船体钢料加工课件(共37页).ppt

第三章 船体钢料加工n将钢板和型钢变为船体构件的工艺过程称船体钢料加工n在这一过程中，要涉及到金属材料特性、弹塑性力学、断裂力学以及防腐等方面知识 n根据不同的加工特点，加工目的，整个钢料加工过程可以分为三大类 钢材预处理 构件的边缘加工 构件的成形加工2022/1/1船体钢料加工类别、方法及设备 2022/1/1第一节 船体钢材预处理 一、 钢材的矫正n钢板和型材在轧制、运输和贮存过程中受各种因素影响，常常产生波浪形、局部凸凹和各种扭曲等变形n这些变形将影响号料、气割及其他加工工序的正常进行，降低加工精度n这些变形在焊接时还会产生附加应力或构件失稳而影响构件的强度n在号料前应进行矫正，消除这些变形2022/1/1 1. 钢板的矫正n钢板的任何一种变形都是因为钢板的纤维组织长短不均所致n钢板矫正就是使板材纤维组织长短均匀，从而消除局部不平的过程n压缩板材纤维难以实现，一般采用拉长纤维的方法n将板材较短的纤维拉长，使它们和周围的纤维有相同的长度，消除局部变形n用多辊轿平机矫正钢板的变形2022/1/1多辊矫平机n矫平机由上下两列工作辊组成，有511个轴辊 上列轴辊为从动辊，可在垂直方向做整体上下调节，适应不同厚度钢板的矫平作业 以下轴辊为主动辊，固定在机体上 由电动机通过减速器带动其旋转2022/1/1多辊矫平机n按轴辊排列形式和调节方式，多辊矫平机有两大类 上下辊列不平行的机床，辊列间的间隙沿出口方向逐渐增大。

适于薄板的矫正 上下辊列平行的机床 上辊列前后轴辊可单独调节 前辊为导辊2022/1/1钢板矫平作业n钢板随轴辊的转动而啮入n在轴辊间承受方向相反的屡次变化小曲率弯曲 钢板弯曲应力超过材料的屈服极限而产生塑性变形 增加矫平机的轴辊数目，可以提高钢板的矫平质量 使较短的纤维伸长，从而将整张板矫平2022/1/1钢板矫平n用五辊或七辊矫平机矫正钢板，上下两列轴辊间隙应略小于被矫平钢板的厚度n从矫平的原理可知，厚钢板矫平容易n薄板容易产生变形，矫正比较困难n钢板凸凹严重难于到达矫正要求时，可往复几次n钢板中间凸凹现象严重，可根据不平度选择大小和厚度适当的垫板帮助矫平2022/1/12.型材的矫正n三撑床型材矫直机n机床工作局部由两个支撑和一个推撑组成 推撑安装在一个能作水平运动的滑块上，由由电动机通过减速器带动其作水平往复运动 两个支承没有动力传动，间距可以调节 矫正型材时，将型材变形段靠在两个支撑之间，使其受到推撑作用力后产生反向变形，从而将变形段矫直 手工敲击矫正、水火矫正、液压机进行矫正 2022/1/1二、钢材的外表清理n金属与周围介质发生化学和电化学作用而遭受破坏，称作金属腐蚀n各种金属都有与周围介质发生作用的倾向，金属的腐蚀是一种自然趋势n浸于静止海水中的炭钢，每年平均锈蚀深度约为0.1mmn在海水航行中的船舶受腐蚀程度更为严重，每年平均锈蚀深度在0.25mm以上，严重的可达12mm2022/1/1钢材锈蚀的结果n钢材锈蚀使构件的厚度减薄，影响船体结构的强度，缩短使用寿命n腐蚀和海洋生物的附着使船体外表粗糙度增加，导致航行阻力增大，航速降低n船舶的锈蚀使船舶停航维修次数增多，严重影响到船舶营运的经济性n做好船舶防腐和防污工作十分重要2022/1/1钢材腐蚀的原因n钢材在钢厂热轧成型时，外表形成一层完整、致密的氧化皮n钢材在贮存、运输以及加工过程中的冲击和弯曲，氧化皮逐渐龟裂脱落n同时吸附大气中的水分在金属外表形成疏松的铁锈n氧化皮和锈斑在海水中与根本钢材形成电位差，造成钢材外表的强烈电化腐蚀n炭及其他合金元素也容易形成微电池，产生电化腐蚀，使钢材锈蚀 2022/1/1船体的防腐方法和除锈方法n主要是涂料保护和阴极保护(即电化学保护)相结合的方法n为防止锈蚀扩展，保证防护漆膜的结合牢度，在涂料保护前应将铁锈和氧化皮预先去除n由于本身的化学特性，即使经油漆将氧化皮和锈斑与空气、水隔开，锈蚀仍会继续，从而引起脱漆现象n去除钢材外表的氧化皮和铁锈、喷涂保养底漆是钢材外表清理及防护的主要内容n钢材预处理过程中的除锈方法有机械抛丸除锈法和化学除锈法2022/1/11 . 抛丸除锈法n利用专门的抛丸机将铁丸或其它磨料高速地抛射到钢材外表上，以去除钢材外表的氧化皮和铁锈n主要用于板材的原材料除锈n除锈效率高、外表处理质量比较均匀，便于组成自动作业流水线n立式抛丸机和卧式抛丸机两种n在钢材预处理流水线上，采用的是卧式抛丸机2022/1/1抛丸除锈机的根本形式图示2022/1/1抛丸除锈n卧式抛丸机除锈时，铁丸容易堆积在钢板上，从而影响除锈质量n设置高压鼓风机组成的吹丸系统或机械式刮板，随时去除堆积的铁丸n离心式抛丸叶轮是抛丸机的关键部件，叶轮总数视生产量和板材宽度而定n抛丸除锈设备均设有丸粒回收系统，以便铁丸铁丸或其它磨料的反复使用n应配置通风除尘装置以降低对环境的污染 n抛丸后应立即涂刷防护底漆或做其它防护处理2022/1/12. 化学除锈法n用于5mm以下的薄钢板和型材除锈n通常指手工酸洗法，大致过程是n 将脱脂洗净后的钢材浸入酸洗槽内n 利用酸液浸渍除掉氧化皮和铁锈n 用水洗净后再用碱液中和残酸，防止其n 对钢材的腐蚀n化学除锈一般用盐酸、硫酸或混合液作为除锈液；也有用有机酸的n采用HCl，H2SO4,本钱低，除锈速度快2022/1/1各种酸洗液nHCl对消除锈斑的效果较好，H2SO4对去除氧化皮有效n浓度控制不当，即使加了缓蚀剂，也会有产生过蚀和吸氢的可能n残液清洗不彻底，会使钢材继续腐蚀n磷酸作为酸洗液，没有上述缺点，而且会在酸洗钢材的外表上产生一层不溶于水的磷酸盐层n磷酸盐层既有防止锈蚀的作用，也是涂漆的良好基底，但本钱高2022/1/1H2SO4酸洗过程(1) 外表去污；酸洗；冷水冲洗； 中和； 冷水冲洗；磷化处理； 热水冲洗；自然枯燥；补充处理主要工序的化学原理 FeO + H2SO4 FeSO4 + H2O Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O Fe3O4+4H2SO4 FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O同时外表上Fe Fe+H2SO4 FeSO4+H22022/1/1H2SO4酸洗过程(2)nFe2O3及Fe3O4不易溶于酸中nH2可将Fe2O3及Fe3O4复原成FeO，使其溶于酸液中n另一方面H2的溢出有疏松氧化皮的作用n为防止过蚀，节约酸液，加一定量的缓蚀剂，控制腐蚀过程n酸液浓度经常变化，酸洗的温度、时间亦变化n酸洗后常用的防护处理方法是磷化处理2022/1/1磷化处理1n保证钢证钢 材在建造过过程中不致生锈锈n用磷酸锰铁锰铁 制剂剂(马马日夫盐盐)的水溶液做处处理液。

该该制剂剂在热热水中可离解 反响式中：Me 代表二价的Mn或Fe 将钢材放入处理液中，那么铁与溶液中游离的H3PO4发生反响2022/1/1磷化处理2n结结果形成由MnHPO43H2O和FeHPO43H2O组组成的混合盐层盐层 沉积积在钢钢材外表上，构成硬脆、难难溶于水的膜层层n外表上的铁铁也发发生溶解，参与形成磷酸盐盐膜，所以能与金属结结合较较牢n磷酸盐盐膜在大气中对钢对钢 材可以起保护护作用，在海水中的耐蚀蚀性较较差n磷化前的除锈锈方法对对磷化质质量有影响，其中抛丸除锈锈后的磷化膜保护护性能较较高2022/1/1三、钢板预处理自动流水线n由钢钢板输输送、钢钢板矫矫正、除锈锈、喷喷涂低漆和烘干等工序形成的自动动作业业流水线线，如下图图 矫矫平后的钢钢板由输输送辊辊道送入加热热炉，使钢钢材温度到达4060 目的是去除钢钢板外表的水份，并使氧化皮、锈锈斑疏松便于去除，同时时可增强漆膜的附着性2022/1/1四、减少涂装除锈工作量的研究一 涂装除锈方法的开展 手工风风开工具除锈锈的劳动劳动 条件恶恶劣，质质量低，周期长长二降低涂装和除锈工作量的主要途径 干喷喷砂除锈锈(砂尘尘大) 分段喷喷丸除锈，原材料抛丸除锈 延长长涂膜耐用年限而无需保养，关键键是彻彻底的钢钢材外表处处理和高超的涂装技术术2022/1/1降低涂装和除锈工作量的意义n彻底的钢材外表处理和高超的涂装技术的应用，提高了造船中涂装的费用n目前，涂装费用大体占船价的57%n涂装费又可细分为涂料费、除锈费和涂装作业费n除锈费由约占全部涂装费的50% n除锈特别是二次除锈是一项在恶劣条件下作业的重体力劳动n降低除锈工作量对降低涂装费用，顺应节约资源和防止公害的要求极其重要2022/1/1降低涂装和除锈工作量的三条主要途径 开展带锈带锈 涂料 低清理度舱舱室涂料 提高机械化除锈设备锈设备 性能2022/1/11. 开展带锈涂料n为充分发挥涂膜性能，现在的涂装施工方法，无论是对新涂装还是重新涂装，一律要求把锈完全除掉n船舶的大型化和复杂化，使全面的除锈处理需投入大量的资金、工时和劳动力n许多场合要彻底去除铁锈是困难的甚至是不可能的n寻求一种简单、经济、有效的防锈涂料n利用涂料本身的作用解决钢材锈蚀问题，这就是带锈涂料的应用2022/1/1带锈涂料又称锈面涂料n可以直接涂在生锈的钢材上，而获得防腐效果的除锈涂料n带锈底漆除锈工艺使用时只需将外表的外层浮锈去除即可n 大大减少除锈工作量n 改善劳动条件n 使生产效率明显提高n这种除锈防腐方法受到普遍重视2022/1/1带锈涂料的作用机理n根据锈锈的组组成和性质质，选选用不同的方法使锈蚀转锈蚀转 化、稳稳定和将它包封起来与腐蚀蚀介质质隔绝绝，到达即除锈锈又保护护的目的n按作用机理带锈带锈 涂料大致分为转为转 化型、稳稳定型和渗透型三种根本类类型n涂漆后能使锈层稳锈层稳 定，不再继续继续 造成锈蚀锈蚀危害的底漆称为稳为稳 定型带锈带锈 底漆n涂漆后将锈层转锈层转 化为为一种牢固保护护膜的底漆叫转转化型带锈带锈 底漆n其中，稳稳定型带锈带锈 涂料已在120多个国家和地区的船舶涂装中得到推广应应用2022/1/12. 开展低清理度舱室涂料n“低清理度舱室涂料BISMAX，一种特殊改性环氧树脂涂料n具有如下特点n(1)被涂料外表仅需去除疏松的附着物和锈之后，即可涂装BISMAX涂料n 防蚀效果与经过抛丸清理再进行涂装的焦油环氧树脂的一样n(2)与锈面的附着性好n 涂料中的环氧树脂能与锈反响生成物，具有良好的润滑性能和附着性能2022/1/1BISMAX低清理度舱室涂料n(3)涂一道漆即可到达湿膜454微米(干膜250微米)的涂膜n(4)与各种底漆均有良好的结合性，因此，配套性优良n(5)除锈性能好，具有优良的涂装作业性nBISMAX涂料已被广泛用于涂装船舶的压载舱、机舱、隔离舱、散装货舱，以及仪表盘、钢管桩桥梁和港口设备等钢结构构件2022/1/13. 提高机械化除锈设备性能n抛丸预处理技术开展很快，应用许多先进技术n采用弯叶片取代直叶片，有如下优点n 同一转速下抛丸速度更高n 在最低本钱控制下，有最高的抛射效率n 节省能源、减少损耗、维护本钱低n 使用寿命长、除锈质量高n叶片轴承在严重不平衡状态下寿命也可到达10万小时，且噪声低2022/1/1机械化除锈设备开发n在流水线上采用大量的自动检测控制系统，甚至可以做到漆膜损伤自动修补n抛丸量控制采用数控技术，可以从各个角度抛射，提高了抛丸处理质量n舾装件二次除锈采用自动喷丸除锈，除锈质量和除锈效率较高，显著减轻劳动强度和对环境的污染n高效高质量除锈设备的应用对提高涂装质量和效率起着决定性的作用2022/1/1三船壳漆的新进展 n用于船体水面上甲板之外暴露部位的船壳漆，应具有保护和装饰作用n舰船上还兼有伪装、甚至隐形效果n性能要求为耐海水、耐盐雾、耐大气老化(不变色、不纷化、不脱落)n潜艇要求其能耐干湿交替和防污n国内外对船壳漆的开发均极为重视2022/1/1先进国家的船壳漆n先进国家的主要品种为氯化橡胶船壳漆，有效期12年n原广泛使用的醇酸船壳漆正在逐步向丙烯酸改性醇酸开展n美国海军开发使用了有机硅改性醇酸船壳漆，据称有效期达3年n更高档的用于豪华游艇的常温化丙烯酸聚氨脂漆，其保光保色可达5年以上2022/1/1丙烯酸改性醇酸船壳漆n丙烯烯酸改性醇酸船壳漆在性能上以到达了。