兩次定位法船體總段大合攏

陳 彤 陳崗軍

大連中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司 大連 116113

兩次定位法船體總段大合攏

陳 彤 陳崗軍

大連中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司 大連 116113

對(duì)中小型船舶建造中常用的船體總段大合攏方法，包括合攏前的工藝準(zhǔn)備、合攏的工藝過程、防變形手段和質(zhì)量控制以及環(huán)形焊縫的焊接等作了全面論述，提出在大接頭焊接縫加馬板；加放焊縫橫向收縮補(bǔ)償量等控制變形的具體措施。

船體 總段大合攏 兩次定位法 環(huán)形焊縫焊接

根據(jù)不同的船體結(jié)構(gòu)、船舶尺度和建造廠所具備的設(shè)備條件，船舶建造方法有多種，如總段建造法、塔式建造法、島式建造法、串聯(lián)建造法、兩段建造法等。某造船廠根據(jù)高速船多為中小型船且為橫骨架式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，決定采用總段建造法。

1 總段建造法

首先將船中部（或接近船中）的總段作為定位段，吊運(yùn)至船臺(tái)上定位固定，然后依次安裝前后的相鄰總段，吊裝順序見圖1［1］。當(dāng)相鄰兩個(gè)總段的對(duì)接縫焊接結(jié)束后，即可進(jìn)行合攏區(qū)的舾裝工作。

圖1 總段建造法吊裝順序示意圖

總段建造法船臺(tái)裝焊工作量少，工作條件好，有利于縮短船臺(tái)周期。由于總段結(jié)構(gòu)較完整，形成剛性較大的封閉體，采用適當(dāng)?shù)姆醋冃未胧子诳刂拼w焊接變形；預(yù)舾裝工作可以提前進(jìn)行，減少船舶占用舾裝碼頭時(shí)間，并可提前進(jìn)行部分密性試驗(yàn)。但因總段重量大，受船臺(tái)起重能力的限制，所以這種方法一般用于建造中、小型船舶。用水平船臺(tái)造船的船廠，由于用小車作為總段運(yùn)送工具，不受船臺(tái)起重能力的限制，而受到船臺(tái)小車尺寸和額定載荷的限制。兩次定位法進(jìn)行總段船臺(tái)大合攏使合攏定位精度高，合攏縫修割工作量減少，提高了裝焊工作效率和質(zhì)量。

2 船臺(tái)總段大合攏的工藝準(zhǔn)備

1）準(zhǔn)備移動(dòng)總段的設(shè)備。根據(jù)各建造廠的條件，可用船臺(tái)小車、吊車、行車（車間內(nèi)）等不同的設(shè)備移動(dòng)總段。

2）準(zhǔn)備測(cè)量?jī)x器。測(cè)量總段合攏精確性的儀器有設(shè)定的標(biāo)桿、水準(zhǔn)儀（或經(jīng)緯儀）、軟管水平儀、卷尺等。

3）總段定位用工具。調(diào)整定位用具有花蘭螺絲、吊線錘、千斤葫蘆、千斤頂、墩木等。

4）船臺(tái)勘劃定位線。船臺(tái)合攏區(qū)需勘劃船臺(tái)中心線、肋位線、肋骨檢驗(yàn)線，見圖2［2］。

圖2 船臺(tái)肋骨檢驗(yàn)線槽鋼

5）總段上勘劃定位線。總段上應(yīng)勘劃出肋骨檢驗(yàn)線、水平檢驗(yàn)線和總段船底中心線，見圖3。

圖3 測(cè)量205總段合攏時(shí)的移動(dòng)距離A

6）準(zhǔn)備必要的技術(shù)資料。

3 船體總段大合攏工藝

基準(zhǔn)總段裝焊、矯正完工、兩端接頭切割到位（不留余量），根據(jù)板厚要求開出內(nèi)坡口，劃出肋骨檢驗(yàn)線和水平檢驗(yàn)線。經(jīng)檢驗(yàn)合格，移動(dòng)或吊運(yùn)總段至船臺(tái)找正定位，見圖3。

1）吊裝后續(xù)總段。將后續(xù)總段（205）吊至船臺(tái)合攏位置，使204總段和205總段大接頭位置留有一定空隙，以便于合攏定位操作。

2）后續(xù)總段第一次定位。

（1）總段船底中心線定位。用吊線法調(diào)整后續(xù)總段（205）首尾船底、甲板中心線和船臺(tái)中心線一致（左右移動(dòng)）；

（2）總段船底中心線和水線標(biāo)高調(diào)整定位：用軟管水平儀或水準(zhǔn)儀和標(biāo)桿測(cè)后續(xù)總段（205）首尾船底中心線和水線標(biāo)高，調(diào)整至與設(shè)定的標(biāo)高或基準(zhǔn)線一致（高低移動(dòng)）；

（3）總段左右水平定位：用軟管水平儀測(cè)后續(xù)總段（205）首尾兩舷水平檢驗(yàn)線，調(diào)整至左右水平。

以上調(diào)整定位的方法相互制約，需經(jīng)反復(fù)調(diào)整和測(cè)量后方能達(dá)到要求。掌握方法后，往往一次調(diào)整成功，合攏時(shí)間大大縮短。某船廠已用此法建造了百余艘各類船舶，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

3）測(cè)量后續(xù)總段（205）余量。

（1）后續(xù)總段第一次定位后，在總段肋骨檢驗(yàn)線肋位船底中心線下吊線錘至船臺(tái)中心線上，得一投影點(diǎn)，測(cè)量該投影點(diǎn)到船臺(tái)中心同號(hào)肋骨檢驗(yàn)線間的距離，測(cè)量得到A值，見圖3。A值即是后續(xù)總段（205）合攏時(shí)二次定位需要移動(dòng)的距離。

（2）勘劃后續(xù)總段（205）余量線。測(cè)量出A值后，做一長(zhǎng)度為A值的樣棒，用樣棒A的一端緊頂基準(zhǔn)總段（204）大接頭正作（無余量）邊緣，另一端搭在后續(xù)總段（205）的船殼外板上，量取A值，在后續(xù)總段（205）的外板上得出一投影點(diǎn)，做出標(biāo)記。將樣棒A沿基準(zhǔn)總段大接頭邊緣平行移動(dòng)，做出一系列標(biāo)記點(diǎn)，將這些點(diǎn)連接起來，即得到一條等距離的余量切割線。圖3中影線部分即是需切除的余量。甲板和船底部的余量線劃法同上。

（3）核對(duì)大接頭區(qū)肋骨間距（即＃59～＃60肋位）是否超差，如超差，應(yīng)做適當(dāng)調(diào)整。

（4）經(jīng)檢驗(yàn)合格后，按切割余量線切除后續(xù)總段（205）大接頭的余量。

（5）按上述方法勘劃縱向構(gòu)件的余量線并切割余量。

4）后續(xù)總段（205）第二次定位。

（1）移動(dòng)后續(xù)總段（205）。通常用花蘭螺絲或船臺(tái)小車將后續(xù)總段移動(dòng)距離A，使基準(zhǔn)總段和后續(xù)總段對(duì)接落位。

（2）對(duì)接后第二次定位。定位方法與第一次相同。平移后續(xù)總段，位置改變不大，較第一次易于調(diào)整定位。

5）裝配大接頭區(qū)域的焊縫。

總段第二次定位后進(jìn)行接頭區(qū)焊縫的局部修割和裝配、點(diǎn)焊固定。注意裝配時(shí)在船殼外部點(diǎn)焊。

6）散裝大接頭區(qū)域內(nèi)的內(nèi)部散裝構(gòu)件。

4 質(zhì)量控制及防變形的措施

施工過程中應(yīng)按相關(guān)精度標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)格控制大合攏的質(zhì)量。質(zhì)量控制要點(diǎn)：船臺(tái)劃線精度；基準(zhǔn)段定位準(zhǔn)確性；總段大接縫處的的肋骨間距；結(jié)構(gòu)件的對(duì)接精確度；船體基線的直線度；主船體總長(zhǎng)度；船體首尾上翹變形值。

4．1 大接頭處焊接縫加馬板

為了控制大接頭處焊縫局部變形，在橫跨焊縫處加馬板。馬板長(zhǎng)度要能橫跨相鄰兩根肋骨，板厚應(yīng)不小于外板厚度的1．5倍。馬板安裝見圖4［3］。

4．2 加放焊縫橫向收縮補(bǔ)償量

圖4 接頭焊縫加馬板

為補(bǔ)償環(huán)縫的橫向收縮，每個(gè)合攏環(huán)縫加放3 mm收縮量，可控制船體總長(zhǎng)L在精度標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)

4．3 采用反變形措施

為防止船體首尾上翹，采取反變形措施，通?？偠蜗蚴缀蠑n時(shí)，后續(xù)總段首基線與設(shè)定基線下沉m，船首上翹可控制在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)（±25 mm）?？偠蜗蛭埠蠑n時(shí)，后續(xù)總段尾基線與設(shè)定基線下沉m，船尾上翹可控制在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)（±20 mm）。

5 大合攏環(huán)形焊縫的焊接程序

中小型船舶多采用總段造船的建造方案。船體總段船臺(tái)大合攏是船體總段建造法中最為重要的工藝過程，總段大合攏環(huán)形焊縫的焊接對(duì)船舶建造質(zhì)量有著重要影響，它影響到焊縫的局部變形，焊接應(yīng)力的分布，甚至產(chǎn)生焊接裂紋。因而，制訂船體總段大合攏環(huán)形焊縫的焊接程序十分重要。

5．1 船體總段大合攏時(shí)需要焊接的構(gòu)件

1）縱向構(gòu)件的對(duì)接縫包括面板與面板，腹板與腹板，要求焊透；

2）縱向構(gòu)件的腹板與船體殼板；

3）船體殼板的對(duì)接縫，包括縱向?qū)涌p和橫向大合攏縫，要求焊透。

5．2 焊前工藝準(zhǔn)備

1）大合攏橫向環(huán)縫應(yīng)根據(jù)船殼外板不同厚度，按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求開焊接坡口，坡口位于外板里面。

2）為防止環(huán)形焊縫局部變形，應(yīng)在外板外面加裝馬板。見圖4。

3）焊接前應(yīng)制定完善的焊接工藝，或按建造廠的有關(guān)焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

5．3 制訂焊接程序時(shí)應(yīng)考慮的因素

1）合攏區(qū)的約束。合攏過程中沿船長(zhǎng)方向的約束大于船深、船寬方向的約束。約束程度愈高，殘余應(yīng)力愈大。隨著焊接過程的進(jìn)行，越是后面焊接的焊縫，收縮受到的約束程度愈高，殘余應(yīng)力愈大。

2）焊縫的縱向收縮和橫向收縮。焊縫的橫向收縮大于縱向收縮，橫向收縮值約等于縱向收縮值的3倍。

3）殘余應(yīng)力。在設(shè)計(jì)船體總段大合攏環(huán)形焊縫時(shí)，應(yīng)盡量減小縱向殘余拉應(yīng)力，使船在受總縱彎曲時(shí)產(chǎn)生的縱向應(yīng)力疊加時(shí)的應(yīng)力值減小。

5．4 總段大合攏環(huán)形焊縫的焊接程序

1）首先焊接大合攏區(qū)域外板橫向環(huán)形焊縫。先焊船體內(nèi)部焊縫，焊接完成后在船殼外氣刨清根刨槽，進(jìn)行封底焊。

焊接程序見圖5［2］。

圖5 總段環(huán)形接縫焊接程序

2）合攏區(qū)域外板縱向和橫向交叉焊縫?？偠卧诤蠑n前，縱向焊縫在離開環(huán)縫約300 mm處中斷。合攏后的焊接程序見圖6［3］。

圖6 外板縱向和橫向交叉焊縫焊接程序

圖6的兩種焊接程序可任選其一，筆者推薦先焊環(huán)形橫縫，再將交叉處的橫縫焊肉鏟除，然后焊縱向焊縫，焊縫不能在橫縫處中斷，見圖6 a）。

3）焊接縱向構(gòu)件對(duì)接縫（包括縱向構(gòu)件面板和面板、腹板和腹板的對(duì)接縫，要求焊透）。

4）最后焊接縱向構(gòu)件的腹板與船殼板的角焊縫。

［1］王 云．船體裝配工藝［M］．哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，1994．

［2］陳冰泉．船舶及海洋工程結(jié)構(gòu)焊接［M］．北京：人民交通出版社，2001．

［3］王承權(quán)，夏炳仁，杜述勇．船體大合擾環(huán)形縫最佳焊接程序的研究［J］．船舶工程，2001（1）：42-45．

Twice positioning method for block construction of hull

CHEN Tong CHEN Gang-jun
Dalian Zhongyuan Shipping Engineering Co．Ltd Dalian 116113

This paper introduced the common used block construction method for the middle-small ships，including technological preparation，technological process，preventing distortion measure and quality control，as well as pat optimum welding sequence of the circular assembly seams．The measures of adopting the clamps on the seams in the large joints and enlarging the compensation of the transverse shrinkage distortion to control the deformation of construction were discussed．

hull block construction method twice positioning method welding sequence of circular assembly seams

U671．91

A

1671-7953（2007）02-0038-04

2006-11-07

修回日期2006-11-16

陳 彤（1969—），女，學(xué)士，工程師。