1750TEU集裝箱船機(jī)艙雙層底分段精度控制

李德派 馮國強(qiáng)

摘 ? ?要：我司1750TEU集裝箱船機(jī)艙雙層底分段，與以往船舶有較大差異?？紤]機(jī)艙完整性的需要，該分段上合攏口位于機(jī)艙花鋼板平臺(tái)之上（以往船舶為內(nèi)底板之上），外板懸伸出內(nèi)底板較多;分段結(jié)構(gòu)重量達(dá)170t，精度控制點(diǎn)較常規(guī)分段多且要求高。本文從該分段設(shè)計(jì)和建造的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析、策劃與控制，實(shí)現(xiàn)了該分段完工精度受控。

關(guān)鍵詞：精度;焊接;變形

中圖分類號(hào)：U671.4 ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： The 1750TEU container vessel is engine room double bottom block，Which is different from that of previous vessels. For the integrity of engine room， upper block erection is above checker plate platform. Shell plate overhangs the tank top too much. The fore bulkhead of engine room belongs to block 101. The hull construction weight of block 101 is 170 ton， there are more accuracy control points and higher requirements than common blocks. Through analysis， plan and control of the design and construction of the block including DAP， accuracy control scheme， jig form， welding quality control， etc.， the finished accuracy of the block is controlled.

Key words： Accuracy; Welding; Deformation

1 ? ? 前言

1 750TEU集裝箱船是我司第一次承建的集裝箱船，對(duì)公司產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級(jí)具有深遠(yuǎn)的意義。

該船機(jī)艙雙層底分段，較以往建造船舶有較大的差異，除主機(jī)基座形式與以往船舶相似外，其他許多方面均不相同：考慮機(jī)艙完整性建造需要，分段上合攏口位于機(jī)艙花鋼板平臺(tái)之上（以往船舶為內(nèi)底板之上），外板懸挑較多，帶機(jī)艙前壁（以往船舶不帶機(jī)艙前壁）;該分段結(jié)構(gòu)重量重達(dá)170 t，精度控制點(diǎn)較常規(guī)分段多，包括分段整體水平、主機(jī)基座的平面度、外板首尾合攏口線型、外板上合攏口線型、箱腳墊板安裝精度等;分段結(jié)構(gòu)密集，艙室多而狹小，分段建造難度較大，其直接關(guān)系著后期的主機(jī)安裝和軸系拉線照光等。

2 ? ?分段精度影響因素分析

該分段涉及主機(jī)基座、海底閥箱、箱腳墊板、隔離空艙、循環(huán)油艙等重要結(jié)構(gòu)與艙室;分段結(jié)構(gòu)密集而復(fù)雜，艙室多而狹小，結(jié)構(gòu)板厚大而多;裝配工作量和焊接工作量大;主機(jī)基座為與船體結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)。

根據(jù)以往類似結(jié)構(gòu)多而密集的分段建造經(jīng)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)尺寸誤差累積較大，易造成結(jié)構(gòu)修割、焊縫間隙不均勻和偏差，直接影響焊接填充量，需選定合理的零件精度方案;結(jié)構(gòu)復(fù)雜而密集，需化整為零降低施工難度，改善施工環(huán)境;減少集中熱工作業(yè)量，利于各階段的焊接應(yīng)力釋放和產(chǎn)品精度控制，需劃分合理的小組立和中組立;深熔焊和全焊透區(qū)域較多，需選定合理的焊接順序;雙層底部分高度小、寬度大，散裝外板多、尖角區(qū)域多，焊接應(yīng)力易聚集，焊接變形大，需選定合理的反變形加放值;建造過程中剛性固定約束與減少變形，需選定合適的胎架。

3 ? 分段精度控制主要措施

3.1分段裝配順序（DAP）

該分段總體以外板為胎正造;雙層底部分先以內(nèi)底板為胎反造，船底外板裝配焊接完翻身水平正放，焊接結(jié)構(gòu)與外板的角焊縫;依次吊裝內(nèi)底板以上的橫壁與外板片體;最后安裝相關(guān)機(jī)艙舾裝平臺(tái)與管路單元。

該分段結(jié)構(gòu)密集而復(fù)雜，艙室多而狹小，深熔焊和全焊透區(qū)域多，焊接工作量大。以水密艙壁為界，以平面化、平地化和敞開化施工為施工準(zhǔn)則，以改善施工條件、降低施工難度、減少集中焊接作業(yè)、減少密閉艙室作業(yè)量為目的，將分段劃整為零，劃分為若干個(gè)平直中小組立和4個(gè)曲面中組立。

3.2分段精度控制方案

考慮到分段需確保主機(jī)基座尺寸和軸線長度，焊接量大，縱向焊接收縮量按0.5 mm/790 mm、橫向按1mm/1500 mm進(jìn)行加放。

結(jié)合以往類似結(jié)構(gòu)多而密集的分段建造經(jīng)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)尺寸易形成誤差累積，造成裝配時(shí)結(jié)構(gòu)修割、焊縫間隙不均勻和偏差，影響焊接填充量。綜合數(shù)控等離子切割機(jī)下料精度，對(duì)主機(jī)槽底區(qū)域的循環(huán)油艙和隔離空艙零部件實(shí)施負(fù)公差套料，合理的利用裝配間隙減少零部件的修割，見圖1所示。

根據(jù)以往建造經(jīng)驗(yàn)，對(duì)分段胎架加放反變形。肋位方向由中心線向舷側(cè)兩邊按1.5 mm/1 000 mm向下加放反變形，F(xiàn)R42向首縱向向下加放有12 mm反變形，并進(jìn)行封胎剛性固定。

3.3 ?建造場地選擇與胎架制作

由于該分段重量大、尺寸大，船體聯(lián)合車間起重能力不能滿足建造需要，車間周邊生產(chǎn)通道也不滿足該分段轉(zhuǎn)運(yùn)需要，故選擇在室外場地風(fēng)雨棚下進(jìn)行建造。

該分段雙層底部分結(jié)構(gòu)密集而復(fù)雜，焊接工作量大、焊接應(yīng)力大、焊接變形大，綜合以往船舶建造經(jīng)驗(yàn)和場地現(xiàn)有條件，選擇了以槽鋼底座為胎盤的角鋼支柱胎架，胎盤與預(yù)埋鐵相連，以增加剛性約束減少焊接變形。

胎架制作時(shí)，按工藝質(zhì)量要求先進(jìn)行分段地樣線（包含中心線、折角線和首尾合攏口檢驗(yàn)線）勘劃，并進(jìn)行樣沖標(biāo)識(shí);再進(jìn)行了胎架制作，每個(gè)支柱點(diǎn)均添加了膨脹螺栓加固以增加胎架整體剛性，支柱高度嚴(yán)格按精度方案進(jìn)行了加放，并提交工藝質(zhì)量專項(xiàng)檢查。

3.4 平直中小組立精度控制

3.4.1 內(nèi)底板拼板與劃線

內(nèi)底板拼板階段，重點(diǎn)對(duì)主機(jī)基座面板的平行度、正方度和開檔尺寸等進(jìn)行控制。主機(jī)基座面板開檔尺寸在拼板裝配焊接前按+2 mm進(jìn)行了加放，拼板結(jié)束后對(duì)焊縫進(jìn)行退火矯正處理， 拼板焊接后精度控制在0～+1 mm。

考慮到內(nèi)底板板厚不一致，薄厚鋼板強(qiáng)度和柔韌性差異較大。為避免內(nèi)底板拼板焊接翻身過程中出現(xiàn)折彎變形，在尾部沿主機(jī)基座面板縱向做了兩條長度約3 m的20 a槽鋼的局部加強(qiáng)，見圖2所示。

內(nèi)底板結(jié)構(gòu)線劃線，以主機(jī)槽中心線為劃線基準(zhǔn)，按精度方案進(jìn)行焊接收縮量的的加放。

3.4.2 基座縱桁及其他組立制作

拼板焊接的部件，嚴(yán)格對(duì)拼板尺寸和焊接變形進(jìn)行了控制。每一件小組立制作完成后，均進(jìn)行退火矯正后才允許進(jìn)入下一道工序;每一個(gè)半封閉與封閉的箱型結(jié)構(gòu)，選擇在水平小組胎架或中組胎架上進(jìn)行制作，并對(duì)箱體方正度、壁板的垂直度和端部齊口度進(jìn)行重點(diǎn)控制，見圖3所示。

為減少艙室立焊作業(yè)量，更好地控制焊接變形，提前將GR2C與GR4C兩條縱桁在小組階段進(jìn)行了組裝（GR2Q與GR4Q類似），相對(duì)于設(shè)計(jì)DAP組裝的更大、組立強(qiáng)度更好，有效地減少了焊接變形，見圖4所示。

3.5曲面中組立精度控制

該分段劃分有四個(gè)曲面外板中組立，其精度好壞直接關(guān)系著合攏口精度和分段整體精度。

制作過程中，嚴(yán)格按工藝要求進(jìn)行了曲面胎架制作，并進(jìn)行了胎架制作工藝質(zhì)量專項(xiàng)檢查;胎架板依據(jù)地樣線進(jìn)行定位，并進(jìn)行了封胎剛性固定;組立制作精度均進(jìn)行了嚴(yán)格地過程控制與檢查。

3.6大組精度控制

3.6.1 雙層底部分精度控制

雙層底部分精度是整個(gè)分段精度控制的重點(diǎn)，也是整個(gè)分段精度的基礎(chǔ)。內(nèi)底板依據(jù)地樣線進(jìn)行鋪放（偏差控制在±1 mm），重點(diǎn)對(duì)主機(jī)基座和內(nèi)底板四角進(jìn)行封胎剛性固定。

內(nèi)底板拼接裝配焊接完成后，從中間向兩邊依次吊裝底部結(jié)構(gòu)，裝配定位過程中對(duì)裝配間隙和定位精度進(jìn)行嚴(yán)格控制與檢查;結(jié)構(gòu)焊接時(shí)按工藝要求施焊，立焊和較長的平角焊采用分段退焊法，涉及坡口的和焊腳較大的焊縫采用多層多道焊。

鋪蓋船底外板前，對(duì)艙內(nèi)焊縫進(jìn)行分批次焊后處理，有效地減少了密閉艙室作業(yè)時(shí)間，并分批次向船東、船檢提交了檢驗(yàn)報(bào)告，有效地改善了檢驗(yàn)環(huán)境，提升了檢驗(yàn)效率;同時(shí)進(jìn)行了艙室內(nèi)的組立舾裝（管系預(yù)埋和鐵舾件安裝）。

制作過程中，對(duì)基座水平和分段整體水平進(jìn)行了多次測量監(jiān)控（如縱桁安裝完成后、立焊焊接完成后、平焊焊接完成后等），依據(jù)測量數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整了相關(guān)焊接順序和防變形措施，減少了焊接變形量?，F(xiàn)場制作情況，見圖5所示。

3.6.2 內(nèi)底板以上部分精度控制

雙層底部分外板對(duì)接縫焊接完成后，翻身正放在水泥墩上并調(diào)整水平，而后對(duì)主機(jī)基座及內(nèi)底板水平進(jìn)行了整體檢測，確保主機(jī)基座平面度可控;依據(jù)主機(jī)基座中心線作出分段四塊外板片體的定位用的地樣線及分段預(yù)總組地樣線;在內(nèi)底板上依據(jù)主機(jī)基座中心線架設(shè)中心線線架標(biāo)桿，依次吊裝橫壁和四塊外板片體。每吊裝完一塊外板片體，均對(duì)內(nèi)底板水平進(jìn)行一次監(jiān)測，避免吊裝后局部受載導(dǎo)致的水平變化;依據(jù)中心線和雙層底部分的水平基準(zhǔn)線，調(diào)整片體定位精度，確保分段上合攏口精度，并進(jìn)行支撐固定;焊接嚴(yán)格按照“先立焊后平焊，先中間后四周，對(duì)稱施焊，長焊縫分段退焊法”的施焊原則進(jìn)行。

通過對(duì)每道工序的層層控制與把關(guān)，焊接質(zhì)量和分段精度均得到了較好控制，焊縫質(zhì)量無損探傷均一次性檢驗(yàn)合格，分段精度（水平和線型）與主機(jī)基座精度均在可控范圍內(nèi);基座的水平度控制在±3 mm以內(nèi)，滿足該船主機(jī)安裝對(duì)基座平面度的要求。分段整體完工效果圖，見圖6、圖7所示。

4 ? ?結(jié)束語

本項(xiàng)目結(jié)合以往船舶建造經(jīng)驗(yàn)，研究了該船主機(jī)設(shè)備相關(guān)資料與所在區(qū)域的圖紙，將分段化整為零，劃分了多個(gè)中小組立并制定了詳細(xì)的裝配流程，實(shí)現(xiàn)了平面化、平地化和敞開化作業(yè)，避免了集中焊接作業(yè)，減少了密閉艙室作業(yè)量;編制了施工要領(lǐng)，制定了合理的精度方案和胎架方案;焊接過程中實(shí)施了多層多道焊和分段退焊法，確保了焊接質(zhì)量;對(duì)各道工序嚴(yán)格把關(guān)，實(shí)現(xiàn)了分段整體精度受控?；钠矫娑瓤刂圃凇? mm以內(nèi)、開檔尺寸控制在±2 mm以內(nèi)，主機(jī)基座精度滿足相關(guān)技術(shù)要求，為后期拉線照光和主機(jī)安裝奠定了良好的基礎(chǔ)，為類似分段建造積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。