船體分段建造現(xiàn)場(chǎng)精度控制工藝研究

白鯤，王永偉，宋國(guó)輝

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

1 船體分段建造的概述

1.1 船舶建造的特點(diǎn)

船體分段建造是船舶建造過(guò)程中十分重要的一環(huán)，其涉及多道工序，如鋼材預(yù)處理、數(shù)控切割、加工以及小/中/大組立等。因?yàn)榇敖Y(jié)構(gòu)本身較為復(fù)雜，船體分段建造面臨著尺寸、結(jié)構(gòu)以及形狀誤差等問(wèn)題，這對(duì)精度控制提出了相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。

1.2 發(fā)展情況

我國(guó)的造船企業(yè)非常注重船體建造的精度控制技術(shù)，通過(guò)對(duì)分段建造的精度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并采用適當(dāng)?shù)慕ㄔ旃に噥?lái)提高造船的質(zhì)量水平。此外，一些企業(yè)還積極學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的造船技術(shù)和精度控制技術(shù)，進(jìn)行全面的檢查和驗(yàn)證，以確保船舶在安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等方面達(dá)到最佳的水平。

1.3 精度控制的重要意義

在船體分段建造的過(guò)程中，確保船舶的精度控制是至關(guān)重要的，其重要意義具體體現(xiàn)在：首先，能夠減少造船所需的物力與財(cái)力，提升生產(chǎn)率。通過(guò)精確控制船體分段建造的精度，可以避免后續(xù)工序中的修正和調(diào)整，從而減少了不必要的浪費(fèi)。其次，精度控制技術(shù)的應(yīng)用還能夠保證船舶的性能能夠符合預(yù)期的要求，進(jìn)一步提升船舶的安全性。無(wú)論是船體的強(qiáng)度還是穩(wěn)定性，都需要精確的尺寸和結(jié)構(gòu)來(lái)支撐，這對(duì)于保障船舶的安全至關(guān)重要。

2 精度控制技術(shù)

2.1 余量以及補(bǔ)償量的加放技術(shù)

在船舶建造中，為了確保船體的精度和質(zhì)量，常常需要在設(shè)計(jì)和建造過(guò)程中留出一定的余量，以便適應(yīng)材料的變形和裝配誤差。傳統(tǒng)的加放余量控制技術(shù)存在一些不足之處，例如，無(wú)法準(zhǔn)確估計(jì)各種因素對(duì)精度的影響，容易造成過(guò)度補(bǔ)償或不足補(bǔ)償?shù)那闆r。為了解決這些問(wèn)題，現(xiàn)代船舶建造中引入了補(bǔ)償量的加放技術(shù)。通過(guò)準(zhǔn)確測(cè)量和分析各種因素對(duì)精度的影響，可以根據(jù)實(shí)際情況在相應(yīng)位置增加或減少補(bǔ)償量，讓船體的精度更加符合設(shè)計(jì)和建造要求。

2.2 反變形精度控制技術(shù)

船只船身大多是由鋼板構(gòu)成，在進(jìn)行船體的切割和焊接時(shí)，鋼板容易受到熱變形和力學(xué)變形的影響，從而導(dǎo)致船體整體精度的下降。為了解決這個(gè)問(wèn)題，船舶建造中可采取反變形精度控制技術(shù)。該技術(shù)包括預(yù)測(cè)變形的模擬和分析、優(yōu)化切割和焊接工藝、采取補(bǔ)償措施等。通過(guò)對(duì)鋼板進(jìn)行精確的切割和焊接，以及在需要的位置施加適當(dāng)?shù)牧?lái)抵消變形，可以保持船體鋼板的原有形狀，提升船舶建設(shè)的精密性。

2.3 精度控制的統(tǒng)計(jì)技術(shù)

精度控制不僅僅是一次性的檢測(cè)和調(diào)整過(guò)程，而是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的過(guò)程。統(tǒng)計(jì)技術(shù)在精度控制中起著重要的作用，通過(guò)收集、記錄和分析大量的數(shù)據(jù)，可以了解船舶建造過(guò)程中的誤差來(lái)源和變化趨勢(shì)，從而為設(shè)計(jì)與工藝方法的優(yōu)化提供參考。同時(shí)，統(tǒng)計(jì)技術(shù)還可以用于協(xié)調(diào)各條生產(chǎn)線，保證各環(huán)節(jié)之間的配合和協(xié)作，提高生產(chǎn)效率。

3 船體分段建造現(xiàn)場(chǎng)精度控制

3.1 胎架制作

為了強(qiáng)化胎架制作的精度控制，技術(shù)人員可使用水平儀、激光儀等專業(yè)測(cè)量工具進(jìn)行測(cè)量，這些工具具有高精度和準(zhǔn)確性，能夠幫助技術(shù)人員獲得精確的尺寸數(shù)據(jù)。在使用這些測(cè)量工具前，技術(shù)人員必須了解工具的精度和誤差范圍。只有對(duì)測(cè)量工具的性能有清晰的認(rèn)識(shí)，才能準(zhǔn)確評(píng)估胎架制作的精度。因此，在實(shí)際操作中，技術(shù)人員需要進(jìn)行測(cè)量工具的校正，確保其處于最佳工作狀態(tài)。

胎架制作的精度控制涉及多個(gè)方面。首先，胎架的總體尺寸必須符合線型正平的強(qiáng)度要求。通過(guò)準(zhǔn)確測(cè)量和精確的制作過(guò)程，可以保證胎架的尺寸與設(shè)計(jì)方案一致。其次，胎架的表面應(yīng)平整、光滑，沒有凸起或凹陷，以提高其抗壓性和耐久性。此外，在胎架制作時(shí)，注意縫隙的檢查。若存在縫隙則會(huì)影響胎架的質(zhì)量，導(dǎo)致尺寸誤差。對(duì)此，應(yīng)仔細(xì)檢查活絡(luò)胎架間的橫向和豎向連接狀態(tài)，確保能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 鋼料加工

鋼料的加工應(yīng)當(dāng)精確控制以下幾個(gè)環(huán)節(jié)，以確保最終構(gòu)件的質(zhì)量和精度：（1）鋼料在加工過(guò)程中會(huì)受到溫度的影響，而溫度的變化會(huì)導(dǎo)致材料的熱脹冷縮現(xiàn)象。技術(shù)人員在構(gòu)件成形加工中，需要精確計(jì)算和預(yù)測(cè)材料由于溫度變化而引起的尺寸變化，以便進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償措施。通過(guò)合理的溫度控制和對(duì)構(gòu)件加工過(guò)程中材料的精準(zhǔn)測(cè)量，可以減小熱脹冷縮對(duì)精度的影響，確保構(gòu)件的尺寸規(guī)格達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（2）邊緣加工是鋼料加工中非常關(guān)鍵的一步，直接關(guān)系著構(gòu)件的尺寸精度和裝配質(zhì)量。在切割構(gòu)件邊緣尺寸時(shí)，技術(shù)人員需要使用精密的切割設(shè)備，并精確控制切割參數(shù)，如切割速度、刀具壓力等，以確保切割的精度滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，對(duì)加工后的邊緣進(jìn)行必要的修整和磨削，以消除可能存在的毛刺和不平整，進(jìn)一步提高邊緣的精度。（3）在船舶結(jié)構(gòu)的連接部分，常常需要進(jìn)行坡口加工，以便實(shí)現(xiàn)構(gòu)件之間的良好連接和焊接，坡口的精度直接影響連接的緊密程度和強(qiáng)度。技術(shù)人員需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在坡口加工過(guò)程中合理選擇加工方法和工藝，確保坡口的形狀、尺寸和傾斜角度等符合要求。同時(shí)，通過(guò)嚴(yán)格的檢驗(yàn)和測(cè)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正坡口加工中的偏差，保證坡口加工的精度。（4）配套樣箱是用于輔助構(gòu)件成形加工的工具，其精度對(duì)于構(gòu)件的最終尺寸具有重要影響。在冷熱狀態(tài)下，配套樣箱可能會(huì)因?yàn)椴牧系呐蛎浐褪湛s而導(dǎo)致尺寸偏差，從而影響構(gòu)件成形的精度。技術(shù)人員需要通過(guò)科學(xué)的調(diào)控和操作，控制樣箱的溫度、尺寸及安裝位置，以便實(shí)現(xiàn)構(gòu)件成形加工過(guò)程中的精準(zhǔn)控制。

3.3 構(gòu)件焊接

構(gòu)件焊接直接影響著分段的精度和質(zhì)量，通過(guò)合理、準(zhǔn)確地焊接構(gòu)件，可以保證船體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而延長(zhǎng)船舶的使用壽命，并確保其安全運(yùn)行。工作人員需要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)方案和施工安排，確保每個(gè)構(gòu)件按照正確的次序被焊接到正確的位置上。在進(jìn)行構(gòu)件焊接前，需要對(duì)船體分段進(jìn)行有限元計(jì)算，以此評(píng)估構(gòu)件焊接后可能出現(xiàn)的變形情況，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和控制，確保最終的分段符合設(shè)計(jì)要求。焊接時(shí)，產(chǎn)生的高溫和熱應(yīng)力可能會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件的形狀變化，從而影響分段的精度。為了防止這種情況的發(fā)生，工作人員需要在焊接前進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱和控溫，同時(shí)采用合適的焊接方法和參數(shù)，確保焊接環(huán)節(jié)的溫度和熱應(yīng)力得到有效控制。如果構(gòu)件在焊接期間發(fā)生變形，工作人員需要及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整，主要涉及重新測(cè)量和調(diào)整構(gòu)件的尺寸、形狀和位置，以使其符合設(shè)計(jì)要求。焊接結(jié)束后，需檢查焊縫的質(zhì)量、強(qiáng)度和密實(shí)性，并對(duì)存在的焊接缺陷進(jìn)行修復(fù)和處理。通過(guò)嚴(yán)格的焊縫檢查，可以確保焊接的可靠性和耐久性，提高分段的質(zhì)量和可靠性。除了焊接過(guò)程本身，工作人員還應(yīng)當(dāng)記錄關(guān)鍵的焊接參數(shù)、焊接順序以及環(huán)境溫度等信息，并將其整理匯報(bào)給相關(guān)人員。這些記錄對(duì)于建立焊接工藝的標(biāo)準(zhǔn)化和優(yōu)化具有重要意義，有助于提高整個(gè)分段建造過(guò)程的管理和控制水平。

3.4 畫線

在畫線工藝中，中線斑的外觀和尺寸以及對(duì)角線的精準(zhǔn)度是需要特別注意的。中線斑是船體結(jié)構(gòu)的重要標(biāo)志，需要通過(guò)準(zhǔn)確的畫線來(lái)保證其形狀和尺寸的合理性，以便后續(xù)的加工和安裝工作能夠順利進(jìn)行。而對(duì)角線則是衡量船體符合設(shè)計(jì)要求的重要指標(biāo)之一，通過(guò)精確的畫線工藝可以確保對(duì)角線的精準(zhǔn)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而保證船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。此外，技術(shù)工作人員需要根據(jù)具體的尺寸要求，將切割檢驗(yàn)線準(zhǔn)確地標(biāo)記在板材上，包括切割位置、長(zhǎng)度等信息，以便進(jìn)行后續(xù)的切割工作和質(zhì)量檢驗(yàn)。標(biāo)記應(yīng)該做到清晰可見，避免模糊或混淆，在整個(gè)分段建造過(guò)程中保持一致性，確保工藝的連續(xù)性和準(zhǔn)確性。

3.5 運(yùn)輸

分段的吊運(yùn)要點(diǎn)包括：（1）在進(jìn)行分段吊運(yùn)前，需要對(duì)船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)處理，以提高其承載能力和穩(wěn)定性。（2）根據(jù)分段的質(zhì)量、形狀和尺寸選擇最適合的吊裝方式，并嚴(yán)格遵循操作規(guī)程，以確保安全性。（3）在吊運(yùn)過(guò)程中，必須檢查吊具的規(guī)格、品質(zhì)能否符合要求，確保其能夠承受分段的重量和力度。吊具的故障或損壞可能導(dǎo)致意外事故發(fā)生，因此必須保證吊具的完好和可靠性。（4）在進(jìn)行吊裝前，必須確保分段已經(jīng)完全割離并且沒有任何未解除的固定裝置。（5）對(duì)于那些需要使用吊環(huán)進(jìn)行吊裝的分段，必須檢查吊環(huán)的焊接質(zhì)量，確保焊接牢固可靠，位置合理，并且焊接強(qiáng)度滿足要求。（6）在使用鋼絲繩進(jìn)行吊裝時(shí)，需要特別注意分段邊緣的保護(hù)。應(yīng)在鋼絲繩與鋼板邊緣的接觸處采取加墊方木、半圓管或角鋼等防護(hù)措施，以防止分段變形和鋼絲繩斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

分段的水平運(yùn)輸要點(diǎn)包括：（1）在進(jìn)行水平運(yùn)輸前，必須確保分段能夠順利吊入/吊出船舶，因此，需控制好吊裝設(shè)備和船體結(jié)構(gòu)的兼容性問(wèn)題。在安排水平運(yùn)輸前，應(yīng)進(jìn)行必要的測(cè)量和檢查，以確保分段與目標(biāo)船舶相互匹配。（2）放置方法的選擇應(yīng)基于分段的幾何形狀和質(zhì)量特征，并且需要確保分段在運(yùn)輸過(guò)程中保持穩(wěn)定和安全。（3）在進(jìn)行陸路運(yùn)輸時(shí)，必須確保分段的尺寸符合馬路寬度限制，以避免交通事故和違章行為。在計(jì)劃和組織陸路運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)與相關(guān)部門進(jìn)行溝通，并遵守所有交通法規(guī)和安全要求。（4）在進(jìn)行分段的水平運(yùn)輸前，應(yīng)在分段下方準(zhǔn)備好適當(dāng)?shù)膲|塊位置，以保證分段在運(yùn)輸過(guò)程中的穩(wěn)定性和安全性。墊塊的選擇和布置需要根據(jù)具體情況進(jìn)行評(píng)估，并確保其能夠有效地提供支撐和緩沖作用。

4 公務(wù)海工船舶分段精度控制工藝

下文以福建廈門船舶重工股份有限公司制造的公務(wù)海工船舶為例，對(duì)其各工序的精度控制進(jìn)行分析。

4.1 胎架制作

首先，需要?jiǎng)澇鎏ゼ艿牡孛嫱队熬€，包括中心線、基準(zhǔn)線、外板折角線、上口合攏縫線以及四個(gè)角點(diǎn)等，這些線的確定對(duì)于后續(xù)的施工起到了基礎(chǔ)性的作用。然后，還需要確定縱向和橫向的補(bǔ)償值，以保證最終的胎架尺寸準(zhǔn)確無(wú)誤。在角鋼樹胎的過(guò)程中，需要特別注意角鋼與外板面的貼合度，確保它們之間的連接緊密可靠。同時(shí)，還需檢查基準(zhǔn)線的垂直度和胎架的尺寸，確保結(jié)構(gòu)劃線的精度和準(zhǔn)確性。在長(zhǎng)度較大的分段中，還需要進(jìn)行反變形補(bǔ)償，防止分段在運(yùn)輸和焊接過(guò)程中產(chǎn)生變形。

4.2 裝焊與檢測(cè)

為了保證船舶的整體結(jié)構(gòu)堅(jiān)固和穩(wěn)定，需要控制好焊接順序和參數(shù)。在焊接環(huán)節(jié)，需要注意控制肋板和縱桁的垂直度，以避免后續(xù)修割工作。同時(shí)，要控制好各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)接間隙，盡量避免焊接收縮變形的發(fā)生。對(duì)于一些特殊構(gòu)件，還需要采取反變形措施，并在焊接完成后進(jìn)行矯正。此外，還需要明確分段焊接的檢查標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)關(guān)鍵位置的安裝尺寸和合攏結(jié)束的高度基準(zhǔn)進(jìn)行檢查，保證質(zhì)量符合要求。

4.3 分段余量劃線

為了保證分段在拼裝時(shí)能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地對(duì)接，需要實(shí)行分段余量劃線。首先，將橫向分段基準(zhǔn)線作為基準(zhǔn)，確定每個(gè)分段的長(zhǎng)度，并根據(jù)這個(gè)長(zhǎng)度實(shí)行長(zhǎng)度方向的余量劃線。其次，需要將中心線引到主甲板、艉封板和橫艙壁板等位置，作為寬度定位的基準(zhǔn)線。在劃線過(guò)程中，需要測(cè)量和修正高度基準(zhǔn)線，以作為船臺(tái)搭載與水尺劃線的參考。再次，需測(cè)量和調(diào)整基線，從而控制好基線的撓度。最后，為了方便分段的安裝，還需要在外板下面劃出距離中心線2000mm的縱向安裝寬度基準(zhǔn)。在劃線期間，應(yīng)當(dāng)特別注意樣沖點(diǎn)的準(zhǔn)確性和精度。

4.4 分段運(yùn)輸

在運(yùn)輸前，需要事先規(guī)劃好吊碼和支撐布置圖。通過(guò)合理的吊碼設(shè)置和支撐安排，可以確保分段在運(yùn)輸過(guò)程中平穩(wěn)無(wú)碰撞地移動(dòng)。在分段下胎之前，還需要?jiǎng)澓梦恢镁€，并進(jìn)行對(duì)應(yīng)的加排工作，以便于主甲板吊運(yùn)和支撐外板實(shí)行水平運(yùn)輸。這一過(guò)程需要嚴(yán)格按照計(jì)劃進(jìn)行，確保每個(gè)分段的位置準(zhǔn)確無(wú)誤。

5 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行船體分段建造期間，必須要對(duì)建造精度進(jìn)行全面把控，以此確保船體裝配后的使用功能健全完善。有關(guān)技術(shù)人員也需要對(duì)船體分段建設(shè)的工藝流程進(jìn)行控制與檢查，確保其建造質(zhì)量以及精細(xì)化水平，在切實(shí)減少建造時(shí)間的同時(shí)，同時(shí)保障船舶使用質(zhì)量，使得船舶具有更高的使用價(jià)值。