm。如果超差应校正后再进行对接。
　　5.2.5吊臂焊接
　　5.2.5.1构件接头型式

　　5.2.5.2 U形板对接焊缝、封板对接焊缝焊接工艺参数严格执行评定合格的焊接工艺规程。
　　焊接顺序及要求:

　　背面碳弧气刨清根。
　　5.2.5.2双面坡口T形接头焊接工艺参数严格执行评定合格的焊接工艺规程。
　　焊接顺序及要求:切口包角焊50mm，当焊缝长度不足以交错间断焊时(包角焊以外)，可单边满焊，另一边包角焊。
　　5.2.5.3单面坡口T形接头焊接工艺参数严格执行评定合格的焊接工艺规程。
　　焊接顺序及要求：
　　1．先焊塞焊缝，焊后表面磨平。
　　2．角焊缝打底（或加固焊）后对称、间断跳焊，避免热量集中减小应力变形。
　　5.2.6总体组装
　　吊臂总装配之前，必须对吊臂主梁进行矫正。首先在组装平台上放好地样，把吊臂主梁各段节固定在平台上，按地样组对吊臂主梁，组对时应注意不能错口，保证主梁梁身的直线度、扭曲度。组对后加焊支撑防止焊接变形。焊缝探伤合格后，拼接加强角钢，把吊臂内部的焊渣等杂质清完后方可盖上封板。盖封板时，封板和盖板对接处都的坡口均不能留钝边，封板与盖板间加焊垫板，预留3-5mm的间隙。焊接检验合格后，先校正整根吊臂主梁的直线度，再按地样安装横梁和耳座、吊臂头。
　　横梁装配：横梁组装时应注意吊臂长度方向的斜度，按斜度尺寸拼装加强板、端板。
　　安装横梁和吊臂头时，应用水平仪监测，调整使其各自在同一水平面上。耳座轴孔中心线与吊臂头的滑轮架的轴孔中心线互相平行，且在同一水平面上。根据图纸的要求进行三段横梁组装、焊接。焊后把吊臂根部、吊臂与平台连接的固定点全部拆除。将吊臂根部与吊臂拼接，接口要平齐，确保总长度符合设计要求。接口必须加马板进行焊接，焊后安装接口封板。
　　5.2.7外观修整
　　吊臂表面要光滑，焊缝表面应符合要求，临时点焊焊疤等必须修补磨平，毛刺打磨光滑，打磨时不允许损伤母材造成凹槽等缺陷，影响吊臂外观及质量。整台吊臂经过专检、终检人员检验合格后，将吊臂出厂编号用铅印打在指定的位置上。
6.材料与设备
　　本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见表6-1。
　　表6-1  机  具  设  备  表

7.质量控制
　　质量控制按2008版GB/T19001标准和企业质量管理体系的要求进行，坚持贯彻管理方针，始终把“质量第一”作为质量控制的基本原则。
　　加强各级人员的质量意识教育和全面管理基本知识及工作方法的教育，使施工人员熟悉施工验收规范及质量验评标准。针对质量通病及关健部位及难点采取有效可行的技术组织措施。
　　制定质量控制计划，确定质量控制点，确保技术措施和质量措施的贯彻落实。
　　专职质量检查员必须全天候在生产现场进行质量监督工作，对发现或查出的问题要限期处理并及时复查。
　　施工中严格执行以下施工纪律：
　　① 施工图未经自审、会审的不准施工。
　　②原材料、材料没有出厂合格证或规范规定须进行复检而没有进行复检的不准使用。
　　③工艺、质量标准不明确，没有技术交底的不准施工。
　　④上道工序不合格的及没有工序交接证明书的不准进行下道工序施工。
　　随时接受甲方、设计部门的检查和监督，并积极配合，共同把好质量关。
8.安全措施
　　认真贯彻“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，根据国家有关规定、条例，公司质量、环境、职业健康安全管理体系，贯彻落实公司的管理方针。完善的安全检查制度，实现安全领导值班制和安全工作“三检制”，做到日常监督检查，定期检查，班组自查相结合，及时发现问题及时处理。加强生产作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化，组成专职安全员和班组兼职安全员以及车间安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好安全生产。
　　氧气瓶和乙炔瓶隔离存放，严格保证氧气瓶不沾染油脂、乙炔发生器有防止回火的安全装置。
　　电气设备和电气线路必须绝缘良好。室内配电柜、配电箱前要有漏电保护装置。
9.环保措施
　　在施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，随时接受相关单位的监督检查。在实现产品的过程中,根据公司质量、环境、职业健康安全管理体系程序文件的要求, 针对重要环境因素制定了指导性管理方案，严抓环境管理,明确环境责任,切实抓好环境管理工作,达到文明施工。
　　施工现场（车间）内，合理布置，材料按规定设置堆放，做好废旧物资的回收和利用。做到工完、料净、场地清，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，场地整洁文明。
10.效益分析
　　A字吊臂主臂采用U形板箱形结构，与平板拼装箱形结构相比减少了两道纵向焊缝，不但外形美观，而且节约焊丝、气体、电费约0.3万元/台；节约人工费（铆工、焊工、设备操作工）约0.2万元/台；节约机械费约0.1万元/台。按照这样的工艺进行制作，提高了生产效率约20%，保证了A字吊臂的质量，创出了名牌，进一步提升了公司的声誉，
11.应用实例
　　我公司压力容器金属结构厂多年生产A字吊臂、箱式吊臂、固定吊臂、行走梁等船舶起重设备，2010年生产A字吊臂共28台套。均采用本工法制作，产品外形精美，制作精度高，一次交工验收合格率100%，船级社现场监督检验及驻厂监造工程师验收合格率均达到100%，质量稳定，从来没有收到过用户对产品质量、安全的抱怨和投诉，并通过对用户的调查和回访，对产品质量反映良好，顾客满意度调查反馈的信息均表示很满意。
参考文献：
[1] 《钢结构件检验规范》Q/HX·J 07-05-2002
[2] 中国船级社《材料与焊接规范》，人民交通出版社，2006年04月01日

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