船体建造工艺培训

一． 目的

进行材料选用与采购的相关培训，是为了正确选用、采购与使用船用材料，并进行合理的材料代用（这是船舶建造过程中无法回避的问题）。 二． 船体结构的组成

通俗的讲，现在船舶的船体结构是由钢板、型材与焊缝组成。

船体结构的板材和骨架所使用的钢板和型材的规格与等级由退审图纸决定。 船体结构板材与骨架之间的填角焊焊缝尺寸由退审的焊接规格表决定。

船体结构对接焊和填角焊所使用的焊接材料和焊接工艺由认可的焊接工艺规程决定。 三． 符合CCS规范要求的新建船舶定义：

依据CCS退审图纸，所采购钢板、型材与焊接材料持CCS证，采用CCS认可的焊接工艺与焊工，按照CCS要求与管理程序，在CCS验船师监控下建造的船舶，就被认为是符合CCS规范要求的新船。

四． 钢材的基本知识：

1. 钢是铁-碳合金的总称，又叫碳钢。 2. 钢材的分类

钢材根据冶炼和轧制的不同分为：铸钢，锻钢，热轧、冷轧和各种交货状态的板材和型材，还有含碳量很高的生铁（各种铸铁）。

CCS材料规范根据钢材用途分为：船用钢材和其它机械用钢材。

常见的机械类用钢Q235，其强度等级与一般强度船用钢相当，因其硫、磷等杂质含量大大超过船用碳素钢，其冷和热加工性能、可焊接性和低温冲击韧性远不如船用碳素钢，且不耐海水腐蚀，未经相关规范要求的理化试验，不能替代船用碳素钢作船体结构钢用。

CCS材料规范将船用钢材分为两大类：船体结构用钢和非船体结构用钢。

船体结构钢，一般指在常温下有较好的可焊性，无须焊前预热（100~120℃）和焊后保温(250~300℃)的一般强度船用优质碳素钢和船用低合金高强度钢。

非船体结构用钢，一般指轴、销等没有焊接要求的其他用钢，非船体结构用钢如须进行焊接，一般必须进行焊前预热（100~120℃）、层间温度控制和焊后保温(250~300℃)，否则可能产生冷裂纹，使工件报废。

采购人员在购买钢材时，其钢材种类必须遵照定货明细表，材料代用必须得到技术主管认可，技术主管须填写相关记录，并报验船师备查。 3. 一般强度船体结构钢及其等级

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一般强度船体结构钢就是船厂常用的船用优质碳素钢（бs = 24kg/cm2或бs = 235N/mm2），俗称软钢，CCS材料规范根据钢材的低温冲击韧性温度分为A级钢、B级钢、D级钢和E级钢，其分别对应的冲击韧性温度为20℃、0℃、-20℃、-40℃。钢材的以上低温冲击韧性等级是由退审图纸确定，是根据船舶的种类和大小、所处船体结构受力位置、所选用的船体结构板厚，依据规范条款而定，施工图纸必须依据退审图纸和退审意见，注明钢材等级。 4. 船用低合金高强度钢及其等级

常用的船用低合金高强度钢，有两种强度等级：较高强度和高强度船体结构用钢。

较高强度船用钢（бs = 32kg/cm2或бs = 315N/mm2），CCS材料规范根据钢材的低温冲击韧性温度分为AH32级钢、DH32级钢和EH32级钢，其分别对应的冲击韧性温度为0℃、-20℃、-40℃。

高强度船用钢（бs = 36kg/cm2或бs = 355N/mm2），CCS材料规范根据钢材的低温冲击韧性温度分为AH36级钢、DH36级钢和EH36级钢，其分别对应的冲击韧性温度为0℃、-20℃、-40℃。

5. 钢材按轧制的形状分类：板材、型材、管材

船体结构用板材的选用和采购：上述各种强度、低温冲击韧性等级的船体结构用板材，国内各主要炼钢厂均可以轧制船板，市场采购时常见厚度8mm以上的偶数船板和厚度8mm以下的各种厚度船板，定货或采购比较方便。

船体结构用型材的选用和采购：船用球扁钢的选用，国内只有较大的炼钢厂可以轧制，一般只生产“一般强度”船用球扁钢，由于扁钢部分厚度不是很厚，规范没有要求采用A级钢以上的船用球扁钢，通过定货或市场采购可以获得各种型号的“CCS-A级”船用球扁钢，但AH32或AH36及其以上级别的船用球扁钢基本不生产，无法获得，在设计时一般采用与相连板材相同厚度与材料作骨材，船厂的技术主管在进行船厂审图时要注意。船用不等边角钢的选用，国内炼钢厂均有能力生产船用不等边角钢，但轧制规格有限，市场很难购齐，在设计时规格不要超过3种，主船体建议选用船用球扁钢，规范对上层建筑扶强材规格的要求偏小，设计选用时应适当放大，有利于上层建筑的刚度和水火矫正工作，建议最小的规格采用L100X63X6。

管材的选用，在国内的市场上很难买到“CCS-A级”钢管，一般采用#20钢替代，送审设计时就应在管子材料标题栏上标注为#20钢，请审图中心认可，减少以后采购和替代的麻烦。 五． 钢材的选用和替代用原则：设计、采购、生产计划、施工及检验等人员必须明白。 1． 钢材等级；

钢材的强度等级原则：所选用的钢材强度等级必须满足规范和审批图纸的要求，如高强度钢可以替代一般强度钢，相反则不允许。

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钢材的低温冲击韧性原则：所选用钢材的低温冲击韧性必须满足规范和审批图纸的要求，低温冲击韧性温度较低的钢材可以替代冲击韧性温度较高的钢材，如B级钢可以替代A级，相反则不允许。 2． 钢材外形尺寸；

板材的厚度原则：所选用板材的厚度必须满足规范和审批图纸的要求，在强度、冲击韧性相同的条件时，厚板可以替代薄板，相反则不允许。

型材的剖面模数与惯性距原则：所选用型材的剖面模数与惯性距必须满足规范和审批图纸的要求，剖面模数与惯性距大的型材可以替代小的，相反则不允许。 3． 材料的其它替代习惯：

原则上造船必须选用船用钢材，Q235钢是不允许替代船体结构用钢材，由于轧钢厂没有使用船用钢材生产一些型钢的品种，定货及市场无法获得，可以选用#20钢替代，如工字钢、槽钢、元钢及钢管等，凡选用#20钢替代一般强度船体结构用钢时，因为机械用钢的低温冲击韧性温度低于船体结构用钢，必须（至少）进行低温冲击韧性试验，以证实该批#20钢的低温冲击韧性满足规范和审批图纸的要求。

六． 焊接方法及其焊接材料的基本知识：

1． 常用焊接方法的分类：手工电弧焊、埋弧（自动）焊、熔化极气体保护焊（CO2气体保护焊属于此类）、钨极气体保护焊（钨极电弧氩气保护焊属于此类）。

2． 焊接材料的级别：焊接材料按焊缝金属的强度等级和低温冲击韧性级别分为：1级、2级、3级、4级、2Y级、3Y级、4Y级等级别。

焊缝金属的强度等级为一般强度时，其抗拉强度为бb = 425N/mm2（бs = 235N/mm2），焊条等级分为1级、2级、3级、4级，其分别对应的焊缝金属冲击韧性温度为20℃、0℃、-20℃、-40℃；

焊缝金属的强度等级为高强度时，其抗拉强度为бb = 495N/mm2（бs = 355N/mm2），焊条等级分为2Y级、3Y级、4Y级，其分别对应的焊缝金属冲击韧性温度为0℃、-20℃、-40℃； 3． 手工电弧焊的焊条：常见的牌号（型号）有J422（E4303）、J427(E4315)、J507(E5015), J422（E4303）其药皮为汰钙型，俗称酸性焊条：其工艺性能好，对水、锈、油敏感性小，不易出气孔，对焊接环境的要求最小。 J427(E4315)和J507(E5015) 它们的区别是强度等级不同，其药皮均为低氢钠型，俗称碱性焊条：焊缝的淬硬组织少，其延展性和韧性高，扩散氢含量低，抗裂性能强，对水、锈、油敏感性大，对焊接环境的要求很高，焊前坡口的打磨、清洁、烘干必不可少。 4． 埋弧自动焊的焊丝和焊剂：常见的焊丝H08A和H10Mn2；焊剂有HJ431和SJ101。常见的埋弧自动焊“焊丝、焊剂与钢材”等强度匹配如下： 一般强度钢配H08A焊丝加焊剂HJ431；

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高强度钢配H10Mn2焊丝加焊剂SJ101；

5． CO2气体保护焊的焊丝、CO2气体及其陶瓷衬垫： 七． 车间底漆的基本知识： 八． 铸锻件的基本知识 九． 材料的定货原则 十．

十一． 材料的代用原则 十二． 材料的保存与管理 十三． 材料的领取与使用 十四．

十五． 材料的采购

证明船舶制造和检验工作合格的依据：

批准的图纸、使用认可的材料（钢材、焊接材料、焊接辅助材料及其它船用产品）、认可的焊接工艺、认可的焊工操作。

检验工作的程序：施工人员自检、车间或外包队再检、工厂检验科三检、船东和船检验收（检验证明文件、检验试验报表、材料和设备的进货验证）

检验证明文件：检验项目表、报检单；试验项目表、报检单；船用产品证书和设备进厂验证；安装报检；强度试验；效用试验。

施工依据的图纸：审图中心批准退审的“审批图纸”；适合船厂的“施工图纸”；船舶建造的“完工图纸”。 分段与片段设置的目的：

利用船厂的起重设备为船体结构的制造设计分段/片段的目的是尽量减少仰焊等对焊工操作要求较高、操作时间长的焊接位置，使其变为操作容易、工效较高的平焊，尽量减少工效较低的手工焊，使其变为埋弧自动焊、CO2气体保护焊等工效较高、操作方便的自动焊或半自动焊，尽量减少船台上的焊接工作量，使其变为平台或车间内的焊接工作，以减少船台周期并提高焊接工效。 船体排板的原则：

将板材的轧制方向沿船体结构主要的受力方向排列。及常说的板长沿船长方向排列 焊缝坡口设计的原则：

在充分考虑焊接变形的控制条件下，尽量在平焊等操作方便的位置上将坡口开大，尽量减少仰焊等操作不方便位置上的坡口深度，但坡口的设计要尽量减少焊接熔量，最终使得焊接工作总量驱于最小。 船体板材/骨材的使用原则：

所有板材/骨材的轧制边缘均不得直接用于对接焊缝接头，其对接缝接头的轧制边缘均必须被割除或

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