船舶球鼻艏換新工藝方法研究

于海濤，王玉龍

(大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，遼寧 大連 116113)

日前，大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司(以下簡稱大連中遠(yuǎn))承接的“非洲”號順利完成了球鼻艏換新工程，順利開航。與同類型換新工程不同，該船質(zhì)量達(dá)214 t的球鼻艏換新工程僅用了4天塢期便完成了全部施工任務(wù)。首次使用400 t盤車將整體拆除的原球鼻艏總段從30萬噸級浮船塢整體轉(zhuǎn)運(yùn)至半潛駁船；首次在30萬噸級浮船塢使用滑道拖移的方法將換新后的球鼻艏總段滑移、安裝、頂升調(diào)整到位。這兩項(xiàng)“首次”，在贏得塢期、船期的同時(shí)，大大提高了大連中遠(yuǎn)的修理改裝能力。

1 主體工程介紹

“非洲”號主體工程為球鼻艏換新，換新后球鼻艏主尺寸為21.5 m × 6 m × 18 m。分段質(zhì)量214 t，工裝質(zhì)量6 t，托架質(zhì)量7 t(4個(gè))，吊杠質(zhì)量約14 t，箱型梁質(zhì)量約10 t(2個(gè))，索具約2 t。吊裝最大質(zhì)量264 t，滑移質(zhì)量約238 t。相對于公司之前球鼻艏換新工程，該項(xiàng)目船舶更大、換新的球鼻艏總段也為球鼻艏換新工程最大一次，在船期、塢期雙緊張的局面，項(xiàng)目組和技術(shù)中心大膽提出了該項(xiàng)目球鼻艏換新在30萬噸級浮船塢內(nèi)實(shí)行“盤車拆舊、滑移換新”的方案。

2 盤車拆舊

原“非洲”號球鼻艏總段切除前，在其下方安裝4組運(yùn)輸托架，托架與球鼻艏總段封固后，開始對原球鼻艏劃線、切割。然后，400 t盤車通過半潛駁船駛?cè)?0萬噸級浮船塢，在塢內(nèi)承載拆除后的原球鼻艏總段，緩慢駛回半潛駁船，通過拖船駁運(yùn)半潛駁船至碼頭，使用碼頭吊機(jī)吊裝上岸后拆解。這種施工方式極大的縮短了塢內(nèi)施工周期，降低對塢內(nèi)吊車資源的的需求度，降低成本，為保證交船日期提供有力保障。

2.1 運(yùn)輸支撐安裝

“非洲”號原球鼻艏拆除前，提前安裝4組運(yùn)輸托架，托架與主船體采用工字梁連接加支撐底座焊接固定，保證托架底部比30萬噸級浮船塢抬船甲板高約200 mm，并使用鐵楔墊緊、塞實(shí)，原球鼻艏工裝支架安裝示意圖見圖1。

2.2 切割精度控制

為確保后期施工質(zhì)量和裝配焊接時(shí)間，應(yīng)重點(diǎn)控制原船球鼻艏切割精度。首先由大連中遠(yuǎn)專職精度人員使用全站儀將球鼻艏切割線清楚的標(biāo)記在船體結(jié)構(gòu)上，距離切割線100 mm處劃出精度檢驗(yàn)線，同時(shí)測量2#甲板(距基線20 228 mm)距離塢底高度，并做好記錄，全站儀放置的位置要保證可以通視整個(gè)球鼻艏外表面[1]。在球鼻艏切割過程中使用全站儀不間斷測量，數(shù)據(jù)變化較大時(shí)及時(shí)反饋，防止球鼻艏切割后，原船上部結(jié)構(gòu)懸空較大造成下沉，如出現(xiàn)下沉應(yīng)及時(shí)設(shè)置相應(yīng)的工裝支撐。

2.3 盤車移出

原球鼻艏切割后應(yīng)保留4處長度約1 000 mm的縱向焊縫，待400 t盤車行駛到位后切除余下結(jié)構(gòu)部分，確保其安全性。原球鼻艏合龍縫全部切割完工后，需派專人檢驗(yàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否有遺漏部分，防止盤車運(yùn)行時(shí)造成安全事故。

盤車行駛至指定位置時(shí)，起升油缸，使盤車平臺(tái)緩慢抬升，拆除托架底部高約200 mm的鐵楔，再次操作盤車緩慢降低，使運(yùn)輸托架底部與塢甲板之間僅有50 mm的間距[2]。待盤車狀態(tài)平穩(wěn)后緩慢開出，將分段運(yùn)輸至半潛駁船，使用拖船駁運(yùn)半潛駁船至碼頭后進(jìn)行再次拆解。盤車移出示意圖如圖2所示。

3 滑移換新

1)滑道鋪設(shè)。在30萬噸級浮船塢底部對應(yīng)新球鼻艏安裝箱型梁位置鋪設(shè)2組滑道，滑道位置要與新球鼻艏下方中間2組托架相對應(yīng)，滑道與塢甲板采用100×100的 L型馬板進(jìn)行封固，滑道上鋪設(shè)2 mm白鋼板(拖移前涂抹硅基材料潤滑油)。

2)滑移箱型梁安裝。新球鼻艏分段在船臺(tái)區(qū)域總組，并安裝4組運(yùn)輸托架，具體形式與原球鼻艏拆除相似。當(dāng)新球鼻艏總段運(yùn)輸至碼頭時(shí)，運(yùn)輸托架支腿需切割，支腿切割后安裝滑移箱型梁，箱型梁安裝時(shí)需按照12.5 mm/1 000.0 mm傾斜，抵消30萬噸級浮船塢底部梁拱，保證新球鼻艏頂部合龍口是水平的。新球鼻艏分段箱型梁安裝示意圖見圖3。

3)卷揚(yáng)機(jī)定位。在滑道端部15 m外適當(dāng)位置布置2組10 t卷揚(yáng)機(jī)，并準(zhǔn)備配套吊耳、35 t滑輪組以及卸扣的拖移工裝。

4)吊裝。將新球鼻艏總段使用500 t浮吊整體吊裝到預(yù)先鋪設(shè)的滑道上，待分段坐實(shí)穩(wěn)定后摘鉤，摘鉤前新球鼻艏總段實(shí)際擺放位置需要二次確認(rèn)，保證總段尾部合龍口和頂部合龍口距離原船位置有100～150 mm空間，保證滑移過程中無干涉，并能安全滑移到位。

圖3 新球鼻艏分段箱型梁安裝示意圖

5)滑移。摘鉤后，通過塢內(nèi)操控2組10 t卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)2組35 t滑輪組牽引滑移箱型梁，將新球鼻艏分段水平滑移至船體合龍口正下方，保證高度、前后距離和左右距離在100～150 mm公差范圍內(nèi)，當(dāng)新球鼻艏滑移到安裝位置，停止卷揚(yáng)機(jī)操作。新球鼻艏分段吊裝滑移示意圖見圖4。

圖4 新球鼻艏分段吊裝滑移示意圖

6)定位。使用4臺(tái)150 t的三位調(diào)整儀進(jìn)行二次微調(diào)定位，達(dá)到合龍縫裝配精度后進(jìn)行封固焊接，最終完成球鼻艏定位，三位調(diào)整儀調(diào)整能力為：前后±200 mm，左右±200 mm，高度調(diào)整能力為±240 mm，總段滑移到位，保證高度、前后和左右在100～150 mm公差范圍內(nèi)，使用三位調(diào)整儀即可調(diào)整到位。

7)封固。封固前采用三角形加熱矯正方法對合龍口變形處進(jìn)行矯正[3]，矯正后當(dāng)球鼻艏總段使用三位調(diào)整儀調(diào)整，達(dá)到精度要求后，上部合龍口使用8塊500×200×20馬板進(jìn)行封固，尾部合龍口使用6塊500×200×20馬板進(jìn)行封固，封固后進(jìn)行裝配、焊接、校驗(yàn)、補(bǔ)合龍口油漆，撤掉三位調(diào)整儀頂升力，收回所有工裝、設(shè)備，完成球鼻艏總段安裝。

4 技術(shù)難點(diǎn)

1)支撐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核。在考慮安全生產(chǎn)的前提下，盡量減少原材料使用，所有支撐結(jié)構(gòu)均需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于拆除的原球鼻艏需水下駁船運(yùn)輸，支撐結(jié)構(gòu)校核時(shí)需考慮浪涌因素，適當(dāng)增加安全系數(shù)。

2)滑移防傾倒。由于新球鼻艏結(jié)構(gòu)外形屬于瘦高形且重心偏高，滑移時(shí)容易傾倒，方案設(shè)計(jì)時(shí)需增加適當(dāng)配載調(diào)整其重心位置。另外，現(xiàn)場施工時(shí)控制卷揚(yáng)機(jī)輸出功率，保證新球鼻艏結(jié)構(gòu)滑移速度控制在0.5 m/min。

3)精度控制。原球鼻艏分段拆除切割前，由精度人員使用全站儀對其切割合龍縫進(jìn)行全面的3D數(shù)據(jù)測量，并將測量數(shù)據(jù)反饋至新球鼻艏分段組立階段，通過實(shí)船測量的數(shù)據(jù)對新制分段進(jìn)行裝配定位，最終將組立后的新球鼻艏總段合龍縫數(shù)據(jù)與原船測量數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬搭載，對超差5 mm以上板口數(shù)據(jù)提前在分段階段進(jìn)行修復(fù)。新球鼻艏總段使用三位調(diào)整儀定位后，基本達(dá)到零誤差裝配和焊接，為實(shí)現(xiàn)新球鼻艏分段從吊裝至完工焊接花費(fèi)4天時(shí)間提供有力保障。

經(jīng)過技術(shù)中心的精心設(shè)計(jì)以及項(xiàng)目組的統(tǒng)籌部署，此次“非洲”號項(xiàng)目球鼻艏換新工程從起吊到完工探傷一次性通過，總計(jì)用時(shí)4天，為大連中遠(yuǎn)節(jié)省了大量的人力、物力，在縮短船舶改裝周期和塢期的同時(shí)也達(dá)到了降本增效的目的，為后續(xù)承接類似項(xiàng)目積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和堅(jiān)實(shí)的施工基礎(chǔ)。