錨鏈筒、錨臺(tái)和錨唇的一體化安裝工藝要點(diǎn)

(江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司，上海 201913)

錨系安裝分離式安裝方法，指在船體分段建造中，先安裝錨鏈筒，再安裝錨臺(tái)，最后安裝錨唇。通過(guò)工藝細(xì)化[1-4]和精度過(guò)程管理[5-7]使得錨系安裝水平得到較大提升。但依然存在安裝過(guò)程繁瑣、精度控制復(fù)雜導(dǎo)致施工周期長(zhǎng)、質(zhì)量不宜保證等問(wèn)題，已無(wú)法滿足進(jìn)一步縮短建造周期、降低生產(chǎn)成本的迫切需求。錨鏈筒錨臺(tái)錨唇一體化安裝工藝是解決這些問(wèn)題的有效途徑。一體化安裝是相對(duì)分離式安裝而言，即先將錨鏈筒、錨臺(tái)和錨唇組裝成一個(gè)完整的“中間產(chǎn)品”[8]，再吊上分段安裝的過(guò)程。

錨系統(tǒng)布置見(jiàn)圖1。

圖1 錨系統(tǒng)布置示意

較分離式，一體化安裝首先通過(guò)錨鏈筒、錨臺(tái)和錨唇先行完成組裝，組合件安裝一次定位。工序前移疊加工藝優(yōu)化，正式的安裝步驟由分離式的24個(gè)下降到14個(gè)，人力、場(chǎng)地和吊車等資源占用少了，建造成本自然而然就下降。此外，組合件獨(dú)立制造，錨鏈筒與錨臺(tái)和錨臺(tái)與錨唇定位、焊接工序提前，定位精度、焊接質(zhì)量也更容易控制，這也是一體化安裝的一大優(yōu)勢(shì)。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，具體分析一體化安裝工藝要點(diǎn)。

1 一體化安裝前提條件

1.1 優(yōu)化的焊接節(jié)點(diǎn)

一般地，錨鏈筒、錨臺(tái)和錨唇彼此之間焊接節(jié)點(diǎn)有4個(gè)，見(jiàn)圖2。

圖2 錨鏈筒錨臺(tái)錨唇焊接節(jié)點(diǎn)示意

其中節(jié)點(diǎn)①為錨鏈筒與船體外板焊接，節(jié)點(diǎn)②為錨鏈筒與錨臺(tái)面板、錨臺(tái)面板與錨唇對(duì)接焊，他們對(duì)實(shí)現(xiàn)一體化安裝有直接影響。

節(jié)點(diǎn)①優(yōu)化前焊縫朝向外板外側(cè)，錨臺(tái)、錨鏈筒、船體外板形成一個(gè)封閉的狹小空間[9]，必然導(dǎo)致錨鏈筒安裝完成后才能繼續(xù)錨臺(tái)的安裝。優(yōu)化后，焊縫朝向外板內(nèi)側(cè)，錨鏈筒與錨臺(tái)圍板之間形成的封閉區(qū)域內(nèi)無(wú)需焊接，為一體化安裝創(chuàng)造了施工條件，見(jiàn)圖3。

圖3 節(jié)點(diǎn)①優(yōu)化

節(jié)點(diǎn)②優(yōu)化前錨鏈筒、錨臺(tái)面板和錨唇對(duì)接，焊縫重疊，存在質(zhì)量隱患。優(yōu)化后，錨臺(tái)面板將錨鏈筒與錨唇分開(kāi)，焊縫分離，實(shí)現(xiàn)錨鏈筒與錨臺(tái)先焊接，再安裝錨唇。方便對(duì)每一道焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)[10]，為一體化安裝創(chuàng)造質(zhì)保條件，見(jiàn)圖4。

圖4 節(jié)點(diǎn)②優(yōu)化

1.2 錨鏈筒無(wú)加強(qiáng)板

通常，錨臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)有2種形式，見(jiàn)圖5。

圖5 錨臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖5a)為型式一，封閉空間內(nèi)僅有錨臺(tái)加強(qiáng)板，組合件安裝僅錨鏈筒與外板(節(jié)點(diǎn)①)、錨臺(tái)圍板與外板(節(jié)點(diǎn)④)兩道焊縫。圖5b)為型式二，錨臺(tái)內(nèi)部除錨臺(tái)加強(qiáng)板，還有錨鏈筒加強(qiáng)板。由于錨鏈筒加強(qiáng)板必須在錨鏈筒安裝后單獨(dú)焊接，故需要單獨(dú)安裝錨鏈筒，組合件制造不能實(shí)現(xiàn)，也就無(wú)法實(shí)施一體化安裝。

錨鏈筒無(wú)加強(qiáng)板的形式在大中型船舶上應(yīng)用非常廣泛。但在超大型船舶上，錨鏈筒一般都會(huì)有加強(qiáng)板。一艘錨鏈直徑132 mm的超大型集裝箱船，錨泊狀態(tài)下錨唇受力可達(dá)到518 kN，極端狀態(tài)下錨唇受力可達(dá)到錨鏈破斷力的50%，即3 800 kN[11]。如此大的受力傳遞到錨鏈筒上，必然需要加強(qiáng)板來(lái)承受并轉(zhuǎn)移，避免應(yīng)力集中。對(duì)這類型的船舶，推行一體化安裝前，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和疲勞分析，計(jì)算結(jié)果經(jīng)船級(jí)社和船東認(rèn)可后，方可實(shí)行。

2 一體化安裝步驟及注意點(diǎn)

2.1 組合件制造

錨鏈筒、錨臺(tái)和錨唇單獨(dú)的制造技術(shù)和工藝都非常成熟。需要注意的是，錨鏈筒、錨臺(tái)和錨唇應(yīng)分別檢驗(yàn)合格后，方可按步驟組裝。檢驗(yàn)時(shí)，除符合設(shè)計(jì)放樣圖外，還要確認(rèn)各對(duì)合線、水線和余量線標(biāo)記已做到位，各精度指標(biāo)符合要求。同時(shí)，還應(yīng)關(guān)注焊接變形和精度控制。錨鏈筒與錨臺(tái)、錨臺(tái)與錨唇彼此之間均為重要焊接，應(yīng)編制專用焊接工藝[12]。根據(jù)實(shí)際需要，可送船東及船級(jí)社認(rèn)可。一般地，焊接前應(yīng)檢查剖口，確保與設(shè)計(jì)一致。錨唇焊前應(yīng)預(yù)熱，預(yù)熱溫度通常為為100～120 ℃，相鄰鋼板也要預(yù)熱，焊后應(yīng)采用保溫措施，保溫溫度為200～250 ℃,保溫1～2 h。整個(gè)焊接應(yīng)按焊道順序要求，逐一焊接，并實(shí)時(shí)監(jiān)控。此外，由于錨鏈筒較長(zhǎng)，組裝時(shí)宜水平放置，必要時(shí)輔以臨時(shí)固定，避免傾倒或旋轉(zhuǎn)。組裝完成后，需再次檢測(cè)各精度指標(biāo)，確認(rèn)符合設(shè)計(jì)要求。某船組合件成品見(jiàn)圖6。

圖6 某船組合件成品

2.2 劃線開(kāi)孔

2.2.1 甲板劃線、檢驗(yàn)和開(kāi)孔

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在甲板上找到對(duì)應(yīng)的肋位FR和距船中平行線，相交點(diǎn)即為甲板開(kāi)孔中心點(diǎn)，根據(jù)錨鏈筒角度劃出穿過(guò)中心點(diǎn)的直線即為錨鏈筒中心線在甲板的投影線。利用如圖7所示的樣板圖，對(duì)齊上方各線，劃出甲板開(kāi)孔邊界線，劃線工作完成。提交檢驗(yàn)，如有不符合，再次重復(fù)上述步驟，直到合格。

圖7 甲板開(kāi)孔樣板

檢驗(yàn)合格后，在邊界線內(nèi)側(cè)偏移20～50 mm得到切割線。利用火焰割刀沿切割線開(kāi)始切割，逐步外移靠近邊界線但不跨越，保證距離不小于5 mm。切割完成后，用動(dòng)力工具打磨光順，并在邊界線處按設(shè)計(jì)要求開(kāi)剖口，開(kāi)孔完成。

2.2.2 外板劃線、檢驗(yàn)和開(kāi)孔

劃出水線、肋位線及錨鏈筒在外板上的投影線。3條線相交于一點(diǎn)即外板開(kāi)孔中心。利用如圖8所示的樣板圖，對(duì)齊3條線，貼合外板，劃出外板開(kāi)孔邊界線，劃線工作完成。提交檢驗(yàn)，如有不符合，再次重復(fù)上述步驟，直到合格。

圖8 外板開(kāi)孔樣板

外板開(kāi)孔要求與甲板開(kāi)孔相同。某船外板開(kāi)孔進(jìn)行情況見(jiàn)圖9。

圖9 某船外板開(kāi)孔情況

需要注意的是，外板劃線、檢驗(yàn)應(yīng)與甲板劃線、檢驗(yàn)使用相同的基準(zhǔn)，即初始肋位線相同，錨鏈筒投影線相同，可避免因基準(zhǔn)不同引起的誤差。

2.3 組合件安裝

2.3.1 插入組合件

利用平臺(tái)門(mén)吊或汽車吊，起吊組合件，調(diào)整各吊點(diǎn)鋼絲繩長(zhǎng)度，保證吊運(yùn)中組合件傾斜角度與甲板、外板開(kāi)孔連線一致。接近外板開(kāi)口時(shí)，應(yīng)緩慢插入，避免卡頓，直到錨臺(tái)圍板與外板完全接觸為止，用齊馬板固定防止旋轉(zhuǎn)。

組合件插入示意見(jiàn)圖10。

圖10 組合件插入示意

吊運(yùn)前應(yīng)做好安全檢查，吊碼、吊車狀態(tài)良好，有專人指揮，周圍場(chǎng)地清空，拉上警戒線，確保安全方可開(kāi)始作業(yè)。

2.3.2 定位

組合件插入后，作錨唇標(biāo)記延伸線分別對(duì)齊外板水線、肋位線，見(jiàn)圖11，誤差不超過(guò)±2 mm。

圖11 組合件定位示意

2.3.3 檢驗(yàn)

初步定位完成后，提交精度管理部門(mén)檢驗(yàn)。利用全站儀測(cè)量錨唇邊緣4個(gè)方向三維尺寸，與理論尺寸比對(duì)，各點(diǎn)三維偏差不超過(guò)±20 mm，見(jiàn)圖12、13。

圖12 錨唇三維控制點(diǎn)

圖13 全站儀測(cè)量控制點(diǎn)實(shí)際尺寸

2.3.4 調(diào)整

根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果，調(diào)整組合件定位，使之符合檢驗(yàn)要求。調(diào)整到位后，錨臺(tái)圍板間斷焊定位，防止轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，劃出錨臺(tái)圍板和錨鏈筒上端余量線。

2.3.5 割除錨臺(tái)圍板余量

依據(jù)余量劃線，割除錨臺(tái)圍板余量至距離余量線5 mm的距離，打磨并按要求開(kāi)剖口。

2.3.6 割除錨鏈筒上端余量

本步驟與割除錨臺(tái)圍板余量要求相同。

2.3.7 復(fù)驗(yàn)

主要目的是確認(rèn)最終狀態(tài)的組合件與理論布置的符合性，檢驗(yàn)指標(biāo)包括各焊接剖口與圖紙的一致性、組合件角度與理論偏差[8]和分段內(nèi)錨鏈筒加強(qiáng)情況等。通常，應(yīng)報(bào)船東、船檢參與并得到認(rèn)可。

2.3.8 焊接

復(fù)驗(yàn)合格后，按照焊接節(jié)點(diǎn)要求，完成焊接。

3 結(jié)論

按照錨鏈筒、錨臺(tái)和錨唇一體化安裝工藝施工，對(duì)于1艘84 000 m3的液化氣船，較傳統(tǒng)的分離式安裝可縮短分段制造周期近1個(gè)月。由此可見(jiàn)，類似錨鏈筒、錨臺(tái)和錨唇一體化安裝工藝的“新工藝工法”的實(shí)施在船舶設(shè)計(jì)建造中對(duì)縮短建造周期效果明顯。