2萬箱集裝箱船艙口蓋精度控制技術(shù)方案設(shè)計與實施

郝傳宏

(大連中遠海運川崎船舶工程有限公司，遼寧 大連 223056)

2萬箱集裝箱船屬于超大型船舶，為大連海運中遠川崎船舶工程有限公司首次建造。其艙口蓋屬于特大型艙口蓋，其安裝工藝復(fù)雜，安裝精度控制復(fù)雜。案例船舶采用上海華海船舶設(shè)備有限公司提供的超大型艙口蓋。艙口蓋總數(shù)23個。艙蓋板數(shù)量91塊，最大蓋板主尺寸13 509 mm×15 125 mm，最大蓋板單體質(zhì)量45 t。艙蓋重量增加、尺寸增大、墊塊型式增加，都增加了現(xiàn)場的精度控制施工難度，尤其是拱度精度、焊接精度、箱腳精度、導(dǎo)向板精度、組裝精度、總裝精度、定位、公差等方面精度控制難度增加，必須從艙口蓋配套廠家生產(chǎn)到船廠吊裝裝配都進行工程上的精度控制，并輔助以相應(yīng)的管理，才能保證該超大型集裝箱首制船的艙口蓋順利安裝和調(diào)試。

1 案例集裝箱船概況

該2萬箱集裝箱船長400 m，型寬58.6 m，型深30.7 m，最大載質(zhì)量達19.7萬t，設(shè)計航速22.5 kn。該船具有裝箱量大、油耗低、智能化程度高、適港性強等優(yōu)勢，船舶裝載量、營運快速性和安全性能指標均屬世界先進。該船能耗水平遠低于市場上同級別集裝箱船，能效指數(shù)低于基準值50%左右，滿足10年之后的國際排放標準。船上預(yù)留有使用LNG燃料的裝置系統(tǒng)，以滿足特定航線大容量LNG燃料艙未來的改裝需要。

該船還具有綠色船舶入級符號和特定航線綁扎力計算入級符號，滿足CSS CODE公約、香港公約、最新生效的壓載水公約，通過使用防污漆，對污水管理、垃圾管理、油污控制、壓載水管理、岸電系統(tǒng)、拆船管理等進行優(yōu)化，成為最新一代全生命周期“環(huán)境友好型”超大集裝箱船[1-2]。

艙口圍的安裝精度直接影響到艙口蓋安裝的難易程度和質(zhì)量[3-4]。艙口圍在船體合攏以后開始安裝，由于船體分段搭載時存在誤差，造成艙口圍的偏差一般有：①艙口圍與艙口縱桁或艙口橫梁錯位，影響強度；②艙口圍合攏后，其長度和寬度偏差，影響與艙口蓋的配合；③艙口圍的水平度達不到規(guī)定的精度要求，會影響到艙口蓋的水密性[5-6]。必須事先把握艙口蓋在配套廠家加工制作的精度，以及發(fā)運到船廠之后，與艙口圍對接的精度，以消除艙蓋制作和安裝誤差給現(xiàn)場安裝和后來營運帶來的影響[7-8]。

2 精度控制技術(shù)方案設(shè)計

由于艙口蓋在配套廠家加工制作，然后發(fā)運到船廠安裝，其精度控制技術(shù)方案設(shè)計包括：配套廠家和船廠。

2.1 配套廠家精度控制技術(shù)方案設(shè)計

通過與配套廠家多層次溝通，技術(shù)方案設(shè)計中從以下方面對艙蓋制作精度進行控制。

1)小裝配拱度精度控制。側(cè)板3～5 mm，拱度方向指向頂板；其余長梁+13～+15 mm，拱度方向指向頂板；總裝前：端側(cè)板邊起拱0～3 mm，合口處為起拱5～8 mm?？傃b完工：側(cè)板±3 mm，合口梁+4～+6 mm，端板±3 mm。見圖1。

圖1 配套廠家拱度控制示意

2)箱腳加強三角板焊接精度控制。與球扁鋼對接的箱腳加強三角板的焊接，球頭在過焊孔的位置開30°左右坡口，肘板與球扁鋼球頭對接處在肘板上開45°左右坡口，其他對接焊部位雙邊開60°左右坡口，并留8～10 mm間隙焊接，焊接工藝參數(shù)見表1。

表1 焊接工藝參數(shù)

3)導(dǎo)向板精度控制。導(dǎo)向板在小裝配階段水平胎架上封，導(dǎo)向板焊接時先焊與三角板的雙面角焊縫，小組合件焊后校正最后焊與面板的角焊縫，注意焊接順序從中間往兩端焊接，減小焊接變形。保證端板導(dǎo)向板垂直面平面度≤6 mm。見圖2。

圖2 配套廠家導(dǎo)向板平面度示意

4)箱腳精度控制。每組箱腳的水平公差為±4 mm，寬度方向為±2 mm，長度方向±4 mm，TEU箱腳對角線差≤2 mm，F(xiàn)EU箱腳對角線差≤4 mm。

5)艙蓋上與定位銷匹配的結(jié)構(gòu)尺寸公差精度控制。

定位銷的孔中心距腹板距離(A±1) mm，孔中心距導(dǎo)向塊的距離(L1±1) mm，限位開檔尺寸(L2±1) mm。

6)組裝精度控制。

①艙蓋反造，注意面板水平及梁的垂直度；

②面板對接平整及間隙保證；

③所有裝配間隙必須保證小于3 mm；

④點焊質(zhì)量必須符合規(guī)范；

⑤結(jié)構(gòu)無漏裝錯裝、尺寸保證；

⑥焊腳大小、預(yù)熱必須標注；

⑦箱腳加強尺寸必須對上頂板線；

⑧注意定位銷相關(guān)尺寸。

7)總裝精度控制。

①總裝前火工必須處理到位,包括水平及外側(cè)直線度；

②硬檔頂板洋沖眼必須與下口對齊；

③基準線必須保證；

④艙蓋尺寸及舾裝件尺寸符合檢測表；

⑤舾裝件及焊接標記完整；

⑥STOP開口及相關(guān)尺寸必須檢查并符合要求。

2.2 船廠精度控制技術(shù)方案設(shè)計

對影響艙蓋安裝精度的關(guān)鍵參數(shù)進行測量記錄。包括：艙蓋墊塊及間隙數(shù)據(jù)、艙口蓋段差數(shù)據(jù)、艙口圍水平精度及貨艙開口尺寸精度數(shù)據(jù)、箱試數(shù)據(jù)等。船廠2萬箱集裝箱船艙口蓋安裝流程的技術(shù)方案設(shè)計見圖3。

圖3 船廠2萬箱集裝箱船艙口蓋安裝流程的技術(shù)方案設(shè)計

1)定位安裝精度控制。定位銷安裝時，尺寸誤差在±3 mm；艙蓋裙邊與艙口圍的間隙在(16±6) mm；2片相鄰艙蓋的距離在(36±4) mm；箱腳安裝時的平面度控制在±3 mm，任一集裝箱底座與其他三個底座形成平面的距離不超過3 mm。

2)焊接精度控制。焊接成形美觀、無氣孔、無夾渣；焊腳嚴格按照圖紙要求；焊接前對焊縫進行處理，無油漆、無氧化物等；艙口圍上焊材選用切實按焊材使用要求執(zhí)行。

3 技術(shù)方案實施保障

3.1 焊接精度技術(shù)實施保障

1)焊接前，需要精度焊接組織人員，注意切實去掉焊縫處油漆并做好除銹工作。結(jié)合焊接形式，工作安排時，注意選擇平位、立位、仰位人員進行焊接。

2)焊接時，注意要按照焊接工藝參數(shù)進行焊接。裝配作業(yè)時，注意裝配焊收弧時要進行二次電回弧處理，避免收弧位置開裂，同時焊接前注意對裝配焊進行確認，如存在開裂情況，需將此裝配焊徹底去除后再進行焊接。

注意需要按照圖4所示焊接順序?qū)嵤┖附?。對角焊位置焊腳大小進行確認，避免焊腳不足。

圖4 定位銷處焊接順序

3)引、熄弧板安裝。由于定位銷焊接位置為強應(yīng)力區(qū)域(見圖5)，故焊接前，需安裝引熄弧板。引、熄弧板安裝時，要注意引、熄弧板的長度方向應(yīng)與焊縫平行。熄弧板安裝情況見圖6。

圖5 強應(yīng)力區(qū)域

圖6 引、熄弧板安裝位置

4)為保證焊接質(zhì)量，多層多道焊接時，每層焊接前要做好層間清渣，同時，對于需碳刨位置，注意要做好確認，保證清根徹底。

5)作業(yè)完成后，注意對漏焊、焊接腳長、飛濺、氣孔、咬邊、焊瘤、不規(guī)則焊道、完工處理、自由邊的處理、焊道凹面打磨等進行檢查確認。

3.2 其他精度問題實施保障

影響精度的其他問題與設(shè)計與實施對策見表2。

表2 2萬箱集裝箱船艙口蓋影響精度的其他問題與設(shè)計與實施對策

3.3 工程精度管理實施保障

1)工程進度保障。船裝科箱試報檢涉及科室及工種較多，總體根據(jù)《下水后船體區(qū)劃(綜合)工事預(yù)定》而定。重點是對腳手和吊機的使用進度工事安排。

腳手。箱試報檢前艙口圍周圍腳手必須拆除，否則集裝箱無法正常落下。

吊機。箱試自檢及報檢周期很長(6個艙的箱試需要5～6 h)，因此,需要提前2 d與機裝聯(lián)絡(luò)。

2)質(zhì)量檢驗保障。報檢要求：箱試試驗大綱沒有明確要求，而艙蓋舾裝作業(yè)規(guī)格書中指示：當(dāng)集裝箱4個箱腳全部落在扭鎖時，4組箱腳與扭鎖之間的間隙在3 mm以內(nèi)。

報檢環(huán)境。由于早晚天氣環(huán)境溫差較大，導(dǎo)致艙蓋本體熱脹冷縮產(chǎn)生形變：溫度低，艙蓋是水平狀態(tài)；溫度高，艙蓋呈現(xiàn)上拱狀態(tài)。

案例船舶在進行集裝箱報檢時，由于白天艙蓋上拱，間隙超出要求范圍，與船東和船級社詳細溝通過溫度對報檢的影響，在夜間進行。

4 結(jié)論

通過配套廠家和船廠的加工裝配環(huán)節(jié)，對案例船舶艙口蓋精度控制方案進行設(shè)計與分析，以及在船廠施工過程中實施工程管理技術(shù)保障，結(jié)果表明，案例2萬箱集裝箱船艙口蓋精度控制在生產(chǎn)和報檢結(jié)果上滿足設(shè)計要求。2萬箱舾裝作業(yè)周期緊迫，尤其是艙口蓋舾裝對其他工程推進影響大，該2萬箱艙口蓋的精度控制設(shè)計與實施，推進了該船舶報檢效率，提高了企業(yè)的整體生產(chǎn)效率。

艙口蓋精度控制非常復(fù)雜，涉及到艙口蓋的結(jié)構(gòu)型式、限位裝置、密封裝置、支承裝置、滾輪裝置、壓緊裝置、艙口蓋動力系統(tǒng)等成套的精度系統(tǒng)。未來還需要對艙口蓋的制作工藝、零部件制造、材質(zhì)、下料、拼板、焊接、矯形、除銹、噴漆、總裝、儲運、裝配、調(diào)試等諸多環(huán)節(jié)進行精度控制研究，以推進我國艙口蓋配套設(shè)施的裝備專業(yè)化、高質(zhì)量化。