第五编船舶科技第二章船舶工艺与装备

1、专业志 >> 上海船舶工业志 >> 第五编船舶科技 >> 第二章船舶工艺与装备第二章船舶工艺与装备解放初期，船舶工艺与装备相当落后，以手工操作工艺为主。1953年后，引进苏联造船工艺技术，结合工厂技术改造，提高机械化程度，开始应用推广风动工具、比例放样、半自动切割和焊接，焊接工艺代替传统的铆接工艺，船体分段建造法取代整船散装法。1965年后，上海船舶工业开始走上自主发展的道路，新工艺、新技术的研究，取得可喜成绩，数学放样、光电跟踪切割、埋弧自动焊、碳弧气刨、喷丸除锈等新工艺技术在生产中发挥重大作用。尤其是1979年后，消化吸收国外先进工艺技术，加速新工艺技术

2、的研究和应用推广，不仅研究成功数控切割，船体结构成型加工，预舾装、高效焊接、高压无气喷涂及上层建筑整体吊装等一批新工艺技术，而且还取得无艏支架下水，计算机辅助建造的软件系统等科研成果，适应建造出口船舶的需要。80年代中后期起，船舶工艺技术的研究已进入软科学领域，一些船厂调整布局，改进工艺流程，解决生产中的“瓶颈”梗阻问题，在实现协调均衡生产和提高综合生产能力方面，进行了积极的探索，并取得初步成效。第一节 船体建造工艺与装备 第二节船舶机电设备安装工艺 第三节切割、铆接、焊接工艺与装备 第四节船舶涂装工艺与装备 第五节下水工艺与装备第一节船体建造工艺与装备     

3、   一、放样、号料船体建造中的放样、号料工艺与装备，大致经历了实尺放样与手工号料，比例放样与光学投影号料，数学放样与数控号料三个发展阶段。实尺放样与手工号料实尺放样亦称1：1手工放样。解放初期，放样工艺均为实尺放样，船体线型由手工在样台上放制，船体零件经放样后绘制草图或制作样板进行手工号料。号料作业全靠手工，用凿子、洋铳和白漆在钢材上标记名称和符号。比例放样与光学投影号料由于船舶大型化和实尺放样台的限制，从1954年开始，上海船舶工业系统试行比例放样。中华造船厂在建造长江客货轮“大众号”时，采用了长度以1：2，宽度以1：1的线型放样，获得成功，并在后来的造船中多次应用，这是一种较原

4、始的“比例放样”方法。1958年，求新造船厂在建造渔轮时，采用1：5比例放样。同年，上海船厂开展比例放样工艺的研究，至1959年获得初步成功。1960年开展光学投影号料工艺研究，1962年获得成功，同年7月首次在135HP拖轮的建造中应用。求新造船厂于1966年初开始对电子号料工艺立项研究，1969年4月模拟试验结束，同时提出“电子号料机”方案并进行设计，1971年研制完成并投产。1972年5月为1000吨运输船、该厂拖轮的150余张外板进行号料。号料过程能一次将外板的外形线和外板加工的肋骨线位置通过1：10比例放样展开“放大”到号料板材上，图形误差不大于2毫米，以后相继在海洋石油勘探船上应用

5、，共号料1600×6000米钢板546张，证明该机可靠，能满足要求。采用比例放样后的工时为实尺放样的60%，采用光学投影号料后的工时为手工号料的40%。其次，采用比例放样与光学投影号料工艺可节省生产占地面积，该工艺所占面积仅为实尺放样与手工号料工艺的20%。数学放样与数控号料60年代中期，随着计算机技术的发展，数学放样在造船工业系统开始研究。以上海船舶工艺研究所为主，会同江南造船厂、复旦大学和华东计算机研究所等单位，首先探索应用电子计算机进行船体放样。1970年，船舶工艺研究所成立了计算机室。1971年5月，上海造船公司成立了“数学放样三结合小组”，各造船厂的放样工人、技术人员密切配

6、合，数学放样取得了很大进展。用数学放样对船体线型进行三向光顺，结构排列和结构展开等，最后输出数据供给数控切割机或数控肋骨冷弯机。求新造船厂自1973年开始与浙江大学研究船体线型数学放样。1975年国防工业出版社出版“船体线型光顺回弹法”一书，此科研成果自1975年开始在求新造船厂船舶建造中得到实际应用，首次投入应用的产品有421申甬客轮和210破冰船。1976年，求新造船厂组织力量在边投入实用、边总结提高的基础上，对数学放样回弹法进行提高，在分析船舶曲面凹凸的规律上提出了“船体数学放样指标回弹法”，该成果获1985年上海市优秀软件奖和船舶总公司科技进步二等奖。1972年，中华造船厂与船舶工艺研

7、究所合作，在建造海军718大马力拖轮中采用数学放样数控切割工艺，把船体放样、号料、切割三道工序转变成计算机数据处理、数控号料、切割两道工序。经过10多年的努力，造船数学放样技术达到了80年代初的国际水平。二、加工坡口加工与装备解放初期，各船厂的钢坡口加工方法都是采用风枪作为工具，由人工操作，劳动强度很大、效率低、质量差。60年代开始出现碳弧气刨技术，坡口加工在现场由人工用碳棒刨出，同时坡口加工逐步采用铣边机或刨边机，坡口可直接在机床上刨出。1962年，沪东造船厂在3000吨油轮上首先使用刨边机加工坡口的工艺。80年代，上海船厂引进了数控切割机，具有二轴和三轴的功能，坡口可与下料切割一次割出，解

8、决了曲线边缘坡口的加工难题。板材加工与装备解放初期，各修造船厂都采用三芯辊床加工板材的工艺。由于缺乏相应的机械设备，折边、弯曲都是经手工用榔头敲击成形。50年代末，开始使用油压机进行加工，1959年11月沪东造船厂在乙型轮产品上首先使用350吨油压机加工工艺，求新造船厂于1973年自行设计制造了600吨水压机，主机用于船体外板和舱壁板的成形加工。肋骨加工与装备从解放初到60年代末，肋骨加工都采用热弯工艺。将型材放在地炉或油炉内烧红后，在线型模板上热弯成形，冷却后再进行校正。70年代初开始采用肋骨冷弯工艺和肋骨冷弯机设备。1976年5月，沪东造船厂首先在7500吨客货轮产品上使用肋骨冷弯机加工肋

9、骨。1978年，求新造船厂在扫雷艇、大型登陆舰产品上使用肋骨冷弯机进行肋骨加工。为了改变肋骨加工的落后工艺，扩大计算机在造船生产中的应用范围，1984年上海船厂与武汉水运工程学院合作共同研制开发三支点肋骨冷弯数控系统，选择了从日本引进的400吨三支肋骨冷弯机为试制对象，1985年9月研制成功。同年10月在3.5万吨散货船的艏艉部曲率变化较大的肋骨加工中应用，并在以后建造的各类船舶上均采用了肋骨数控冷弯工艺。使用肋骨数控冷弯工艺和数控肋骨冷弯机设备，不再需要弯制肋骨的铁样。其加工信息固化在半导体存贮器内，可通过操纵盘直接调用。三支点肋骨冷弯机数控系统于1987年12月通过了技术鉴定。三、装配按照

10、船舶专业化生产的要求，船体装配分为部件装配、平台（分段）装配和船台（船坞）装配三个工艺阶段。部件装配是指船台上的散装，即将平直的船底上船台拼装，然后安装肋板、肋骨，再依次安装横梁、纵衍、外板、甲板，与此同时进行铆接或焊接。这种船台散装的装配工艺技术落后，质量差，周期长。随着装配工艺技术的发展，船体装配逐步分为平台装配和船台（船坞）装配。平台装配中，首先出现的是分段制造法工艺。分段制造法是将船体划分成各类分段，以分段为独立单位在平台上制造，然后将分段吊上船台（船坞）装配合拢成船体。1953年，沪东造船厂在“01”护卫舰产品上使用了分段制造法工艺。那时的分段制造工艺都是用肋骨框架保证型尺寸，外板则

11、均在分段上散装。以后逐步开始将分段结构分解成零件、部件（包括平面分段、曲面分段）。零件、部件与分段分道进行制造，然后装配成分段。零件、部件与分段的分道制造改变了传统的船体装配工艺和生产组织体系，出现了按工艺流程组织船体生产的方法。1978年，上海船厂在5000吨半分节矿煤驳的建造中运用工艺流程造船法，组织船体生产获得成功。5000吨半分节矿煤驳工艺流程划分为底部分段、舷侧分段、艏艉分段、船台合拢四条流程线，每条流程线分别设立部件成型、平面分段、小立体组装、立体分段工位，实施了定工位、定场地、定人员、定设备、定质量标准的五定措施，在不增加设备和人员的情况下，使原要求在年内完成6艘的计划超额完成为

12、8艘，船台周期缩短了26天。船台（船坞）装配工艺是指船体分段在船上或船坞内大合拢成船体的方法，其中有总段装配法、塔式装配法、岛式装配法和串联装配法。江南造船厂于1953年建造小炮艇时，划分首、中、尾三个“总段”进行建造；1958年在建造5000吨货船“和平28”号时采用“塔式建造法”；1960年在建造“东风号”货轮时，采用“双岛式建造法”。沪东造船厂于1953年在“01”护卫舰产品上使用“总段装配法”工艺；1961年在150HP渔轮产品上使用“岛式装配法”工艺；1982年2月在5000吨油船产品上使用“串联装配法”工艺。在平台装配、船台（船坞）装配工艺技术发展的同时，各厂还创造和应用了许多新工

13、艺、新技术，主要有：平台分段流水线1984年，上海船厂从挪威引进了TTS整套平面分段流水线工艺装备，并正式投产应用。船体分段预修正上船台合拢工艺1976年开始上海船厂对船体分段实施预修正上船台合拢工艺，在1.3万吨货轮“丹阳”号和“绍兴”号的建造中，推广应用激光经纬仪划线实施对船体分段上船台前的预修正，并在倾斜船台上采用辅助标杆法进行船体分段定位，使该两货轮的主体结构分段的90%大接缝实现了无余量合拢，在以后的产品建造中都采用了这项工艺，船台合拢质量得到了明显的提高。船体分段无余量装配工艺1991年，上海船厂在建造上海运洋公司2100吨货船上，对其中四个总段实施无余量装配工艺。根据制订的“加工

14、要领”、“基线要领”、“组立要领”船体零件实行无余量或加放焊接收缩补偿量下料和装配。上层建筑整体吊装工艺船舶上层建筑的传统安装工艺是在船台上从下到上分层进行，因此，大量的舱室舾装工程要待船体下水后于码头上进行。这样船舶建造周期长，工程作业条件差。船舶上层建筑整体吊装工艺是：当船体在船台上建造的同时，将上层建筑作为总段在专用平台上进行装焊和预舾装后，整体吊运到船上安装的新方法，采用该项新工艺可扩大平行作业面，改善施工条件，提高舱室预舾装率，缩短建船周期。上海船厂于1981年3月21日，在为中波轮船公司建造的1.6万吨多用途船“鲁班”号上，采用上层建筑整体吊装工艺，并在国内首次应用了简便而可行的板

15、架稳定性的强度校核方法，采用了预舾装而不拆的永久性加强及稳而迅速的艉吊方案；设计了特殊的定位装置，使上层建筑在整体吊装过程中实现了准确又方便的定位；另外还在国内首次采用了上层建筑侧壁延伸的吊攀形式，使之安全而不影响内部舾装工程的进行。该项目于1983年6月通过鉴定，于1984年7月获中国船舶工业总公司1983年度重大科技成果二等奖。小船台造大船上海船厂于1970年，在原3000吨船台上建造了万吨远洋货船“风雷”号。建造万吨船前对原3000吨船台进行了全面调查及分析，并采取了多项技术措施，及时解决船台、滑道、艉浮区等承受力问题，以及解决船台长度、滑道间距、船台区起重能力等问题。继“风雷”号建成后

16、，又在此船台上建造了数艘2万吨级的散装货船。浮箱抽换法水上合拢工艺上海船厂19721974年建造举力为1.3吨“黄山”号浮箱式浮船坞时，采用了“浮箱抽换法水上合拢工艺”。该工艺是利用浮箱式浮船坞的部分浮箱来建造和承载坞墙分段，通过对浮箱中压，排水来调节、接拢坞墙，并用分批抽换浮箱的办法，完成浮船坞主体结构的合拢。此工艺改变了只有在特种巨型船台上或在超级干船坞内才能建造大型浮船坞的方法，不受所建浮船坞的吨位大小和浮箱数目多少的限制，有广泛的使用价值，上海船厂在1976年建造举力为9000吨“黄山”号时，同样采用了此项工艺。“浮箱抽换法水上合拢工艺”于1989年8月通过技术鉴定，1990年12月获

17、中华人民共和国发明三等奖。水上合拢、浮力顶升法工艺上海船厂1981年4月12月间，采用水上合拢、浮力顶升法工艺，完成了国内自行设计的半潜式海上石油钻探船“勘探3”号的船体主结构的合拢。其中顶升最大重量为4200吨。它是利用水的浮力，通过对下浮体沉垫及辅助工装驳进行交替压、排水所产生的上升浮力，将平台逐步向上顶升，同时将六根立柱从平台起由上而下逐节分段装焊，完成平台、立柱与沉垫的总装合拢。该工艺于1983年4月获得国家科学技术委员会颁发的国家发明二等奖。四、水泥船和玻璃钢船建造钢丝网水泥船的开发随着工农业的发展，内河和沿海船舶需要量激增，由于船用钢材供不应求，有关单位研究用水泥作造船材料。195

18、7年，上海船舶科学研究所承担“钢丝网水泥船壳”课题的研究，研究结果表明，钢丝网水泥板材的材性和强度符合制造小型船舶的要求，一艘长6米宽1.6米深0.7米的试验小艇于1958年9月16日试制成功，同时，在九院和城市建设局的协作下，一艘15×5.5×1.4米的码头囤船于同年10月16日建成，并投入使用。1961年，在支援农业中，除钢丝网水泥农船外，不少工厂试制了钢板农船和钢筋混凝土农船，有部分工厂也建造了玻璃丝水泥船。到了80年代，随着集体和个体运输热的兴起，钢丝网水泥船又有新的发展，品种和数量大幅度增长，因而受到国际上有关方面的重视，联合国曾多次组织亚太地区国家代表前来考察，

19、认为在发展中国家有推广价值。玻璃钢船建造工艺国内研制的第一艘玻璃钢船是1958年上海白莲泾船厂建造的玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂游艇，长6.4米。1970年交通部上海船舶运输科研所开始从事玻璃钢船的研究设计工作。进行了两批玻璃钢板和梁的强度试验，探讨了聚酯玻璃钢船的设计方法，并设计了一艘喷水客船，1971年在江风船厂建造。客船的主尺度为24（总长）×22（水线长）×1.3米（型宽），这是国内第一艘较大型的全玻璃钢船，建成后经试航成功，交付安徽省六安地区使用，1971年又在浙江杭航船厂的协作下，设计了一艘瓯江用浅吃水拖船，主尺度为16.9（总长）×15.6（水线长）&

20、#215;3.6（型宽）×0.45米（舯吃水），1972年建成，翌年进行了自航和拖带试验，交由丽水航管所营运。1974年和1980年与安徽省巢湖船厂协作设计了内河侧壁式气垫船的玻璃钢试验艇（13.7×2.69×3.80米，长×宽×深）和玻璃钢中间试验艇（19.3×3.75×3.90米，长×宽×深），并制造完成。1983年以后，上海船舶运输科研所对玻璃钢构件和夹层结构进行了一系列试验，并研究制定了纤维增强塑料船建造规范，1989年由船舶检验局组织了审查讨论。随着粘合材料和增强材料的不断创新和成型工艺技术的提

21、高，玻璃钢船建造业发展很快。至1985年，上海有关科研单位和船厂已具有设计建造玻璃钢滑行艇、气垫船、水翼船、高速游艇和海洋渔船以及蜂窝结构赛艇等高性能玻璃钢船的能力第二节船舶机电设备安装工艺一、预舾装预舾装工艺是将传统的码头、船内的舾装作业提前到分段、总段上船台前进行的一种舾装方法，使舾装的高空作业平地做，外场作业内场做，仰装作业俯装做，从而减少了码头、船内多工种的混合作业，并使劳动条件得到改善、质量提高、建筑周期缩短。1976年起，上海船厂开始采用预舾装工艺，设计部门根据船体结构的轮廓线，将船体舾装件、机电设备等按系统绘在图纸上或样台上，解决各系统间布置的相互位置，然后绘制预舾装件的安装图、

22、零件图，清册和图表。生产部门将一部分舾装件，例如管子进行预制并开始在船体分段上预装。使一部分舾装作业实现了分段预舾装。但当时的舾装作业是从车间制造到安装，采用了按专业系统进行的方法，因此预舾装率不高，预舾装工艺尚处于起步阶段。随着生产设计、成组技术等先进造船方法的应用，预舾装也按区域、按功能系统进行设计、制造和安装，分段预舾装。总段预舾装工艺得到广泛的推广应用。盆舾装就是其中一项新颖的预舾装工艺。盆舾装就是机舱底部由底部双层底分段、舷侧分段及隔舱分段组成一只形似盆形的总段，然后将底部单元吊入总段内定位，最后进行内底板上方的总段正转舾装，这样的预装方法称为盆舾装，沪东造船厂于1985年开始接触并

23、研究实施盆舾装技术，由于当时工厂起吊能力不足，而且船体结构全部为横向结构，质量无法保证。为此，采取实施局部盆舾装的方案以取得经验。首次实施的目标船为1985年底开工的4200吨散货船，实施区域为主机关部至机舱前舱壁，包括两侧的深油舱的盆舾装获得了成功。6.3万吨原油船、6.8万吨原油船、7万吨散货船、7.3万吨散货船、2.7万吨散货船上实施盆舾装工艺，综合预舾装率达到90%以上，取得了较明显的经济效益和社会效益。二、单元舾装单元舾装是指舾装件（如机械设备、管路、仪表等）按不同的特性和要求（功能、区域）先在车间内进行配套安装、调试、组合成单元，然后以单元为整体进行舾装。根据不同内容，单元还可以分

24、为零部件单元、功能性单元、区域性平面单元、整体性平面单元、通用化标准化单元等。零部件单元是指几个零件或部件的组合，是最小的组装单元，例如灯与灯架组合；门框与门、拉手、锁等的组合等。功能性单元是按舾装设备的功能特征组合成立体的单元。例如主机活塞和缸套冷却水功能单元、主机润滑单元、日用供水单元、辅助锅炉给水单元等。区域性平面单元是将机舱或其他舱室划分为一定区域，并把区域内，例如机舱花铁板以下所有设备、管路、阀件时，在公共支承结构上联成一平面，组装完毕吊上船安装。整体性平面单元是把机舱底部管系连同花铁板上的全部辅机，组成一个完整的大单元，在主甲板盖装之前，将它一次吊入舱内定位安装。通用化、标准化单元

25、是在大量建造组装单元的基础上，进行单元的通用化和标准化工作，从而产生了通用化、标准化单元，这些单元可安装在不同类型的船舶上。单元舾装的方法实现了舾装单元建造与船体建造的平行作业，变外场作业为内场作业，改善了管子安装作业的条件，缩短了造船周期。上海船厂在1976年建造大型长江客货船时，机舱双层底开始采用平台单元组装法，将整个区域里所有管子安装、现校后，分成7个单元，分别整体运到船台上的机舱内定位安装。1980年参考丹麦BW船厂单元舾装的经验，在设计建造1.6万吨多用途船机舱部分的过程中，将机舱内的设备分别组合成14个单元。其中3个为管子单元，11个为功能单元都是以机械设备及其底座（或箱柜）为主体

26、，连同周围有关阀件和管路组成，这种功能单元具有功能性强，布置灵活等优点。三、管系船舶管系是船舶动力装置的重要组成部分，传统的管系施工工艺是在船舶下水后，基座、设备安装完毕，先由有经验的铜工根据管系布置图上船弯制样棒，然后经过回车间下料、弯制管子、上船校核、再回车间烧焊、试压及表面处理，最后上船安装，管子施工要经过二进三出的工艺过程，不但工序繁多，而且劳动强度大，施工周期长。从60年代开始，传统的管系施工工艺逐步被淘汰，管系工艺由管系放样工艺、弯管工艺和管子安装工艺所组成。管系放样工艺1967年，中华造船厂组成了领导、技术人员、铜工参加的“三结合”班子，首先在912（I）消磁船上开始进行管子放样

27、。具体做法是以管子“三联单”替代管子样棒，车间根据“三联单”弯制管子，在平台上划线落料、然后按系统校管、点焊法兰，再拆下焊法兰、试压及表面处理，最后一次上船安装。这样，使管子施工与船体建造并行作业，大大缩短了造船周期，使该船下水后17天码头动车，显示出管系放样的优越性。随着管系放样推广，放样技术不断改进，1970年在建造某导弹驱逐舰时成立了由铜工、电工、白铁工组成的综合放样组，将管系、电缆、风管等综合在一起进行综合放样，放样的速度和质量都明显提高。1977年在建造某大型登陆舰时，开始把综合放样与施工设计有机地结合在一起，管系放样进行分层、分区域的尝试，共分成机舱、辅机舱、艏部、上层建筑等几个区

28、域，避免了按系统放样各系统抢占空间的情况，使管路的排列更加合理、整齐、美观。在管系放样工艺的发展过程中，管系放样的手段也不断地改进和完善。1967年在刚开始进行管系放样时，采用的样台地板上以1：2的比例放样；1971年后改为桌面上比例放样，用1：5、1：10甚至1：25的比例在三夹板或涤纶薄膜上进行放样、随着电子计算机技术的推广使用，管系放样使用了“PCPS”程序系统。1978年中华造船厂在小型布缆船上采用了该程序进行管系综合放样，通过输入管子坐标点，由计算机打印管子零件图、参数和管子套料表等。弯管工艺60年代以前，弯曲管子采用炉灶热弯工艺，即将管子用炉灶加热，然后在平台上弯曲的原始方法，管子

29、热弯工艺适用于各种材料、各种管径的管子，但弯曲半径较大，弯管精度难以保证，加热次数多会造成材料强度下降，工人劳动强度大、能耗大、效率低。1958年起，工厂开展技术小改革、小发明的活动，研制成机械弯管机，出现了管子机械冷弯工艺。上海船厂自制了七八台机械弯管机，分别弯制管子内径为1/21寸、1.251.5寸、23寸、46寸等几种规格，3寸以下内径的弯管机采用电动机带动的无芯弯管，3寸以下内径的弯管机采用液压传动有芯弯管，工厂从此不再用人工弯管。管子机械冷弯工艺能保证管子尺寸精度和材料强度，节约能源，减轻劳动强度，提高效率，但弯管弯曲的半径较小。为了克服管子机械冷弯的不足，上海船厂在19651966

30、年间自制了1台火焰弯管机，火焰弯管属机械热弯，在管子待弯曲部位用氧乙炔火焰进行环状局部加热，形成一圈很狭的加热区，待弯制的管子在加热区缓慢移动，加热弯曲，已弯曲部位再用环状喷水冷却。这样边加热边弯曲边冷却，直至所需弯曲段为止，狭窄的红热弯曲带保证了管子截面的椭圆度符合要求，火焰弯管可用较小的功率弯制大口径管子。弯管工艺经历了手工热弯、机械冷弯、机械热弯几个阶段，降低了劳动强度，提高了生产效率和质量，逐渐扩大了管子的规格和范围，为建立管子加工生产流水线奠定了基础。上海船厂在1974年着手制造管子加工生产流水线。流水线主要由管子自动料架、定长切割机、法兰自动校装及焊接机、液压程控弯管机组成，各设备

31、间用管子输送线联通。1978年，流水线进行调试运行，由于当时液压程控弯管机尚未完工，流水线至直管法兰焊妥为止。为了实现弯管的无余量下料，1985年由上海船舶工艺研究所与中华造船厂联合成立了管子弯曲工艺研究课题组，对弯管的无余量下料工艺进行研究。经过对400余根管子弯曲成各种不同角度后进行现场实测，积累了一批常用规格钢管弯曲过程中延伸量和回弹角的数据，结合国外有关资料，制订了钢管弯曲延伸量和回弹角的实用查表。按该表进行了1400余次管子试弯，终于使弯管无余量下料工艺获得成功，1986年3月在中华造船厂召开现场鉴定会，通过部级鉴定。该课题获船舶总公司颁发的1987年科技进步三等奖，并为实现弯管的先

32、焊后弯工艺创造了必要的条件。1995年，中华造船厂从美国JEESE公司引进了数控弯管机、法兰定位机和马鞍形切割机，马鞍形切割机能切割两根管子相交时的相贯线接口，切割精度高，并能一次割出坡口，使该厂的弯管工艺技术达到了90年代国际水平。管子敷设工艺管子敷设工艺经历了现场或实物排装、单元组装分段预装的发展过程。50年代至60年代中期，修船与造船的管子施工，是先到现场用样棒弯制出所需更换或新制管子的样子，再按样棒制作管子，然后上船排装，修船时常用实物靠模型复制新管子，管子加工安装时间长。造船时，工人根据原理图施工，即使是同类型船舶的管子敷设，因各人的经验不同，管子的起向、形状也有很大差异。管子采用了

33、放样和预制后，管子敷设开始与预舾装和单元舾装结合在一起，进行单元组装和分段预装。单元组装的方法实现了管子敷设与船体建造的平行作业，分段预装方法改善了管子敷设作业的条件，提高了效率，缩短了造船周期。四、电缆60年代以前，建造的船舶吨位较小，数量少、工艺落后，电缆敷设工艺采用陆上一般电气安装方法如穿电线管敷设安装。60年代期间随着船舶建造能力的扩大以及学习苏联的电缆敷设工艺，中华造船厂在电缆敷设与紧固技术中采用“紧钩”、骑马（卡）、导板等敷设和紧固电缆。70年代后，电缆敷设工艺得到了进一步的发展与提高，在建造某舰以及万吨级货船“安源号”、“昔阳号”和出口船舶中，电缆从采用“紧钩”敷设发展到采用尼龙

34、电缆扎带、金属及金属挤塑、金属涂塑、金属包塑电缆扎带进行绑扎紧固电缆的新工艺。电缆敷设贯穿水密舱壁时必须水密，尤其是战斗舰艇，为确保其战斗能力，必须满足“两个舱进水不沉”的性能要求，为此，中华造船厂与上海船舶工艺研究所合作研究通舱电缆的密封工艺，解决了密封填料及其电缆通舱的结构。并由船舶工艺研究所、701研究所、沪东造船厂、中华造船厂共同完成了“水面舰船电缆密封装置密封检测方法和验收要求”的研究，该项成果1985年获得国家科学技术进步三等奖。第三节切割、铆接、焊接工艺与装备一、切割船舶制造的切割工艺与装备，大致经历了手工火焰切割、机械切割、光电跟踪切割、仿形切割、数控切割及数控等离子切割等六个

35、发展阶段。解放前和解放初期，主要是以修船为主，同时建造一些小型的船舶，当时各船厂设备陈旧，大部分船舶是采用铆接，板材较簿、加工切割以机械剪切为主。由于火焰切割技术具有轻便、操作灵活等优点，很快在工厂生产中获得应用；但当时火焰切割的质量和精度比较低、一般手工火焰切割的表面粗糙度为0.51.5毫米之间，板边缘直线度上2毫米。1960年初，上海船厂研制成了光电监控跟踪自动切割机，提高了工效与质量，其切割后板边缘的断面粗糙度在0.51毫米范围内。该厂又采用了仿形切割和半自动切割机在生产中逐步替代了手工切割，光电跟踪切割机、靠模切割机获得了广泛使用；同时又开发配置了自制的圆规割炬、靠模板切割小器具。这些

36、切割技术在建造“风”字号万吨船上发挥了很大作用，不仅减轻了工人的劳动强度，而且提高了切割精度和工作效率。1960年起，上海船厂开始研究推广碳弧气刨工艺来替代风动批锘，改善了工作环境，减轻了工人劳动强度。随之又自行研制成功了平台自动碳刨机，适用于倾角不大于15°的钢板上平面刨槽。1964年江南造船厂引进联邦德国SIGMAT光电切割机，并在万吨货船的肋板试生产，质量符合要求。1980年，上海船厂从日本进口两台AG2500W型1：1光电跟踪切机，该设备需号料，可切割不同厚度，任意形状的船体构件。1981年，又从联邦德国进口了1台高精度门式切割机，可一次完成V型、X型、Y型焊接坡口的切割，该

37、切割机与传统的刨边机相比可节约工时5/6。同年又从联邦德国进口了3轴数控切割机1台（含KM5.2编程系统1套），该数控切割机是根据数学放样资料穿纸带后直接进行切割，切割精度控制在±0.5毫米以下，其效率比光电跟踪切割机要高15%以上，该机还有自动喷锌号料功能。这些设备在为联邦德国建造的1.23万吨多用途集装箱船及后续的出口船制造中发挥了很大的作用，使工厂的切割工艺与装备的水平跃上了一个台阶。求新造船厂一直应用手工氧乙炔火焰切割技术，及少量的国产半自动切割机，直到1985年才从日本小池酸素株式会社购置1台1：1光电跟踪切割机。该机附有20种标准图形程序，通过不同尺寸及图形号的输入，替代

38、光电跟踪图进行切割。1979年，该厂研制成功数控切割机，由于该机采用了纸带信息输入、脉冲步进驱动电机、悬臂式双割炬等先进技术，成了切割下料中的一种重要设备。该设备在1984年又进行了更新，引进了日本7M系统控制机并委托第九设计院更新为跨距为6.5米双伺服驱动的双割炬门式数控切割机，大大提高了切割效率。船舶工艺研究所从1979年开始研究数控火焰切割机，以多年来积累的CNC技术为基础，经过十多年的持续开发，于1990年形成了WKQ数控（火焰、等离子）系列切割机产品。WKQ系列数控切割机因具有自动点火，自动升降、自动穿孔、自动切割、喷粉划线、喷水冷却、返回重割、动态图形跟踪显示等功能，伺服系统采用闭

39、环控制，响应速度快、定位精度高、割缝质量好，各项精度指标均达到国外同类产品的标准，整机精度达到德国DIN8523和日本的WES6601标准要求，因此获得机电部颁发的火焰切割机械产品合格证书，并在1990年通过船舶总公司部级鉴定，被评为部优质产品，并获船舶总公司科技进步二等奖及上海市新产品奖，上海科技博览会金奖。二、铆接铆接技术是船舶建造业早期采用的一种主导工艺。清同治十三年（1874年），江南制造局建造铁甲炮舰“金瓯”号时，首次开始采用铁甲材料和铆接技术，直到20世纪30年代，舰体分段以及合拢均以铆接工艺为主。这种工艺是由4名工人组成一组分别负责烧铆钉，送铆钉、撑铆钉及打铆钉的工序，当时船舶上

40、用的铆钉其最大直径为1英寸。劳动强度高，工作效率低。1938年，大中华造船机器厂在建造的“民俗”号浅水客轮时采用铆、焊混合的船体结构，其中铆接工艺占9697%，手工电弧焊接工艺占34%。这种铆焊混合结构船的设计，是由全铆船转化而来，很多地方还保留了铆接时的习惯结构，开始焊接工艺只是用在角钢对接接头上，上层建筑填角焊，后来向傍板的横向对接接头、双重底内构架与船底板的角接接头等部位发展。当时之所以大量采用铆接工艺技术，其主要原因是受焊接技术的限制，又受到船厂的场地，起重能力的制约。起初，船厂只有土船台，没有起重设备，只能采用散装的办法在船台上总体制造，随着添置了5吨履带吊车才有可能制造半立体分段，

41、焊接的采用率也随之增加，到1954年建造“大众”号3000吨沿海客货轮时，电焊率已提高到15%。1954年建造的500吨油驳和250匹渔轮时电焊率达30%。1956年平均电焊采用率达52%。1957年平均电焊采用率达98%。1957年，中华造船厂建造了第一艘全焊接结构的船舶“克凌”号黄河破冰船，其船型小，排水量仅147.5吨，并编制了电焊造船工艺。1958年，该厂扩展了新厂区、建造了冷加工车间、小合拢平台、中合拢平台和船台，配置了15吨高架吊车，具备了中型船舶的建造能力，从此摆脱了铆接的影响，装配和电焊工艺技术趋于成熟。三、焊接焊接是现代造船的关键工艺之一，它在船舶建造中的应用水平直接影响造船

42、的质量和建造周期。上海造船焊接技术的发展大致经历了三个发展阶段：铆接及铆焊混合阶段在20世纪30年代以前，船舶建造以铆接技术为主。民国20年（1931年）以后，江南造船所从建造2400吨级钢质“平海”号巡洋舰起，开始在船舶建造中采用电焊工艺技术，当时是对不重要的船壳部分或者施工部位比较困难地方的钢板之间的连接采用手工电弧焊接工艺，而对钢板与龙骨之间的连接仍然采用铆接工艺，这一阶段建造的船舶多半采用铆焊混合技术连接法，称之为“半电焊造船法”。第二次世界大战以后，随着电焊技术的日趋完善，世界各国在造船中全面推行焊接新技术，江南造船所自民国35年起在民生公司委托设计建造的634吨“民泰”号和“民铎”

43、号两艘船时开始了全部采用电弧焊接造船工艺。船舶焊接技术逐步发展、完善、提高阶段1956年，各船厂引进和推广应用苏联的埋弧自动焊和半自动焊、电渣焊等新技术，这是中国造船焊接技术发展的重大转折点，它促使船体放样、船体加工及装备等工艺都进行了相应的改革。沪东造船厂在“01”产品的建造中引进了苏联的AC1000型，TC-17M-Y型自动埋弧焊机，并首次采用了YOHN13/55等低氢型焊条手工电弧焊，焊丝CB08A和焊剂OC-45埋弧自动焊，以及焊丝CA08A和焊剂-9埋弧半自动焊等工艺，摆脱了完全采用手工焊的落后状态。1959年，江南造船厂将电渣焊技术成功地应用于铸钢尾柱等大截面工件和1.2万吨自由锻

44、造水压机部件80120毫米厚低碳钢的焊接，而采用整焊接结构形式的水压机在世界万吨级水压机制造中属首创。1969年上海船厂也在建造的第二艘万吨船“风光”号及以后的各艘万吨船艉柱上采用了电渣焊工艺，焊机选用上海电焊机厂生产的丝极电渣焊机及工厂自行改装的熔嘴电渣焊机。70年代初，上海造船工业集中建造一批万吨级大型船舶，这时又在各船厂中开始研制和应用二氧化碳气体保护焊接技术，其中有代表性的是江南造船厂在1973年会同上海交大、第九设计院、钢研院等单位组成的试验小组对大环缝全位置进行了双丝混合气体保护自动焊的试验研究并应用于实船生产。上海市造船公司组织气电垂直自动焊会战组，研制成强制成型气电垂直自动焊机

45、。该机采用光导管熔池液面自动调节控制系统，可一次焊接成功板厚为1225毫米的船体大合拢外板垂直对接焊缝，保护气体为氩气和二氧化碳混合气体，焊丝直径为2毫米药芯焊丝。该设备的研制成功并在5艘万吨船和1艘大型破冰船上焊接了58条垂直焊缝，总长达500多米，采用气电垂直自动焊接新工艺后可提高生产效率4倍，生产成本可降低50%。与此同时，江南造船厂开发研制成功自由成型三丝多向自动焊机。该焊机采用三根焊丝分层同时焊接，焊接规范各自调节互不干扰，焊机沿着装有永久磁铁的磁性软轨爬行，用氩气和二氧化碳混合气体保护，焊丝用08Mn2Si直径时为1.0毫米，背面用紫铜衬垫，从而可达单面焊双面成型，大大提高了生产效

46、率。江南造船厂船体车间又研制成功了压力架铜衬垫单面焊双面成型的焊接设备并应用在各种万吨船舶壳体拼板焊接工作和各种工业的施工中，板厚适宜于小于18毫米，该压力架设计有11只缸体，气缸内径为195毫米，每缸的压力为1500公斤，总设计压力达16.5吨，铜垫的上顶力是以槽钢制成的气室加橡皮密封再配以顶柱充气而成。其所焊的焊缝质量均能满足船舰的要求，能较大幅度提高劳动生产率。与此同时，沪东造船厂会同上海劳动电焊机厂研制成功SDZ型双丝滑块水冷铜垫式单面自动埋弧焊工艺及设备，可进行板厚小于等于20毫米的拼板焊接。江南造船厂协同船舶工艺研究所、七院25所以及驻江南造船厂军代表室共同开发研制成功了预热焊丝埋

47、弧自动焊接工艺及设备，用于舰船某些低合金高强钢的焊接，用附加交流电源对焊丝进入电弧区以前进行预热，只需较小焊接电流就能进行正常焊接，并提高了焊接接头的低温冲击韧性，确保了舰船的焊接质量。船舶焊接技术向高效、节能、机械化、自动化方向发展阶段80年代至90年代初，随着国内外船舶需要的不断增长，要求船厂能提供更大型船舶，从而也推动了焊接技术的发展，1986年起，在中国船舶工业总公司高效焊接技术指导组的有组织、有计划、有步骤的指导与协调下，大力推广应用高效焊接技术，重点推广应用铁粉焊条、下行焊条、重力焊条等高熔敷率焊条焊接，二氧化碳气体保护焊接，各种衬垫单面焊双面成型焊接，气电垂直自动焊接，RF法双丝

48、单面埋弧自动焊接、熔嘴电渣焊接等高效焊接新工艺、新技术、新装备，从而使各厂的造船产量不断增长，船台建造周期不断缩短、焊接质量提高，工人劳动条件改善、取得了显著的经济效益和社会效益。1982年上海船厂引进了挪威TTS平面分段流水线，该流水线总长193米，设置定位焊接、切割、型材、装焊等12个工位，引进了型材装焊机，24头重力焊门架及二氧化碳气体保护焊机等设备，设计能力每工班生产12×12米平面分段三个。1984年6月，上海船厂在建造国内第一艘半潜式海上石油钻探船“勘探3”号中攻克了高压管的焊接技术，这些高压管线大多承受700kg/cm2及350kg/cm2压力，这些高压管焊接的关键是解

49、决钨极氩弧焊焊接管坡口接头根部焊道背面焊缝成型和低氢焊条操作技术，焊工技能要达到6GR级也是国际上最高焊工考试等级。1985年，沪东造船厂在生产线上采用船舶工艺研究所设计制造的双丝埋弧自动焊机进行了压力架式的FCB（焊剂铜垫法）双丝单面埋弧自动焊接工艺，并获得中国船舶检验局（ZC）的认可，1986年1月开始在4200吨散装货船的建造中获得推广应用。1988年，沪东造船厂通过学习国外船厂经验，自行设计研制焊剂垫装置，配置进口双丝埋弧自动焊机进行RF法焊接工艺试验研究，技术达到国外船厂的水平，焊接效率提高34倍。该工艺相继在8艘6万吨级船舶大拼板中应用，共计焊接14000余米焊缝。1991年12月

50、通过船舶总公司技术鉴定，获船舶总公司科技成果三等奖。1987年，沪东造船厂与西安交通大学合作完成单面埋弧自动焊接终端裂纹的研究，该成果是以热弹性有限元程序计算出焊接温度场和焊接附近的热变形，进而计算出合适的定位焊缝布置和带缝弹性熄弧板尺寸，可有效地防止终端裂纹的产生，该方法适用于焊剂铜垫（FCB法）双丝单面埋弧焊，焊接船体结构中的甲板、内底板、外板、隔舱板等拼板长接缝时防止终端裂纹。1990年和1991年，江南造船厂相继建造了高强度钢液化石油气船（简称LPG船）和低温钢液化石油气船，其中3000立方米全压式液化石油气船的液货舱罐采用屈服强度为620MPa强度钢，而4200立方米液化石油气船的液

51、货舱罐体因最低工作温度为104采用了5%Ni钢，这两种材料在我国海船建造史上均属首次使用，焊接接头的各项性能指标均符合设计要求。四、焊接质量控制与试验自从焊接技术应用到造船行业之后，焊接质量控制成为一个重要课题。50年代以前，各船厂只进行焊缝表面质量的控制，焊缝尺寸要符合图纸要求，主要由焊工本人执行。50年代初期，一些船厂相继成立了检验科和无损检测室，当时的无损检测项目少，检测手段只有射线检测，1960年后，随着船厂的产品变化和发展，无损检测技术有了进步，船体焊缝质量检验开始应用X射线及超声波检测法。19711980年，随着上海船舶工业的快速发展，沪东造船厂所建造的船舶吨位从7000吨提高到2

52、.5万吨，同时还有39043/82柴油机产品等，无损检测的工作量与难度有了增加，检测方法也逐渐健全，有射线、超声、磁粉、渗透着色等检测方法，射线探伤设备从100kV发到150、300kV，超声波检测设备从电子管到晶体管，检测精度和可靠性均有很大提高。为适应造船登高作业，仪器趋向小型化、便携化，为适应柴油机零件形状磁化要求，磁粉检测需要从过去单一的卧式机发展为用磁轭半波等的检测仪器，渗透着色检测改变了沿用20多年原配方，研制出了低毒渗透着色液，同时编写了超声波探伤、磁粉和渗透探伤技术等书，由国防工业出版社出版。1980年至90年代初，上海各船厂主要建造出口船舶，从普通散装船、油轮到特种船舶，从水

53、中到陆地到天空不断更新，迫使无损检测技术与国际接轨，各船厂相继编制了检测工艺、程序，采用国际标准，评定质量和国际接轨。以超声波检测为例，沪东造船厂无损检测技术人员攻克了从普通对接焊缝到T.K.Y.型管接点焊缝质量检测，这也是超声波检测中最难的检测技术，1981年，上海在船舶工艺研究所成立了船舶无损检测资格认可委员会，对全国的船舶行业无损检测人员进行资格认可和考核，行使独立按考核条件进行培训，考核发证的工作。80年代期间，沪东造船厂自行开发研制成功HD系列着色探伤剂。该产品具有灵敏度高、检测缺陷宽度0.5、渗透力强、毒性低、稳定性好、色泽鲜艳、清洗方便，对一般金属无腐蚀等优点。该产品于1980年

54、通过了部级技术鉴定，获国家重大科技成果奖，填补了国内空白，为国家节约了大量外汇。在焊接试验方面，80年代由船舶工艺研究所相继研制开发了冷裂纹插销试验机、焊接参数计算监控仪以后，可定时评定与焊接冷裂纹有关的焊接和钢板各种参数，焊接电弧能量、预热温度、拘束度、含氢量等。焊接参数计算监控仪是应用高精度的传感器和微型计算机测量、计算、显示、记录焊接时的10个最基本参数如电弧电压、焊接电流、送丝速度、焊接速度、熔敷率、电弧能量消耗、线能量、燃弧时间累计、焊丝消耗量和焊接工件温度，上述两项试验设备是焊接工艺试验、质量控制、成本分析等领域内理想的测试工具，分别通过船舶总公司的技术鉴定，获船舶总公司科技进步三

55、等奖。沪东造船厂研制成功了HY80型焊接烟尘测定器，是一种快速正确的焊接烟尘测试装置，该装置获得部级科研奖。江南造船厂研制成便携式TS-型焊接烟尘净化器，可作为焊接船舶内底板、双层底、油箱柜等密封容器等场合的通风净化空气的器具，使用方便安全。第四节船舶涂装工艺与装备        一、除锈及装备船舶涂装始于木船建造，为防止木船腐烂，揩上桐油称之为涂油。自建造钢质船开始，首先就有了除锈，然后用涂料进行涂装，有的还要采用阴极保护，然后通过严格的涂装管理，才能完成船舶防护工程。最原始的除锈工具主要采用榔头、钢丝刷、铁皮刀及后来的钨钢刀等，除去表面部分锈蚀即所谓

56、的拷铲。然后手工刷上红丹漆及各色调和漆。除锈工作在船舶合拢后进行，作业条件极其艰苦，质量差。为改善除锈条件、提高工效和质量，自50年代起发展了半机械化风动工具除锈工艺，利用风马达高速旋转或往复式运动，带动打磨工具，打击或磨削需要除锈的表面。当时主要有往复式拷铲枪，旋转式齿轮枪、风铲等。自60年代开始，又研制成功一些特殊的风动除锈工具，如针束除锈器、遥控自行式除锈机等。上海船厂在引进国外先进涂装技术的基础上，开发了高压水除锈装置、船底和船旁液压抛丸车等。70年代又发展了角向风磨机、笔形、碗形风磨机等，被广泛应用于造船一次除锈和修船除锈中，自采用钢板预处理以后，风动工具被用于分段二次除锈和船台合拢

57、以后直到交船过程中的除锈。与风动除锈工具发展的同时，为进一步提高除锈质量和效率，1955年求新造船厂首次采用了敞开式喷黄砂工艺。1959年，上海船厂也开始在900匹拖轮上应用，以后相继在上海地区纷纷采用。该工艺应用于船壳的除锈，但由于采用的磨料为石英砂和河沙，在喷射过程中产生砂粉尘严重污染周围环境，如不采取防护措施，就会使工人患上矽肺，因此1963年起国务院明文规定禁止使用干式喷砂。1964年，一些船厂开始研究替代喷砂工艺。采用喷钢丸工艺。第一篇分段喷丸除锈工艺论文由沪东造船厂在1964年全国修造船工作会议上发表，1965年沪东造船厂建成上海第一间喷丸房，是由原三机部、劳动部联合投资，第九设计

58、院设计，喷丸房尺寸为长24×15×10米，用于5000吨级以下的船舶分段除锈。上海船厂1967年改造喷砂设备，研制成分段喷丸房及其他打磨及高压水除锈设备，在900匹拖轮分段首次采用分段喷丸工艺。喷丸工艺即用各种金属磨料取代黄砂，磨料在压缩空气作用下产生动能喷射在分段表面产生切削及冲击力，将船舶表面氧化皮、铁锈清除掉，由于磨料更换，解决了工人患矽肺问题。分段喷丸所用磨料开始采用铸铁丸，到1982年起开始采用铸铁丸、钢丸、棱角砂各1/3，到1985年又改为钢丸、棱角砂、钢丝段各1/3或钢丸1/3钢丝段的混合磨料。60年代至70年代末的喷丸工艺主要用于一次除锈。随着大型船舶的建造

59、，1964年由江南造船厂、船舶工艺研究所、第九设计院共同研究和设计了国内第一条钢板抛丸预处理生产线。1979年正式投产，是一种更彻底除锈的原材料抛丸除锈工艺。它利用抛头高速旋转，磨料自叶片切线方向抛射至钢板表面，产生强大的切削及冲击力，将钢板表面氧化皮及锈蚀去除，然后再喷上车间底漆，以保护钢板在船舶建造过程中不再锈蚀。第一条钢板抛丸预处理生产线主要参数为滚道宽度2.2米，抛射量每分钟1.25公斤，钢板输送速度每分钟1.32米，处理板厚为630毫米。1980年沪东造船厂自行设计了一条钢板预处理线，并在建造3.6万吨“东星”号时采用。上海船厂从日本抛丸机公司引进了国内第一条钢板抛丸预处理生产线，并于1981年5月投产，线速度为每分钟3米，处理钢板宽度3米，长度12米，厚度632毫米。1984年又从日本引进了国内第一条型钢预处理生产线，型钢最大长度为12米、宽度1米，高为400毫米，处理线速度为每分钟3米。1988年中华造船厂的预处理流水线投产，年处理3万吨钢材。1989年又由第九设计院为沪东造船厂设计一条钢板预处理生产线和一条型钢预处理生产线，能满足40万吨造船生产的需要。江南造船厂在第一条预处理线基础上又着手自行设计制造了第二代抛丸预处理生产线，滚道宽度为3米，抛射量为每秒钟6.6公斤，滚道速度为0.0330.06