Способы соединения частей корпуса

Корпус судна и различные судовые конструкции в процессе постройки собирают из отдельных листов, профильной и полосовой стали, поковок и отливок. При этом отдельные элементы конструкции соединяют между собой, обеспечивая необходимую прочность и плотность. Соединения листов наружной обшивки, палубы и переборок должны, кроме прочности, обеспечивать плотность — водонепроницаемость, а корпуса судов — нефте- и бензонепроницаемость.

Соединения деталей бывают сварными, заклепочными, клеевыми, резьбовыми и др. Ниже приводятся наиболее распространенные способы соединения деталей корпусных конструкций, область их применения, особенности выполнения, основные преимущества и недостатки.

Сварные соединения (рис. 5) являются преобладающим типом соединения стальных конструкций в судостроении; выполняют дуговой сваркой (ручной, полуавтоматической, автоматической).


Рис. 5. Сварные соединения:
а — стыковое, б — тавровое, в — угловое, г — нахлесточное

Наилучшие результаты по производительности труда и качеству сварного шва обеспечивает автоматическая сварка, выполняемая специальными сварочными аппаратами — автоматами. Головка аппарата автоматически зажигает дугу, поддерживает постоянными ее длину и горение, автоматически подает электродную проволоку и перемещает ее вдоль или поперек шва, заполняя шов расплавленным металлом. Автоматическую сварку выполняют под слоем флюса, подаваемого в зону сварки, для предохранения металла от окисления и обеспечения прогрева соединения, а также для улучшения механических свойств наплавленного металла.

Наряду с дуговой автоматической сваркой под флюсом применяют сварку в углекислом газе и аргонодуговую сварку.

При сварке отдельных узлов и полотнищ из листовой стали, секций корпуса судна, фундаментов, труб, набора к полотнищам и др. вид дуговой сварки выбирают в соответствии с разработанным «Технологическим процессом производства сварочных работ».

В зависимости от толщины металла детали сваривают без разделки или с разделкой их кромок. Разделка представляет собой косую строжку кромки листа под углом 30°; обеспечивает лучший провар металла и соответственно лучшую прочность соединения. Разделка кромок обязательна & прочноплотных соединениях при толщине свариваемого металла более 6 мм. Для листов толщиной 6—12 мм делают односторонний скос кромок, а для листов толщиной 12—40 мм—двусторонний скос. Основные типы и конструктивные элементы сварных швов для дуговой сварки и типы электродов регламентируются ГОСТом.

По положению в пространстве сварные швы делят на нижние, при которых металл наплавляется с верхней стороны; горизонтальные, при которых плоскость свариваемых листов вертикальна, а сам шов горизонтальный; вертикальные, при которых сварной шов расположен вертикально в отвесной плоскости; потолочные, или верхние швы (при сварке шва снизу сварного соединения).

По протяженности сварные швы (рис. 6) делят на сплошные (а), прерывистые (б), точечные (в). Прерывистые двусторонние швы бывают шахматные (г) и цепные (д).


Рис. 6. Сварные швы:
а — сплошной, б — прерывистый, в — точечный, г — прерывистый шахматный, д — прерывистый цепной

Контроль качества сварных швов, в которых могут быть: непровары, шлаковые включения, трещины, раковины и другие дефекты, осуществляют внешним осмотром и дефектоскопами. Выборочным порядком швы просвечивают рентгеновскими или ү-лучами, проверяют ультразвуковыми или магнитными дефектоскопами.

Испытание сварных швов на плотность производят струей воды под давлением или промазкой швов керосином (с внутренней стороны корпуса) и меловым раствором (снаружи). При неплотности шва керосин легко проникает в микротрещины и оставляет пятна на меловом покрытии; в ряде случаев сварные швы испытывают сжатым воздухом, направляя струю воздуха на швы внутри корпуса. Предварительно швы снаружи корпуса покрывают мыльным раствором. При неплотности на наружной поверхности шва появляются пузыри. Испытания сварных швов производят также заполнением отсеков корпуса водой.

Соединение деталей корпусных конструкций сваркой позволило: уменьшить массу сварных конструкций (корпуса сварных судов легче клепаных на 15—20%), улучшить непроницаемость корпусных соединений, сократить сроки постройки судов, удешевить стоимость постройки, улучшить условия для ремонта корпусных конструкций.

Заклепочные соединения применяют при постройке судов из дюралюминия и других легких сплавов, а также для соединения стенок легких стальных надстроек и рубок с комингсом на палубе.

Детали корпуса склепывают внакрой или встык с помощью заклепок — цилиндрических стержней с головками различной формы (рис. 7): конической, полукруглой, полупотайной и потайной.


Рис. 7. Типы заклепок с головками различной формы:
а — конической, б — полукруглой, в — полупотайной, г — потайной

Рис. 8. Типы клепаных швов:
а — соединение внакрой, б — соединение внакрой с фланжировкой, в — соединение с одной накладкой, г — соединение с двумя накладками

Заклепки изготовляют из того же материала, что и соединяемые части конструкции корпуса; материал заклепок должен обладать большой вязкостью.

Соединения внакрой (рис. 8, а) выполняют наложением кромок листов друг на друга или специальной гибкой кромки, называемой фланжировкой кромки одного из склепываемых листов (рис. 8,6). При соединении встык применяют накладки из полос: односторонние (рис. 8, в) или двусторонние (рис. 8,г).

По количеству рядов заклепок швы делят на одно-, двух- и трехрядные. Заклепки при двух- и трехрядных швах могут располагаться в шахматном или цепном порядке.

Расстояние между центрами заклепок, измеренное по направлению шва, называют шагом. Шаг заклепок, их диаметр, а также и число рядов (в зависимости от необходимой плотности шва) устанавливают в зависимости от характера и назначения шва.

Клепка бывает холодная или горячая. Холодную клепку применяют при постройке судов из легких сплавов, а также для соединения стальных листов малых толщин с помощью очень «мягких» заклепок малого диаметра (до 12—13 мм). Соединения крупных деталей проводят заклепками, нагретыми до 1000—1100° С (горячая клепка).

К преимуществам заклепочных соединений можно отнести: отсутствие коробления конструкций и остаточных напряжений в швах; наличие некоторой податливости соединения, способствующей перераспределению напряжений по металлу конструкции, что препятствует появлению трещин.

Недостатки: большая трудоемкость выполнения соединений, увеличение массы судовой конструкции за счет выступающих головок заклепок, накладных планок и перекроя листов, недостаточная плотность соединения (при расшатывании заклепок появляется течь).