一种通用的船用钢结构的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种通用的船用钢结构制作方法，其特征在于，步骤一，将钢材所需原料以及元素进行冶炼，成为高温钢水，然后倒模；步骤二，等钢水温度稍微降低，钢水具有一定的凝固时直接按照船体用钢要求进行锻造加工，锻造加工的过程中依然通过模具进行；步骤三，锻造加工过程中包括型材的制作方法，开孔的制作方法，节点的制作方法。本发明专利技术的优点是是：所有开孔通过模具生成，避免了钢材锻造再加工，避免了原材料的浪费；所有型材特别是T型材的模具生成，避免了型材在制作过程中的重新焊接，减小了焊接的工作量，避免了由于焊接质量缺陷造成的应力集中问题。

A general manufacturing method of marine steel structure

【技术实现步骤摘要】
一种通用的船用钢结构的制作方法
本专利技术涉一种通用的船用钢结构的制作方法，船舶与海洋工程的

技术介绍
由于国家近些年对船舶以及海洋事业越来越重视，船舶与海洋工程的高端设备也逐渐丰富了起来，越来越多船型以及海洋工程船进入到特定海域作业，船体结构承受更为复杂的载荷，对船体建造的精度和焊接要求越来越高，导致焊接和检验的工作量大大增加。首先，在船舶与海洋工程船设计过程中，通常会有各种各样的开孔，通常分为人孔，设备开孔，结构减轻孔，人孔，流水孔等，有些尺寸较小的开孔一般较为容易，利用专用的钻机即可，但是较大的开孔一般只能通过切割实现，切割后的边缘易成为应力集中区，从而对切割要求较高。开孔之后遗留的钢板一般也作为废弃物处理，极大的浪费了原材料以及提高了船舶原料的成本。随着近些年全球环境逐渐恶化，资源逐渐枯竭，国家对环境保护以及绿色生态的要求越来越高，在重工业领域，废弃物难以被微生物消化，同时冶炼钢材等金属会产生大量污染气体以及化学污染，船舶行业使用的钢材较多，因此若能够将船用钢材消耗降低，对环境保护以及国家资源的保护是非常有意义的。第二，现有的船舶节点，型材以及开孔一般尺寸较为统一，船舶节点中一般采用节点较为单一，主要包括T型材与板的连接，T型材与球扁钢的连接，肘板连接等，不同的连接形式会有不同的节点形式，也会有不同的应力分布，给局部节点的设计以及船厂的施工带来了极大的节点焊接工作量。以典型的纵骨架式结构为例，纵骨穿越强框、横舱壁的节点，应尽可能减少对横向结构的破坏，因此开小口供骨材穿越即可的节点形式最好。但受限于船厂制作工艺水平，此类节点较难实现，往往需在强框、横舱壁上开大口，骨材穿过后，再焊补板补强。由于节点众多，传统的制作方法不仅大大增加了焊接工作量，节点处的结构强度也会受到影响。第三，船体承受高应力的结构，或者船体突变处的结构，如垂直桁材或水平桁材趾端的大肘板等，为防止屈曲或疲劳破坏，肘板端部常采用软趾结构进行过渡。这类区域对焊接要求和结构对准要求很高，趾端处及趾端所在位置的反体加强部分常采用全焊透保证结构性能，并需按船级社规范要求行进无损探伤检验。同时，肘板趾端处会有一定高度的焊接留根用来烧焊，此时趾端处的疲劳问题非常明显，且难以解决。第四，型材中角钢以及球扁钢基本上实现了定制，但是消耗较大的T型材目前依然只能依靠焊接。焊接与直接锻造相比，容易出现较多的问题，由于海洋环境复杂，一方面周围空气湿度较大，盐分较高，而且海洋微生态环境丰富，因此船用钢材一般较容易被空气腐蚀以及海洋微生物腐蚀，在这些环境下船用钢材焊接与直接锻造相比，具有明显的劣势，另外，焊接质量对船舶的强度影响非常大，船厂在焊接过程中由于失误造成的重新焊接也是非常常见的，也是非常耗费焊接材料以及引起环境污染的。目前，T型材、船体开孔、各类型材穿越节点、全焊透趾端等，无法像球扁钢之类的型材一样实现定制，仍需大量的焊接以及检验工作。钢材的原料加工提纯，需要将铁矿石冶炼成为铁水，再加上必须的元素，冶炼成钢水，钢水经过连铸或模铸加工，然后热轧处理，形成普遍使用的船用钢板，目前国外针对半潜平台的一些难以焊接的节点实现了直接浇铸成型，因此针对通用的船舶与海洋工程船使用的专用模具加工，显得极具前景且有价值。综上所述，目前的船舶与海洋工程船在节点，型材以及开孔存在诸多设计以及生产的不便的问题，不仅提高了设计以及船舶制造和精度控制的难度，难以统一设计标准，延长了造船周期，同时引发的环境污染以及资源浪费等问题也不能避免，另外，还会产生较多的强度及疲劳问题，受到局部结构焊接质量影响也非常大，焊接及检验工作量也非常大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：如何实现船用钢材的节点，型材以及开孔等形式的直接成型。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供了一种通用的船用钢结构制作方法，步骤一，将钢材所需原料以及元素进行冶炼，成为高温钢水，然后倒模；步骤二，等温度稍微降低，钢水具有一定的凝固时直接按照船体用钢要求进行锻造加工，锻造加工的过程中依然通过模具进行；优选的，所述制作方法包括型材的制作方法，开孔的制作方法，节点的制作方法；具体的，型材制作方法可适应不同形状以及规格的型材热模成型；具体的，开孔制作方法主要包括人孔的热模成型；具体的，节点制作方法主要包括型材之间的穿越，型材与甲板舱壁等结构的穿越，肘板连接等形式的热模成型。本专利技术的优点是是：1.所有开孔通过模具生成，避免了钢材锻造再加工，避免了原材料的浪费；2.所有型材特别是T型材的模具生成，避免了型材在制作过程中的重新焊接，减小了焊接的工作量，避免了由于焊接质量缺陷造成的应力集中问题；3.所有节点可以选定区域进行模具成型，然后进行锻造加工，通过对常用节点可进行批量化生产，能够大大提高船舶建造效率，避免了节点之间的重复焊接，同时避免了焊接结构的一些不足与缺陷；4.船舶在生产过程中焊接量大大减少，船体连续性更好，强度以及疲劳性能更高；5.由于船体建造消耗钢材减少，焊接更少，造成的空气污染以及化学物质污染大大降低，更符合环境友好型以及资源节约型的要求；6.某些节点不用保留由于焊接所需预留的趾端，取消趾端以后肘板的应力集中现象明显降低，节点的屈服以及疲劳应力大大缓解；7.某些板材厚度相差过大的节点不用考虑焊接工艺而采取板厚过渡措施；8，减少了关键区域的全焊透和深熔焊，从而减少了无损探伤的检验工作。附图说明图1为一种球扁钢穿越板材的焊接示意图；图2为一种球扁钢穿越板材焊接顺序图；图3为一种球扁钢焊接不同形式的补板示意图；图4为本专利技术的一种通用的船用钢材制作方法的原理图；图5为本专利技术的一种通用的船用钢材制作方法的伸缩装置详图；图6为本专利技术的一种通用的船用钢材制作方法的伸缩装置原理图；图7为本专利技术的一种通用的船用钢材制作方法的齿轮传动图；图8为本专利技术的一种通用的船用钢材制作方法的转杆连接图；图9为本专利技术的一种通用的船用钢材制作方法的某一状态下的伸缩装置；图10为本专利技术的一种通用的船用钢材制作方法的另一状态下的伸缩装置；图11为本专利技术的一种通用的船用钢材制作方法的另一状态下的伸缩装置；图12为本专利技术的一种通用的船用钢材制作方法的开孔板材的制作原理图；图13为常规肘板与强结构的焊接原理图；图14为本专利技术的一种通用的船用钢材制作方法的肘板的制作原理图。附图中：1、甲板；2、腹板或舱壁；3球扁钢；4、焊接材料；5、伸缩装置；51、皮带装置；52、测量表；53、滑轮；54、大齿轮；55、小齿轮；56、龙头；61、滑轨；62、实心可移动钢支墩；63、实心可移动钢支墩；64、实心钢插销；71、甲板模具；72、球扁钢模具；81、钢板模具；82、开孔模具；91、甲板/甲板模具；92、T型材腹板/T型材腹板模具；93、T型材面板/T型材面板模具；94、肘板/肘板模具；95、舱壁/舱壁模具。具体实施方式为使本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通用的船用钢结构制作方法，其特征在于，步骤一，将钢材所需原料以及元素进行冶炼，成为高温钢水，然后倒模；步骤二，等钢水温度稍微降低，钢水具有一定的凝固时直接按照船体用钢要求进行锻造加工，锻造加工的过程中依然通过模具进行；步骤三，锻造加工过程中包括型材的制作方法，开孔的制作方法，节点的制作方法。/n

【技术特征摘要】
1.一种通用的船用钢结构制作方法，其特征在于，步骤一，将钢材所需原料以及元素进行冶炼，成为高温钢水，然后倒模；步骤二，等钢水温度稍微降低，钢水具有一定的凝固时直接按照船体用钢要求进行锻造加工，锻造加工的过程中依然通过模具进行；步骤三，锻造加工过程中包括型材的制作方法，开孔的制作方法，节点的制作方法。


2.如权利要求1所述的一种通用的船用钢结构制作方法，其特征在于，所述的型材制作方法可适应不同形状以及规格的型材热模成型。


3.如权利要求1所述的一种通用的船用钢结构制作方法，其特征在于，所述的开孔制作方法主要包括人孔的热模成型。


4.如权利要求1所述的一种通用的船用钢结构制作方法，其特征在于，所述的节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曙梅，乔国瑞，王醍，李成君，王璞，
申请(专利权)人：中国船舶工业集团公司第七零八研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31