液化乙烯船典型鞍座精度控制

張新波

摘 要：本文以我司36 000 m3液化乙烯船為研究目標(biāo)船，通過對(duì)鞍座補(bǔ)償量加放技術(shù)、鞍座精度測(cè)量技術(shù)、鞍座現(xiàn)場(chǎng)建造精度控制等3個(gè)方面進(jìn)行研究，系統(tǒng)性的介紹了液化乙烯船鞍座的精度管理與過程控制技術(shù)與方法。

關(guān)鍵詞：鞍座；精度；管理

中圖分類號(hào)：U671.16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Precision Control for Typical Saddle of Liquefied Ethylene Ship

ZHANG Xinbo

（ Yangzhou Dayang Shipbuilding Co.， Ltd. Yangzhou 225107 ）

Abstract： This paper expounds the precision management and process control techniques of saddle for the 36000 cubic meters liquefied ethylene ship， including the amount of compensation to be set for the saddle， saddle precision measurement technology and saddle manufacture accuracy control.

Key words： Saddle； Accuracy； Management

1 前言

液化乙烯船要求船舶使用壽命40年以上，由于該類船的船體結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，并且主體構(gòu)件較薄，所以對(duì)船體的結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度提出了極高的要求，且在下料、加工、裝配、焊接、運(yùn)輸?shù)冗^程中和常規(guī)船舶相比更容易產(chǎn)生變形。與此同時(shí)，液化乙烯液罐、燃料灌、液貨系統(tǒng)的安裝要求較高，特別是液貨艙區(qū)域的結(jié)構(gòu)精度關(guān)系到貨艙圍護(hù)系統(tǒng)的質(zhì)量。液罐外包裹的絕緣材料對(duì)貨艙內(nèi)表面的艙室尺寸和結(jié)構(gòu)的平整度的要求非常高，因此該類船舶建造的精度控制要求也非常高。對(duì)于大直徑、長(zhǎng)跨度的鞍座，支撐著整個(gè)液罐，對(duì)其進(jìn)行精度控制的研究顯得尤為重要。

2 船舶簡(jiǎn)介

本文以德國(guó)船東公司承建的36 000 m3液化乙烯船為目標(biāo)船型，其為單槳帶首樓的全冷凍/半壓縮的液化乙烯氣體運(yùn)輸船，具體性能參數(shù)見表1。

36 000 m3液化乙烯船有3個(gè)液罐貨艙，液罐為三聯(lián)式，在船長(zhǎng)方向共設(shè)置了6個(gè)液罐鞍座，見圖1。

鞍座結(jié)構(gòu)，依照分段劃分為雙層底部分和舷側(cè)部分。他們主要由三部分結(jié)構(gòu)構(gòu)成：和液罐接觸的鞍座面板；鞍座腹板；鞍座的支撐肘板。

3 鞍座補(bǔ)償量加放

考慮到液罐安裝的精度要求，全船鞍座的面板均為船塢散裝件，腹板為分段階段安裝，并且腹板與面板的連接處加放了50 mm的余量，鞍座肘板上邊緣同樣加放50 mm的余量。

鞍座補(bǔ)償量需按照船舶生產(chǎn)七個(gè)制造級(jí)分別計(jì)算，并于與精度控制階段相對(duì)應(yīng)，其計(jì)算方法參考《船體工藝手冊(cè)》及焊接經(jīng)驗(yàn)公式：

（1）焊縫縱向焊接收縮量

焊縫的縱向收縮量按下式計(jì)算：

（1）

（2）

式中：Δ——焊縫的縱向收縮量，cm；

Δ——構(gòu)件截面的單位縱向收縮量，cm；

l ——焊縫長(zhǎng)度，cm；

F——構(gòu)件橫截面面積，cm2；

V——焊縫的縱向收縮單位體積，cm3。

（對(duì)單條焊縫） （3）

（對(duì)雙面單層角焊縫的T形梁）（4）

（5）

式中：qn——線能量，cal/cm；

η——焊接電弧的熱利用系數(shù)；

q——焊接電弧的有效熱功率，cal/s；

V——焊接速度，cm/s。

（2）焊縫橫向焊接收縮量計(jì)算

焊縫的橫向收縮量，按下式計(jì)算：

Δb=1.01e0.046 4δ （對(duì)對(duì)接焊縫） （6）

Δb=-0.001 7δ2+0.023δ+0.843 3（對(duì)角接焊縫）（7）

式中：Δb——焊縫橫向收縮量，mm；

δ——焊接件板厚，cm；

e=2.718 281 828。

例：以鞍座焊縫縱向焊接收縮量計(jì)算為例，貨艙區(qū)域肋距700 mm，板厚10 mm，焊接電流400 A，電壓30 V，焊接電弧的熱利用系數(shù)η= 0.8，焊接速度0.12cm/s。代入上述公式得：

線能量 = 1.92x104 cal/cm

縱向收縮單位體積V1= 3.6 x 10-6qn=6.912x10-2cm3

構(gòu)件橫截面積F=70 cm2

單位縱向收縮量 =0.987x10-3

則每檔肋距焊縫縱向收縮量Δl = 0.987x10-3 x700 = 0.69 mm；

因此，根據(jù)計(jì)算結(jié)果：鞍座角焊縫縱向按0.7mm/LS加放；鞍座腹板在分段接縫處加放13 mm焊接收縮量；鞍座腹板與中縱桁連接處不加放焊接收縮量；鞍座腹板與貨艙內(nèi)地板連接處不加放焊接收縮量；鞍座面板在分段接縫處加放13 mm焊接收縮量；肘板和內(nèi)地板接縫處以及于腹板的接縫處均不加放焊接收縮量。

4 鞍座精度測(cè)量技術(shù)

隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，一些數(shù)字化測(cè)量工具逐漸被應(yīng)用到造船工業(yè)之中，包括：激光干涉儀、全站儀等。表2為鞍座在各個(gè)施工階段的精度測(cè)量方法.

5 鞍座現(xiàn)場(chǎng)建造精度控制

考慮液罐安裝的精度要求，鞍座的腹板及肘板在分段階段安裝，因此需重點(diǎn)控制安裝尺寸?？偨M或搭載過程中，重點(diǎn)控制鞍座間距及鞍座腹板橫截面同曲度。endprint

5.1雙層底鞍座精度控制

（1）確認(rèn)鞍座腹板零件的平整度，如平整度不良應(yīng)先火工或機(jī)械矯平；

（2）對(duì)左腹板噴墨線中心線、肘板位置線進(jìn)行檢查確認(rèn)，對(duì)超差位置進(jìn)行修正；

（3）繪制腹板下口的正作位置線，同時(shí)用作部件制作的校直線，并向上作出100 M.K 洋沖標(biāo)記；

（4）肘板裝配時(shí)嚴(yán)格控制上口端差在-2～0 mm；并用角尺保證肘板與腹板垂直度，角尺與構(gòu)件間隙控制在1 mm；

（5）一側(cè)肘板安裝完成后，翻身在另一側(cè)以中心線/靠中的第一個(gè)肘板劃線為基準(zhǔn)進(jìn)行二次劃線（誤差1 mm內(nèi)），然后重復(fù)（2）內(nèi)容；

（6）肘板與面板的角焊縫按照焊接工藝施焊，肘板與腹板的角接縫焊接保留，分段階段安裝時(shí)根據(jù)裝配情況進(jìn)行裝焊；

（7）兩側(cè)肘板裝焊完成后，粉線檢查腹板上、下口直線度、平直度，以及首尾端肘板上口與腹板的斷差情況，對(duì)于直線度、平整度、斷差不良位置進(jìn)行矯正；

（8）安裝面板時(shí)，需檢查鞍座面板與腹板的垂直度及吻合度，間隙超差位置按照腹板線型進(jìn)行矯正，注意面板與腹板間斷差，面板中心線與腹板中心線重合度，焊接結(jié)束后進(jìn)行火工矯正作業(yè)，保證面板的平面度；

（9）鞍座部件完工后對(duì)鞍座進(jìn)行相應(yīng)的加強(qiáng)，以保證鞍座的開口尺寸及直線度。

5.2 舷側(cè)部位鞍座精度控制

（1）確認(rèn)腹板各零件的平整度，如平整度不良應(yīng)先火工或機(jī)械矯平；

根據(jù)100 M.K對(duì)鞍座各腹板構(gòu)件進(jìn)行拼板，根據(jù)零件校直線檢驗(yàn)腹板拼板的平整度，同時(shí)注意腹板拼板的斷差控制；

（2）拼板焊接時(shí)按照焊接工藝要求施工，完工后進(jìn)行直線度及平整度確認(rèn)及誤差矯正工作，有效控制焊接變形；

（3）對(duì)腹板上的構(gòu)架安裝噴粉線精度進(jìn)行檢查確認(rèn)，超差噴粉線進(jìn)行二次劃線；

（4）肘板裝配時(shí)嚴(yán)格控制下口端差在-1～0 mm內(nèi)，并用角尺保證肘板與腹板垂直度，角尺與構(gòu)件間隙控制在1 mm；

（5）一側(cè)肘板安裝完成后，翻身在另一側(cè)以靠中的第一個(gè)肘板劃線為基準(zhǔn)進(jìn)行二次劃線（誤差1 mm內(nèi)）；

（6）肘板與面板的角焊縫按照焊接工藝施焊，肘板與腹板的角接縫焊接保留，分段階段安裝時(shí)候根據(jù)裝配情況進(jìn)行裝焊；

（7）兩側(cè)肘板裝焊完成后，粉線檢查腹板上、下口直線度、平直度，以及首尾端肘板下口與腹板的斷差情況，對(duì)于直線度、平整度、斷差不良位置進(jìn)行矯正；

（8）鞍座部件完工后對(duì)鞍座進(jìn)行相應(yīng)的加強(qiáng)，以保證鞍座的開口尺寸及直線度。

6 結(jié)束語(yǔ)

船舶精度控制是一門綜合性技術(shù)，它包含了整個(gè)造船技術(shù)以及大量的精度管理流程。船舶精度控制涉及廣泛，項(xiàng)目管理非常復(fù)雜，其精度控制技術(shù)直接決定了產(chǎn)品的質(zhì)量。所以船舶建造精度控制技術(shù)有著很高的研究?jī)r(jià)值，這是解決中國(guó)造船業(yè)跨越式發(fā)展的一個(gè)重要課題，也是一個(gè)需要長(zhǎng)期研究的項(xiàng)目。

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