磁力工具应用及船体球扁钢无码装配工艺探讨

方学华，彭茂清

（江门市南洋船舶工程有限公司，江门529145）

1 前言

在船体分段建造过程中有大量的球扁钢等型材需要进行装配，传统工艺方法采用油泵、铁锲、门字码等工具辅助装配，在装配过程中会产生大量的装配码脚，要清除这些码脚需要化费大量的工时和能源，不仅影响船体的美观性，而且影响生产施工周期、施工质量。如何改进球扁钢装配技术，并消除这些累赘的码脚，是各大船厂共同面对的课题，应用新型磁力工具实施球扁钢无码装配技术，有效解决了这一难题。

2 球扁钢传统装配工艺方法

2.1 传统装配工具及人员素质要求

在传统船体分段建造过程中，球扁钢装配主要采用油泵、铁锲、门字码等工具辅助装配，一般由2名装配工协同作业，一人负责整个装配过程，俗称上手师傅，他需要熟练掌握球扁钢装配技巧；另一人一般为装配学徒工，协助上手师傅，负责点焊等辅助工作。另外，码脚补焊需要焊工具有1年以上工作经验。

2.2 球扁钢装配步骤

球扁钢装配按四个步骤：（1）球扁钢竖立定位；（2）直线度对线处理；（3）间隙处理；（4）角度控制。传统装配工艺方法每个装配步骤都可能产生码脚。

一些较大的球扁钢在竖立的过程中，装配工往往会在球扁钢上焊接一根扁钢再把球扁钢竖立起来，既不方便，又不安全；球扁钢弯曲不对装配结构线，一般需要采用铁锲或油泵焊接码板装配对线；球扁钢与板材的间隙采用门字码、油泵或铁锲装配调节，球扁钢弯曲或板材平整度不好将产生大量的装配码脚。

2.3 球扁钢传统装配效率及码脚处理

JNS39000系列船采用传统装配方法，一般2名装配工平均每天装配11根9 m长球扁钢，合计约100 m，遗留码脚约172个。平均每人每天打磨50个码脚，需要3.5个打磨工，另外需要2个码脚补焊工。由于码脚补焊方面要求合金钢不允许采用酸性焊条补焊、补焊长度大于30 mm等工艺要求，增加了码脚处理施工难度，使施工和能耗成本明显增加，施工周期明显延长。

图1 球扁钢间隙传统装配方法

2.4 球扁钢传统装配效果

传统工艺方法主要缺点：

（1）码脚累计数量多；

（2）码脚打磨疤痕多，影响外观美观性；

（3）码脚处理涉及工种多，如碳刨、打磨、补焊等工序，耗费人工多；

（4）码脚处理不当会伤及母材；

（5）装配工艺方法工作效率低，施工周期长，成本高，耗能多。

3 磁力工具及船体球扁钢无码装配工艺

3.1 磁力工具优点

磁力工具在现代造船中广泛应用，如吊运工具磁铁吊、切割工具半自动切割轨道、焊接工具CO2角焊机、垂直气垫焊都充分运用了磁铁等。这些工具都是根据钢材本身具有磁性的原理，研发各种船用磁力工具以提高造船技术。如磁铁吊改变了传统的用钢丝绳的吊运方法，显著改进了钢材的吊运起重技术；CO2角焊机、垂直气垫焊的轨道采用磁铁紧密的吸住，改进了焊接工艺并显著提高了焊接质量和效率。

磁力工具采用永磁材料，永磁材料可以提供稳定持久的磁通量，是节约能源的重要手段之一，不需要电能或其他能源。磁力工具本身简单，维修保养成本低，使用过程清洁无污染，既节能又环保。磁力工具的潜力很大，广泛开发磁力工具应用于船舶工业，有助于促进造船技术的进步和发展。

3.2 新型球扁钢装配磁力工具

磁力压码是该系列磁力工具的核心工具（如图2所示），主要用于球扁钢与板材之间的间隙调节。球扁钢间隙调节所需要的装配力度最大，根据球扁钢规格及对应的板材厚度设计了2种规格磁力压码：

一种适用于HP200以上球扁钢装配，板厚14～30 mm，最大装配间隙10～30 mm，最大顶出力达5 000 kgf，最大拉托力2 400 kgf。

另一种小型磁力压码用于HP200以下规格球扁钢及5～12mm薄板。

图2 球扁钢装配磁力工具

磁力直角定位器，用于球扁钢竖立角度控制、装配过程角度控制；磁力线形定位调节器，用于球扁钢装配过程对装配结构线。该系列磁力工具的磁力满足球扁钢装配要求，操作灵活方便。

3.3 球扁钢无码装配技术

运用新型磁力工具对球扁钢进行无码装—配，其主要优点：可改变传统2人操作方法，实现单人进行装配作业；杜绝传统方法锤印伤及母材；杜绝码板点焊及码板材料的浪费；磁力工具本身不需要能源；不产生装配码脚，装配速度快，工作效率高，降低施工和动能成本。

南洋船舶JNS39000系列散货船采用磁力工具实行无码装配后（如图3所示），装配工平均每人每天（8小时）装配11根9 m长球扁钢，合计长约100 m，装配效率提高100%，深得装配工的喜爱。初步统计，JNS39000系列船可使用磁力工具装配的平直球扁钢和角钢、扁钢等型材，总长度约18 546 m。如果我们在平直分段全面推广无码装配技术，以年造6～8艘同类型船舶，平均每米节约1个码脚（不计算斜撑码脚计算），则年减少码脚数量近10万个，对降低成本，提高施工效率十分明显。

应用磁力工具无码装配，不留下传统码脚，可省去大量收尾工作，不仅提高工人施工过程的安全性，还显著提高了船体制造质量，有效的缩短了施工周期，减少了施工及能耗成本，大大促进并增强了企业的竞争力。

图3 球扁钢装配后无码脚

3.4 推广应用无码装配技术

如何推广无码装配技术：

（1）提高工艺要求和管理水平；

（2）有效执行工艺要求施工；

（3）应用磁力工具，改变作业方法；

（4）提高作业者的技能；

（5）改变作业者的习惯；

（6）加强人员培训和现场检查；

（7）加强班组长和骨干成员管理；

（8）按照PDCA循环，发扬团队作用。

球扁钢装配应用磁力工具和无码装配是先进的装配技术，我们要充分利用好磁力工具，促进南洋和其他船厂无码装配技术应用推广，抓住机遇跨越式发展，进一步提升产品质量和降低施工成本，推广绿色环保造船。

遵循邓小平同志《科学技术是第一生产力》的指示，解放和发展生产力是每个工程技术人员义不容辞的责任，我们要充分利用磁力工具的先进性，加快无码装配技术创新研究，大力推广应用球扁钢无码装配技术，引进新工艺新技术大力推进我国造船技术发展和进步，不断缩小我国造船技术与韩日造船技术差距，有利于巩固我国的造船大国地位。

［1］魏莉洁主编.船舶建造工艺学[M].哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社，2006.

［2］王云梯.船体装配工艺[M].哈尔滨:哈尔滨船舶工程学院出版社，1994.

［3］施克非.船体装配工[M].北京:国防工业出版社，2008.