修船企業(yè)建造大型塢門的工藝探討

林 隆

(上海船廠船舶有限公司，上海 202156)

近幾十年來，中國的船舶工業(yè)得到了跨越式發(fā)展，各大船舶企業(yè)的硬件設(shè)施更是得到了大規(guī)模的發(fā)展。到了2012年5萬噸級以上的船塢已接近200座，20萬噸級以上的大型船塢也達(dá)40余座。

在上海地區(qū)，結(jié)合船舶企業(yè)的搬遷外移，建造了多座大型船塢。由于當(dāng)時正處船舶業(yè)的牛市，船舶行業(yè)顧客盈門，造船企業(yè)已無暇顧及大型船塢塢門的建造工程，這些大型塢門的建造工程很多都交給了修船企業(yè)來承接。

2006年～2009年，上海船廠船舶有限公司(以下簡稱上海船廠)修船事業(yè)部先后承接了3座大型塢門的建造工程。本文以其中之一的上海船廠港池塢門為例，就該大型塢門的高質(zhì)量建造進(jìn)行工藝探討。

1 港池塢門的主要技術(shù)參數(shù)、構(gòu)造和作用

1.1 主要技術(shù)參數(shù)

1)港池塢門的主尺度:112.6 m(長)×12.8 m(寬) ×13.3 m(高)。

2)鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備總質(zhì)量:2 937 t。

3)固定壓載:6 163 t。

4)輕載吃水:6.4 m。

5)輕載排水量:9 153 m3。

6)起浮時間要求:約50 min。

7)建造總價:約5 500萬元人民幣。

1.2 構(gòu)造和作用

港池塢門采用了浮箱式結(jié)構(gòu)，是上海船廠大型船塢新建的擋水設(shè)備，外形為長方形箱體。其鋼板材質(zhì)為Q235A、Q235B。浮箱式塢門主要由門體結(jié)構(gòu)、排水系統(tǒng)、壓載系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)和止水裝置等組成。浮箱式塢門由上、中、下3層甲板和底板組成，把該塢門分成3個部分。

上層中間部分是8個潮汐艙，每個潮汐艙兩邊各有2根DN 450的彎管與外界連通，彎管上裝有電動蝶閥，上層的兩端部分為4個壓載水艙。

中層的中間部分是機(jī)艙，內(nèi)設(shè)水泵、排污泵、船用軸流風(fēng)機(jī)、向塢內(nèi)注水的10根D1 400水管。每根D1 400管中設(shè)有2個伸縮電動蝶閥，操作臺設(shè)在機(jī)艙的中間，中層的兩端部分是2個大容量壓載水艙，與上層的壓載水艙連通。

下層是固定壓載艙。中間部分用密度為不小于3.8 t/m3的重骨料砼澆灌，并且放置密度不小于4 t/m3的調(diào)節(jié)用預(yù)制重骨料混凝土壓載塊，外側(cè)的兩端的艙室是集水艙，每端設(shè)有2個電動蝶閥與外界相通。

止水裝置是浮箱式塢門的重要附件，采用了抗壓強(qiáng)度高、耐腐蝕壽命長的工程塑料合金作為承壓墊。

管路系統(tǒng)由4臺大功率排水泵、2臺排污泵、1臺潛水泵，20個D1 400的電動蝶閥、18臺軸流風(fēng)機(jī)和通氣管、壓載水艙的進(jìn)水閥、潮汐水艙閥門及管路組成。

2 港池塢門的建造方法

由于該塢門的建造是在不影響上海船廠在建船舶建造周期的情況下進(jìn)行的，因此不可能在船臺上整體建造。且由于該工程是修船事業(yè)部負(fù)責(zé)建造，所以必須考慮修船碼頭門吊的起重能力 (40 t門吊2臺、32 t門吊1臺)。

因此在2008年11月23日該項工程啟動之后，即與負(fù)責(zé)該工程技術(shù)設(shè)計的公司設(shè)計所討論研究，確定了建造方案。

1)把該塢門分成3層，共分42個分段進(jìn)行建造。

2)完成分段的涂裝工程之后，將42個分段在造船船臺附近的施工區(qū)域組合成20個中組分段。

3)完成20個中組分段后，在船臺尾部兩側(cè)搭載成A、B 2個總段 (不影響船臺在建的船舶)。

4)A、B 2個總段完成后，在適當(dāng)?shù)某备呦麓蜷_船臺防汛門，出船臺下水。

5)下水后的A、B 2個總段經(jīng)過壓載調(diào)配后，進(jìn)修船事業(yè)部的海華號浮船塢進(jìn)行塢內(nèi)總段大合龍，完成港池塢門的整體鋼結(jié)構(gòu)工程。

6)塢內(nèi)工程完成之后，出塢靠修船碼頭，澆灌固定壓載、安裝各類管系、設(shè)備并進(jìn)行調(diào)試、完成傾斜試驗(yàn)以及沉浮試驗(yàn)之后，交付使用。

3 港池塢門建造的工藝關(guān)鍵點(diǎn)

在上述港池塢門的技術(shù)數(shù)據(jù)及構(gòu)造介紹中，可以清楚地看出，該塢門在其外形制造中并沒有任何復(fù)雜的曲線和難度。但受制于修船門機(jī)起重能力和制造場地的限制，以及港池塢門制造的高精度要求，例如:安裝承壓墊處和止水裝置的部位，面板(外板)的平整度≤±4 mm;塢門的長度、寬度、高度誤差均應(yīng)≤標(biāo)準(zhǔn)尺寸的1/1000;塢門四角最大不平度應(yīng)≤5 mm等，特別是安裝止水裝置112.6 m(長)×13.1 m(高)的平整度要求遠(yuǎn)高于造船行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。因此，整個建造工程由此產(chǎn)生了如下的工藝關(guān)鍵點(diǎn)。

3.1 分段制造中超重的工藝關(guān)鍵點(diǎn)

經(jīng)計算，42個分段細(xì)分為:44.6 t×10個分段;54.9 t×4個分段;57 t×11個分段;61 t×1個分段;65 t×10個分段;74 t×6個分段?？梢钥闯?，42個分段在完成制造移位時均需采用2臺門機(jī)抬吊的方案，因此需根據(jù)每個分段的重量和重心計算作出抬吊耳攀位置工藝圖，并采取相應(yīng)的質(zhì)量檢驗(yàn)手段，且門機(jī)抬吊方案均需按公司安全規(guī)定進(jìn)行申報和總師室簽字確認(rèn)。

3.2 塢門建造精度控制的工藝關(guān)鍵點(diǎn)

受起重條件的限制，不得已將塢門分為42個分段建造，但這些分段的累積誤差會造成整個塢門精度尺寸超差。因此，必須對每個分段的建造、20個中組分段的合成、2個總段的搭載以及最終A、B 2個總段塢內(nèi)大合龍，進(jìn)行尺寸精度控制。使用了修船事業(yè)部所擁有的全部測量儀器進(jìn)行測量和監(jiān)控。

1)激光水平儀:進(jìn)行胎架望光，甲板的定位。

2)激光掃平儀:平整度。

3)投線儀:垂直度、平整度及三維測量。

4)激光經(jīng)緯儀:測量垂直度、直線度、平面度。

5)激光測距儀:測量外形尺寸，并對每個過程進(jìn)行記錄，填寫精度測量表。

任何超差都必須得到糾正，從而確保塢門總體的精度要求。

3.3 固定壓載密度控制的工藝關(guān)鍵點(diǎn)

6 163 t的固定壓載的灌注是一個很重要的工程，如果壓載的密度不對，由于數(shù)量很大將失去對固定壓載總質(zhì)量的控制，從而影響塢門的使用功能。因此須對固定壓載工程承包方的送審樣品進(jìn)行多次稱重和修正，對固定壓載的原材料進(jìn)行不間斷、不定期的抽查和檢驗(yàn)，固定壓載的密度必須達(dá)到≥3.8 t/m3。由于高度重視和措施到位，最后根據(jù)塢門水尺的測量計算，使固定壓載在規(guī)定的空間達(dá)到了核定的質(zhì)量。

3.4 A、B 2個總段下水前的工藝關(guān)鍵點(diǎn)

A、B 2個總段在船臺尾部兩側(cè)搭載完成后，此時A段長度為55.69 m，B段長度為56.91 m，在各項測量尺寸的精度均在允許范圍內(nèi)之后，采取了如下工藝步驟。

1)對A、B 2個總段下水時的浮態(tài)進(jìn)行計算，并根據(jù)“下水估算書”的要求，設(shè)計和安裝臨時艙壁，形成封閉的浮體。

2)按要求劃出A、B 2個總段的吃水水尺。

3)在A、B 2個總段上安裝定位臨時帶纜樁。

4)為考慮下一步的塢內(nèi)大合龍，按圖紙及進(jìn)塢合龍塢墩布置圖，在2總段大接頭處的底板部半圓鋼不進(jìn)行安裝，等塢內(nèi)大合龍后再行安裝。

在一切準(zhǔn)備工作就緒之后，A、B 2個總段順利下水，見圖1。

圖1 A、B 2個總段下水后的漂浮狀態(tài)圖

3.5 A、B 2個總段塢內(nèi)大合龍的工藝關(guān)鍵點(diǎn)

在浮船塢內(nèi)進(jìn)行塢門的大合龍，是大型塢門建造很關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)，大合龍的精度控制直接影響到塢門最終質(zhì)量優(yōu)劣的結(jié)果，且修船塢的塢期安排也相當(dāng)緊湊，不可能給予太多的時間進(jìn)行，因此必須對塢門大合龍在進(jìn)塢前進(jìn)行周密、細(xì)致的工藝策劃。

1)確定本次大合龍采用創(chuàng)新的一次性合龍工藝方案 (前2座塢門均采用二次進(jìn)塢方案)，意在直接減少生產(chǎn)成本、縮短塢期。即利用A、B 2個總段的吃水差來進(jìn)行:當(dāng)2個總段船臺下水之后，在碼頭上對A總段進(jìn)行固定壓載 (566 t)的灌注，使A總段與B總段形成0.8 m的吃水差，并放置一定量的壓載鐵來調(diào)節(jié)兩總段的縱傾和橫傾，保持A、B 2個總段都處于水平狀態(tài)。

2)進(jìn)塢前，制作A、B 2個總段大合龍塢墩布置圖，并對浮船塢的塢墩用激光水平儀進(jìn)行調(diào)整，使所用的塢墩都處于同一平面狀態(tài)。

3)根據(jù)計算所得出的2個總段吃水深度，設(shè)計并作出定位銷和定位板的安裝位置圖。確定定位板的高度和位置 (分別安裝于A、B 2個總段外板上)，同時給予三角板的加強(qiáng)。確定定位銷的高度和位置 (均安裝于浮船塢的抬船甲板)。上述工作十分重要，將直接決定塢門大合龍的成敗，只有準(zhǔn)確按圖施工，才能確保2個總段的精確合龍，見圖2。

4)塢內(nèi)大合龍的實(shí)施和結(jié)果。

圖2 定位板和定位銷安裝位置圖

(1)實(shí)施。大合龍的當(dāng)天，沉塢之后，先將A總段進(jìn)入塢內(nèi)指定位置，并使其定位板孔套入定位銷后，抬塢使A總段坐穩(wěn)在塢墩上，再將B總段引入塢內(nèi)，使其的定位板孔套入定位銷，然后整體抬塢，順利完成了A、B 2個總段在浮船塢內(nèi)的一次性大合龍。

(2)結(jié)果。由于事前的周密計算和細(xì)致的工藝策劃，在抬塢工作結(jié)束之后，經(jīng)過準(zhǔn)確的精度測量，各相關(guān)尺寸數(shù)據(jù)完全達(dá)到理想狀態(tài)。

3.6 塢門止水面精度控制的工藝關(guān)鍵點(diǎn)

此港池塢門止水密封面的設(shè)計為雙面，即當(dāng)一面止水密封失效時，可換用另一面繼續(xù)使用。止水面精度控制是塢門建造中最為重要的關(guān)鍵點(diǎn)。

塢門的止水密封面為112.6 m(長)×13.1 m(高)，按照設(shè)計要求，它的平整度必須≤±4 mm，這個精度要求很高，采取的工藝步驟如下。

1)嚴(yán)格控制止水密封面處鋼結(jié)構(gòu)制造時的平面誤差，特別是A、B 2個總段合龍時的精度控制，此時的平面誤差必須控制在≤±6 mm。

2)在進(jìn)行止水密封面施工時，除了平面的精度，還須考慮該平面與塢門底面的垂直關(guān)系，我們除了采用激光經(jīng)緯儀進(jìn)行測量外，還采用了最為直觀和實(shí)用的拉鋼絲線的方法，在滿足垂直度的基礎(chǔ)上，對止水密封面每隔0.5 m進(jìn)行測量，并將尺寸歸納和制成精度測量表。

3)根據(jù)測量表的數(shù)據(jù)，確定每處的調(diào)整值，在止水密封面的后部——工程塑料板處墊入橡皮墊進(jìn)行調(diào)整。該方法有效且達(dá)到了止水密封平面的精度要求，為此后的塢門一次性關(guān)閉成功提供了關(guān)鍵的保證。

3.7 各類技術(shù)文件制定的工藝關(guān)鍵點(diǎn)

任何一個較大型的建造工程，除了技術(shù)圖紙和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之外，一定要有各類技術(shù)文件對工程進(jìn)行指導(dǎo)和規(guī)范。在這次大型塢門建造工程中，我們先后制定了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囄募肀ＷC高質(zhì)量完成該工程的建造:港池塢門船臺總段合龍工藝;港池塢門A、B總段下水估算書;港池塢門浮塢內(nèi)大合龍工藝;港池塢門止水裝置安裝工藝;港池塢門傾斜試驗(yàn)大綱;港池塢門沉浮試驗(yàn)大綱;港池塢門操作說明書。

4 港池塢門建造完成的時間節(jié)點(diǎn)

1)2008年11月23日，工程立項 (開始技術(shù)設(shè)計和材料采購)。

2)2008年12月9日，42個分段開工制作。

3)2009年3月15日，20個組立分段完成并開始上船臺，合龍為A、B 2個總段。

4)2009年4月9日，A、B 2個總段完成由船臺下水，并拖至修船碼頭。

5)2009年5月15日上午進(jìn)海華浮船塢，A、B 2個總段合龍開始。

6)2009年5月30日中午，港池塢門完成塢內(nèi)合龍出海華浮船塢，拖至修船碼頭。

7)2009年6月23日，塢門在完成設(shè)備的安裝調(diào)試和固定壓載之后，在修船碼頭上進(jìn)行傾斜試驗(yàn)。

8)2009年6月30日，塢門在修船碼頭進(jìn)行沉塢試驗(yàn)。

9)2009年7月15日，塢門在港池門坎上進(jìn)行關(guān)閉。

該工程從2008年11月23日立項至2009年7月15日塢門關(guān)閉，歷時232天。

5 結(jié)束語

2009年7月15日，港池一次性成功關(guān)上塢門，滴水不漏，完全符合設(shè)計要求，并在以后無數(shù)次的開閉塢門的操作中，均達(dá)到高質(zhì)量的狀態(tài)。

上海船廠修船事業(yè)部利用修船的設(shè)備和合理的建造方案，建造了高質(zhì)量的塢門。這其中，緊緊抓住工藝關(guān)鍵點(diǎn)，最大程度地利用現(xiàn)有設(shè)備和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度起到了重要作用，各個工序的精度控制，一次性的塢內(nèi)大合龍，也為修船企業(yè)在承接加長型改裝船奠定了基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)。港池塢門將為船舶建造服務(wù)很多年，它見證了修船企業(yè)對質(zhì)量控制的整個過程，并將激勵修船人更加努力地創(chuàng)新、發(fā)展。