航母甲板那么厚是怎么焊的?:焊接是船體建造中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一,現(xiàn)代軍艦幾乎都是采用分段式建造工藝,事先建造出艙壁分段、甲板分段、舷側(cè)分段、上層:-
焊接是船體建造中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一,現(xiàn)代軍艦幾乎都是采用分段式建造工藝,事先建造出艙壁分段、甲板分段、舷側(cè)分段、上層建筑分段、球鼻首分段等等,最后將這些分段通通焊接組合成一個整體,才能打造出航母的整體結(jié)構(gòu)。除卻分段焊接之外,因為人類工業(yè)目前還無法直接錘煉出一整塊的甲板,因此航母甲板的焊接是另外一個重中之重,整個焊接工作約占整個建造過程的30%以上。
▲福特級航母舷
首分段
航母甲板一般采用的是屈服強度在400Mpa以上的高強度合金鋼板制造而成,厚度在30到50毫米之間。目前以美國的HY系列、俄羅斯的AK系列最為出色,我國鞍山鋼鐵公司也已經(jīng)在此領(lǐng)域取得突破,并成功將國產(chǎn)鋼材用在了建造國產(chǎn)航母之上。航母甲板鋼一般都是用大型軋機軋制而成,我國擁有世界最大的5.5米特寬厚板軋機,軋制出的單塊鋼板寬度可達5.5米,長度可達40米,而航母面積通?蛇_1.5萬平方米以上,因此必須要將這些鋼板焊接拼裝在一起。
▲福特級航母鋼板
航母甲板的厚度在40毫米到60毫米之間,這已經(jīng)屬于超厚板材的焊接,因此使用普通的焊接方法是無能為力的,現(xiàn)代一般使用窄間隙埋弧焊焊接。埋弧焊的過程其實就是將焊料注入焊接口,然后使用電弧將焊料加熱,焊料融化并凝固后就能將兩塊板材嚴絲合縫的粘貼在一起,形成焊縫,為了保證強度和平整度,電弧焊都是一層層澆筑焊料進行焊接,航母甲板的焊接可能要經(jīng)過5到10道工序的反復(fù)焊接才能夠完成。
由于航母甲板需要承受幾十噸艦載機的高壓國外沖擊,以及高溫尾焰的灼燒和高溫高鹽環(huán)境腐蝕,因此對于焊縫的一體性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)強度有更高的的要求,普通的寬口埋弧焊依舊滿足不了航母甲板建造的需要。所以現(xiàn)在又誕生了更先進的窄間隙埋弧焊,這種焊接方法坡口小,焊料消耗少,并且焊縫堅固穩(wěn)定,目前除了航母甲板,其他諸如核反應(yīng)堆耐壓殼、大型梁柱結(jié)構(gòu)等超厚板材焊接都在大規(guī)模采用這一方法。這種方法目前已經(jīng)完全實現(xiàn)了自動化操作,使用埋弧焊焊機能夠高效率的完成工作,這也大大加快了現(xiàn)代航母的建造過程,我國已經(jīng)實現(xiàn)了這一領(lǐng)域的完全國產(chǎn)化,因此建造航母甲板也就不存在什么技術(shù)難題了。
正是因為航母甲板對于焊接性能也有很大的要求,所以并不是屈服強度越大,用來建造航母甲板也就越好。例如我國在去年突破的屈服強度在2200Mpa的超級鋼,其實質(zhì)上屬于碳含量在0.8%以上的高碳鋼,這種鋼在焊接后容易出現(xiàn)內(nèi)部應(yīng)力不均、裂縫開裂等不良狀況,即使采用預(yù)先加熱也無法彌補這一缺陷,因此實際上并不適合航母甲板建造。全世界用于航母甲板的鋼板都是屈服強度在800Mpa以下的低中碳鋼,這才是性價比最高的選擇。
▲航母甲板焊縫
由于航空母艦的甲板厚度較大,要求平整度極高,還要承受艦載機起降帶來的巨大沖擊力,以至于對焊縫的質(zhì)量要求極高。我國航母的飛行甲板都會對每條焊縫進行X光檢測,以確保焊縫的質(zhì)量符合要求。也正是因為要求焊縫具有良好抗沖擊性和韌性,所以一般的焊接方式不適合。要么是焊縫質(zhì)量不合格,要么是焊接效率太低。
窄間距埋弧焊的焊接頭具有較高的抗延遲冷裂能力,其強度性能和沖擊韌性能優(yōu)良,被廣泛應(yīng)用于航母甲板的焊接。窄間距埋弧焊的焊縫具有極高的韌性和塑型,這是因為其需要的熱量少,較少的熱量就不會對焊縫的機械性能造成太大的影響?梢哉f,正是每條焊縫的機械性能都很優(yōu)良,以至于正格飛行甲板強度,抗沖擊性,韌性非常好,不會因為哪條焊縫出現(xiàn)質(zhì)量問題而導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。
此外,窄間距埋弧焊還具有消耗焊材少,需要熱量低,焊接用時少,焊接造成的變形和應(yīng)力較小,降低了焊縫開裂的趨勢。總而言之,窄間距埋弧焊有成本低,質(zhì)量高,效率高的優(yōu)勢。有資料表明:使用窄間隙埋弧焊可以節(jié)省20%~40%的焊材,提高焊接效率30%~45%,不僅僅減少了焊接成本,還大大提高了焊接效率。而航空母艦的建造更不能拖延,必須提高焊接速度,所以說選擇使用窄間距埋弧焊也是理所應(yīng)當(dāng)?shù)牧恕?br/>
美國的潛艇用鋼主要是HY-80,HY-100,HY-130。在建造海狼級核潛艇時,原本準(zhǔn)備選擇HY-130型的鋼材,只因為焊接難度較大,被迫選擇了HY-100型鋼材。即便是HY-100鋼材,其焊接質(zhì)量也不過關(guān)。為了提升鋼材可焊接性,美國研發(fā)出了HSLA系列航母用鋼,美國的航母用鋼主要有HSLA-115,HSLA-100,HSLA-80。其中HSLA-115就是用來制造福特級航空母艦的飛行甲板,其屈服強度為800Mpa,在焊接前要預(yù)熱到100多度,降低了焊接難度。美國還正在與日本的艦船專家研究用于高強度合金鋼的焊接技術(shù),以降低生產(chǎn)成本。
既然002型航母已經(jīng)在海試了,那么也就證明,我國也解決了航母甲板的焊接難題。我國使用的航母甲板鋼材在焊接時需要預(yù)熱到近130度,室溫在15度時進行焊接。在焊接前必須保證鋼材接口處的干凈,無銹跡,無油漆。
所以說,窄間距埋弧焊被廣泛應(yīng)用于軍工,工業(yè)也是很正常的事情。(圖片來自網(wǎng)絡(luò))
? ? ?航母作為現(xiàn)代海軍的重要組成力量,其建造也可以看出一個國家的軍工技術(shù),關(guān)于航母的厚甲板是怎么焊接的,下面小編將會簡單講解。
? ? ? 航母的飛行甲板是巨大的不規(guī)則形狀,還要切出大面積的不規(guī)則開口。這里就需要到相當(dāng)高精尖的特殊材料焊接和切割技術(shù)了。精度要求很高,國際上常常使用的激光切割在這里根本還不行,因為這個并不是普通的船用鋼材,厚度和材料的堅硬度要高上一個數(shù)量級了。而材料的無縫隙爆破焊接也是航母建造中不可缺少的。
? ? ? 焊接在船體建造中應(yīng)用很廣,各種技術(shù)已趨于完善和成熟,焊接工作量占船體建造總工作量40%,焊接成本占船體建造成本的30%~50%。同時,焊接技術(shù)能擴大,造船總量、縮短造船周期、穩(wěn)定焊接質(zhì)量、提高經(jīng)濟效益、減輕勞動強度等。
? ? ? 甲板的大小相當(dāng)于三個足球場大小,因而焊接工作量大,但焊接平面非常平整,易于實現(xiàn)自動化焊接,此外,甲板厚度過高,增加了焊接的難度。綜合考慮,選擇窄間隙埋弧焊(NG-SAW)作為焊接方法。埋弧焊是目前工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的焊接方法之一,也是應(yīng)用到窄間隙技術(shù)中最成熟、最可靠、應(yīng)用比例最高的焊接方法。
? ? ? 窄間隙埋弧焊(NG-SAW)是一種用于板厚對接接頭焊接,焊前焊件不開坡口或只開小角度坡口而留有窄而深的間隙,采用多層埋弧焊進行焊接的高效率焊接方法。窄間隙埋弧焊出現(xiàn)于上世紀(jì)80年代,很快被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn),它的主要應(yīng)用領(lǐng)域是低合金鋼厚壁容器及其它重型焊接結(jié)構(gòu)。窄間隙埋弧焊的焊接接頭具有較高的抗延遲冷裂能力,其強度性能和沖擊韌性優(yōu)干傳統(tǒng)寬坡「7埋弧煜接斗與傳統(tǒng)埋弧煌相比,總效率可提高50% ~ 80%;可節(jié)約焊38%~50%,焊劑56%~64.7%。窄間隙埋弧焊已有各種單絲、雙絲和多絲的成套設(shè)備出現(xiàn),主要用于水平或接近水平位置的焊接,并且要求焊劑具有焊接時所需的載流量和脫渣效果,從而使焊縫具有合適的力學(xué)性能。一般采用多層焊,由于坡口間隙窄,層間清渣困難,對焊劑的脫渣性能要求很高,尚需發(fā)展合適的焊劑。單道焊僅在使用專為窄坡口內(nèi)易于脫渣而開發(fā)的自脫渣焊劑時才采用。
早期的航母甲板是用木制的,因為那時候的螺旋槳艦載機重量不大,飛行速度也不快,起降時候?qū)装宓臎_擊不大,故而木制甲板即可滿足使用。
而到了噴氣式戰(zhàn)機時代,航母上的艦載機就都是清一色的噴氣式戰(zhàn)機了,噴氣式戰(zhàn)機不但重量比螺旋槳飛機大了好多倍,而且艦載機降落時候的速度達到了400米每秒,如此高的速度降落艦載機會對甲板產(chǎn)生很大的沖擊力,并且甲板很多時候還要承受艦載機發(fā)動機高溫尾焰的炙烤。而且航母甲板不僅要經(jīng)受得住艦載機的折騰,還要受得住海浪拍擊和海鹽腐蝕。
要滿足上述這么多要求,木質(zhì)的甲板肯定是不行的了,甚至說普通的金屬都不行,航母的甲板必須要用特制的特種合金鋼制成。普通的軍艦對鋼材的強度要求是能承受300MPa(壓強單位:兆帕斯卡),而航母甲板的鋼材要求承壓能力要達到850MPa,并且越大越好。
面積相當(dāng)于好幾個足球場的的航母甲板是由多片鋼材焊接而成的,由于航母使用的是高強度的特種鋼材,所以焊接時候的工藝也是頗有講究的,一般的焊接手段肯定是不行的!焊接航母甲板一般用到的是潛弧鎢極氣體保護焊(BGTAW),這種焊接方法不但適用于較厚的原板材(航母甲板一般厚50毫米左右),而且焊縫焊渣極少,并且這種焊接方法不用打坡口(坡口指焊件的待焊部位加工并裝配成的一定幾何形狀的溝槽),效率很高。
這之后還沒完,焊接完的焊縫還要經(jīng)過嚴格的測試,通過檢測了才算完事。就比如我國,航母甲板的每條焊縫都要用X光檢測一次,并且做各種性能測試,保證其合格度。并且測試完畢后還要在邊上寫手測試者的性命以及當(dāng)時的濕度、溫度、風(fēng)速的一些參數(shù)值。也是因為這種嚴謹?shù)膽B(tài)度,我國航母甲板焊接的合格率達到了97%以上。
話又說回來,焊接不管有如何先進的工藝,都難免會損傷鋼材強度,所以人們又在鋼材上動腦筋了!那就是想辦法把鋼材加工的更大一些,以減少焊縫,提升性能。
就以我國為例,我國的研發(fā)的5.5米特寬厚板軋機可以說就是為了生產(chǎn)航母鋼材而生的。這款軋機有著世界一流水平的軋制水平,可以軋制5.5米寬,40米以上長度的鋼材,而且其高達100000噸的下壓軋制力對加工一些特種鋼材也是游刃有余。我國第一艘航母所用的鋼材就是用這種超寬軋機生產(chǎn)出來的。
無論手工焊還是機器焊,首先將加熱鋼板加熱到很高的溫度,具體我忘了,大概一百多度,人趴在上面焊,想想就痛苦,焊完要全焊縫超聲波掃描和X光拍片,有一點加渣氣孔裂紋等,都要用碳棒槍劈掉,重新焊,一個點有問題,焊縫要劈至少20厘米,點越深,劈的越長,而且只能重新焊一次,否則整塊鋼板就會報廢,所以這都是頂級技術(shù)的師傅焊的,工資相當(dāng)高,我在民營船廠待過兩年,這類的師傅不知道能不能焊航母,但工資目前高于400一天!甚至更高
有人問,航母甲板又厚實又平整,是如何焊接或拼接到一塊并保證結(jié)實的?下面就來詳細介紹一下。 航母艦載機的起降甲板是整個航母戰(zhàn)斗力表現(xiàn)的核心因素,航母甲板的作業(yè)效率決定了一艘航母的作戰(zhàn)能力。航母起降甲板也是航母技術(shù)最重要的展示,不但能夠抗沖擊,還要具備耐海水鹽度腐蝕,艦載機起降尾焰炙烤的功能,同時還要具備防滑的表面處理,因此航母的飛行甲板屬于特殊的結(jié)構(gòu),采用多道工藝,而且是多層結(jié)構(gòu)。 航母甲板又厚實又平整,是如何焊接或拼接到一塊并保證結(jié)實的? (一)航母甲板的結(jié)構(gòu);航母甲板并非是一塊整體的鋼板,沒有這么大的制造設(shè)備,而是按照要求由一塊塊的專用鋼板進行拼接,有很多不規(guī)則的鋼板拼接而成。航母的飛行甲板的厚度達到幾十毫米,但這是整體的厚度,航母甲板并不是一層就這么厚。航母甲板的最底層背面要做隔熱處理,艦載機產(chǎn)生的尾焰不能把熱量傳導(dǎo)進甲板的下面,底層甲板還必須具備防水滲透功能,采用焊接工藝。飛行甲板層是以底層為基礎(chǔ)進行拼接的,采用焊接和鉚接工藝,其技術(shù)都是各國的保密范圍,其焊接工藝要求極高,采用機器焊接和人工焊接方式。航母甲板上有許多的開口,包括彈藥輸送升降口,洗消作業(yè)管道,噴淋管道及噴口,艦載機尾焰擋板的灑水降溫系統(tǒng),阻攔索系統(tǒng),阻攔網(wǎng)系統(tǒng)等等。因此,航母的飛行甲板不可能做到是一塊厚幾十毫米的整塊甲板,以上的這些管線就需要布置在底層基礎(chǔ)甲板和飛行甲板層之間。飛行甲板上面要作防腐防滑處理,這也是我們所知道的航母的甲板都非常的粗糙原因,而且還有各種管道的噴口,艦載機的系留裝置,排水裝置等等,因此,整個甲板的所用材料每一項都是高科技的,而且也是保密的。 航母甲板又厚實又平整,是如何焊接或拼接到一塊并保證結(jié)實的? (二)關(guān)于航母甲板的焊接問題,這個可是重中之重,也是一個國家造船技術(shù)的展示,總體而言,航母所用的鋼材決定了其焊接的難度。航母甲板的焊接并不是拿過來就用,而是要經(jīng)過鋼板的整形,打磨,使一塊鋼板平整度符合要求,還要對焊口做坡口處理,并對坡口打磨,航母用的鋼板都是具有很強屈服強度的特殊鋼材,普通的電氣焊是無法做到的,甲板的厚度也比較厚,而且需要上下焊接。目前的焊接工藝例如熔化極氬弧焊如果加大電流,能夠焊接厚度2厘米以上的鋼板,但這個厚度顯然對航母甲板有些牽強。二氧化碳氣體保護焊能夠焊接的厚度據(jù)說可以達到3厘米的厚度。這些技術(shù)是否能否用于航母甲板的焊接我們并不得而知,而且使用稀有氣體的成本也會很高。目前的電渣壓力焊的厚度能夠焊接的鋼板厚度達到了數(shù)十厘米的厚度。但這些技術(shù)能否對航母甲板的焊接有用,我們就不知道了,但有一點可以肯定,就是航母即然造出來了,技術(shù)自然是成熟了。
航母的甲板也是航母技術(shù)中一個重要的部分,不但能夠抗沖擊,還要具備耐海水鹽度腐蝕,艦載機起降尾焰炙烤的功能,同時還要具備防滑的表面處理,因此航母的飛行甲板屬于特殊的結(jié)構(gòu),采用多道工藝,而且是多層結(jié)構(gòu)。
航母甲板并非是一塊整體的鋼板,而是按照要求由一塊塊的專用鋼板進行拼接,有很多不規(guī)則的鋼板拼接而成。航母的飛行甲板的厚度達到35-50毫米,采用焊接和鉚接工藝,其技術(shù)都是各國的保密范圍,其焊接工藝要求極高,采用機器焊接和人工焊接方式。航母甲板上有許多的開口,包括彈藥輸送升降口,洗消作業(yè)管道,噴淋管道及噴口,艦載機尾焰擋板的灑水降溫系統(tǒng),阻攔索系統(tǒng),阻攔網(wǎng)系統(tǒng)等等。因此,航母的飛行甲板不可能做到是一塊厚幾十毫米的整塊甲板,以上的這些管線就需要布置在底層基礎(chǔ)甲板和飛行甲板層之間。飛行甲板上面要作防腐防滑處理,這也是我們所知道的航母的甲板都非常的粗糙原因,而且還有各種管道的噴口,艦載機的系留裝置,排水裝置等等,因此,整個甲板的所用材料每一項都是高科技的。
航母甲板的焊接問題,是一個國家造船技術(shù)的展示,總體而言,航母所用的鋼材決定了其焊接的難度。航母甲板的焊接并不是拿過來就用,而是要經(jīng)過鋼板的整形,打磨,使一塊鋼板平整度符合要求,還要對焊口做坡口處理,并對坡口打磨,航母用的鋼板都是具有很強屈服強度的特殊鋼材,普通的電氣焊是無法做到的,甲板的厚度也比較厚,而且需要上下焊接。目前的焊接工藝例如熔化極氬弧焊如果加大電流,能夠焊接厚度2厘米以上的鋼板,但這個厚度顯然對航母甲板有些牽強。二氧化碳氣體保護焊能夠焊接的厚度據(jù)說可以達到3厘米的厚度。目前的電渣壓力焊的厚度能夠焊接的鋼板厚度達到了數(shù)十厘米的厚度。
從航母甲板的功能及結(jié)構(gòu)來看,焊接技術(shù)并非是一個特性難題,目前的焊接技術(shù)完全可以支持焊接工藝的要求。而航母甲板的拼接焊接是整個甲板工藝的一部分,鉚接也是一項重要的工藝要求。甲板通常采用兩者結(jié)合的方法,這主要是甲板功能決定的。而涂在甲板表面的最后的工藝是防滑層以及特殊的涂料,這些涂料具備防腐、耐用、耐火焰炙烤的特點,即是航母甲板的使用層也是保護層。
很高興能夠看到和回答這個問題,作為一個問答愛好者,我每天都在關(guān)注各個方面的消息,每天收獲也蠻多的。下面我將根據(jù)自己的經(jīng)驗認真回答這個問題。
作為現(xiàn)代海軍的重要組成部分,航母的建造也能體現(xiàn)一個國家的軍事技術(shù)。下面就為大家簡單介紹一下航母厚厚的甲板是如何焊接的。
航空母艦的飛行甲板是一個巨大的不規(guī)則形狀,而且還切割了大面積的不規(guī)則開口。在這里我們需要特殊的材料來進行非常復(fù)雜的焊接和切割技術(shù)。要求精度很高。世界上經(jīng)常使用的激光切割技術(shù)根本就不好用,因為這不是普通的船用鋼。材料的厚度和硬度要高于一個數(shù)量級。在建造航母的過程中,材料的無縫爆破焊接也是不可缺少的。
焊接在船體建造中得到了廣泛的應(yīng)用,各種焊接技術(shù)已經(jīng)趨于完善和成熟。焊接工作量占船體建造總工作量的40%,焊接成本占船體建造成本的30%~50%。同時,焊接工藝可以擴大造船總量,縮短造船周期,穩(wěn)定焊接質(zhì)量,提高經(jīng)濟效益,降低勞動強度。
甲板的大小相當(dāng)于三個足球場的大小,所以焊接工作非常繁重。但焊接平面非常平整,容易實現(xiàn)自動焊接。另外,板材的厚度太高,增加了焊接的難度。綜合考慮,選擇窄間隙埋弧焊作為焊接方法。埋弧焊是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的焊接方法之一。也是窄間隙工藝中最成熟、最可靠、應(yīng)用最廣泛的焊接方法。
窄間隙埋弧焊是利用多層埋弧焊對接厚板的一種高效焊接方法。在焊接前,焊件沒有溝槽或只有一個小角度的溝槽,留下狹窄而深的間隙。窄間隙埋弧焊出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代,已在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用。其主要應(yīng)用領(lǐng)域是低合金鋼、厚壁容器等大型焊接結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的寬坡度埋弧焊相比,綜合效率可提高50%-80%,焊劑節(jié)省56%-64.7%。窄間隙埋弧焊中出現(xiàn)了各種單絲、雙絲、多絲的成套設(shè)備。主要用于水平或近水平位置的焊接,要求焊劑具有所需的載流能力和除渣效果,使焊縫具有相應(yīng)的力學(xué)性能。一般采用多層焊接。由于溝槽間的間隙較窄,層間除渣困難,必須研制合適的助焊劑。為便于除渣而研制的自除渣劑只能用于窄坡口的單道焊。
航母使用的技術(shù)是最先進的技術(shù)。即使是最細微的東西,往往也能凸顯出航母所使用的強大技術(shù)。但是這些看似不起眼的細節(jié)卻困擾著大多數(shù)國家,只有少數(shù)國家能夠完成制造。
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到底多厚?沒有潛艇固殼厚吧,人工焊較厚的鋼板是不可能做到的,都是自動焊車的功勞。
航空母艦的甲板采用機器焊接和人工焊接兩種。
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