尽管我们生活在21世纪,任何大型金属结构的要害仍然是位于结构的连接点!无论是船、飞机、车辆还是火箭都是如此。两张连接起来的板子不可能强于一张一次性合成的板子。
关于焊接:(1)保守为上,你不能完全相信现场的焊接结果。(2)即使焊接材料比母材料强,交界线上的母材料在焊接后依然会弱化。切记!
自从19世纪的欧美人开始用钢铁制造船体后,船舶制造的历史中总共出现过两种板块连接方法:
1. 焊接(welded)基本上是当今船舶业唯一使用的部件/模块连接方法(完全替代了铆接riveted),同时也用于陆地建筑。相比铆接(riveted),焊接的优点是速度快,现代焊接技术质量也更加可靠。相比螺栓(bolted)连接,焊接的优点是不渗水,其过程会将焊接部位完全封死。焊接的缺点是不易拆,拆除时必须炸掉或者切掉,损坏原材料的重用性。焊接方法存在许多种,其中包括:SMAW, GTAW, GMAW, FCAW, SAW, ESW。在造船业,当今最普遍的焊接方式是電弧焊。
(上图是激光焊LBW的原理)
2. 铆接(riveted)在二战之前的船舶建造上普遍应用,现在已经过时了。在二战之前的船舶建造中,铆钉塞进孔的时候是热的发光的,处于半熔化状态(比较软),塞进孔里之后会迅速把孔里的空隙都堵住。因此,铆接(riveted)不渗水,而螺栓连接(bolted)会渗水。尽管在船舶业淘汰,现代飞机制造依然在使用铆接,但是现代飞机的铆接与二战前的船舶铆接有很大区别。由于需要减轻空重,飞机材料大部分采用的是铝(aluminum)和复合材料(composites)。铝不容易焊接,而复合材料不能焊接。考虑飞机也必须得防水,铆接是飞机建造的最佳选择。怕离题,回到船:
铆接为什么被船舶业淘汰呢?除了建造速度慢以外,二战前的铆接(riveted)船体结构可以比喻成一块苏打饼干,而以现代焊接(welded)技术建造的新泰坦尼克号可以被比喻成一块橡皮泥。
(手不是我的)
电影《泰坦尼克》和《从海底出击》里铆钉在极强的水压下从钢板里弹出来的剧情是不会在现代船只上发生的(因为现在不用铆钉了)!简单说,以现代技术焊接的船体更靠谱。
当然,还存在第三种钢铁结构连接方法,那就是螺栓连接(bolted)。由于容易渗水和渗水后导致的生锈,螺栓连接(bolted)仅用于“非船体”部件,例如船上/海洋平台上的起重机等外加设施。螺栓连接(bolted)大多只用于陆地建筑(楼房、桥梁、起重机、船舶/海洋平台甲板上安装的设施)。螺栓连接的结构容易拆,但是不防渗水,螺栓本身也容易生锈(水可以堆积在螺栓的槽里)。
今天大家所能见到的大型船舶建造方式是将船体模块/分段化,然后在干船坞或者地面上像搭积木一样将船体组装起来。中国大陆地区对“模块”的行内称呼是“分段”:
当然,船体的模块化制造实际上是在第二次世界大战的紧急战争需求下逼出来的建造方式,直到二战结束后模块化建造才被全世界通用。最早的木制船和钢铁船都是以效率较低的“顺着龙骨向上搭”模式建造出来的。