滿足PSPC要求的舾裝生產(chǎn)設(shè)計改進與實現(xiàn)

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(南通中遠川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226005)

國際海事組織(IMO)在對壓載艙涂層提出的標(biāo)準《船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側(cè)處保護涂層性能標(biāo)準》(Performance Standard for Protective Coatings，PSPC)中規(guī)定：將2008年7月1日以后簽約的所有總噸位500以上散貨船(散貨船雙舷側(cè)空間在150 m長度以上)、油船和集裝箱船等船型，及2009年1月1日以后開始起工和2012年7月1日后完工的所有船舶均納入PSPC標(biāo)準強制實施范圍。

PSPC對造船業(yè)的硬件設(shè)施，工藝流程等方面都提出了更高的要求，增大了造船企業(yè)的成本。但從長遠角度看，PSPC標(biāo)準的實施將提高涂層壽命，使船舶更安全，也將促進船企提高管理和工藝水平，對造船和航運行業(yè)都有重大積極的意義。

作為壓載艙涂層保護執(zhí)行標(biāo)準，PSPC標(biāo)準的實施并不局限于船舶涂裝，而是涉及到船舶設(shè)計、建造、生產(chǎn)管理和檢驗等方方面面的工作。本文從舾裝生產(chǎn)設(shè)計的角度討論在滿足PSPC要求的前提下的技術(shù)對策。

1 舾裝生產(chǎn)設(shè)計的重點問題分析

在南通中遠川崎船舶工程有限公司(NACKS)，舾裝生產(chǎn)設(shè)計主要從事除了設(shè)備之外的一般舾裝件的詳細設(shè)計及采購、舾裝件安裝階段的確定、舾裝件安裝工藝的制定等工作。因此，針對PSPC標(biāo)準的要求，從以下幾個方面分析。

1.1 舾裝件的2R或三次打磨

普通區(qū)劃中舾裝件自由邊的打磨，一般要求為1C(cut)，PSPC區(qū)劃對船體結(jié)構(gòu)自由邊的處理要求為2R或經(jīng)過三次打磨。NACKS僅對舾裝件的切割自由邊要求打磨，軋制角鋼、扁鋼等型材因有軋制圓弧無需再行打磨，但從舾裝件成品來看，不能滿足要求。

1.2 建造后期涂層燒損面積的控制

PSPC規(guī)定了分段合攏后對破損涂層的表面處理要求如下。

1)對接縫為St3，或更好，或可行時為Sa2.5。

2)小面積破壞區(qū)域不大于總面積的2%時為St3。

3)相臨區(qū)域的破壞面積超過25 m2或超過艙室總面積的2%時應(yīng)達到Sa2.5。

因此，應(yīng)該對后期可預(yù)見的涂層破損面積進行總量控制，防止因超過2%引起表面處理要求的提高。該項技術(shù)指標(biāo)成為國內(nèi)各船企實施PSPC標(biāo)準公認的困難點，是制約船企按PSPC標(biāo)準生產(chǎn)的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時也是本文討論的重點。

2 舾裝生產(chǎn)設(shè)計對策

通過對上述問題的分析，結(jié)合舾裝件廠家生產(chǎn)實際和NACKS現(xiàn)場施工工藝，初步制定以下對策。

2.1 制定銳邊打磨標(biāo)準

舾裝生產(chǎn)設(shè)計部門設(shè)計及采購的大量舾裝件是通過配套廠家根據(jù)舾裝生產(chǎn)設(shè)計的圖面指示進行生產(chǎn)的。通過廠家走訪，發(fā)現(xiàn)廠家所用的市售品型材的頂邊(見圖1中⑦所指的邊)幾乎沒有軋制圓弧或圓弧很小，甚至為尖銳的自由邊，基本上達不到2R的標(biāo)準。如不在產(chǎn)品制作階段進行處理，將影響涂裝質(zhì)量。

通過研究，制定出舾裝件型材軋制邊打磨的標(biāo)準，對PSPC區(qū)劃舾裝件打磨要求進行了規(guī)范，要求舾裝件廠家嚴格按標(biāo)準進行處理。

圖1中⑦表示倒圓2R或三次打磨。

圖1 型材

2.2 舾裝件的先行舾裝

舾裝件在分段涂裝前安裝，可在減少龍門吊及其它大型生產(chǎn)設(shè)備的使用量、降低生產(chǎn)成本、縮短塢期、提高船塢的使用效率的同時，減少后期安裝對分段涂層的燒損，減少打磨補涂工事，在一定程度上實現(xiàn)了對建造后期涂層燒損面積的控制。

2.2.1 現(xiàn)有條件下能夠先行的舾裝件

有針對性地對以前的一些經(jīng)驗做法進行分析、改進。將原先在定盤或塢內(nèi)統(tǒng)一安裝的舾裝件進行梳理，若條件許可，則改至組立或內(nèi)業(yè)車間進行先行舾裝。如DECK STORE及電梯井內(nèi)豎梯等舾裝件由原定盤改至內(nèi)業(yè)安裝。根據(jù)分段組立要領(lǐng)的實際情況，將60%壓載艙區(qū)劃的上甲板周邊的欄桿由原船塢安裝改至在涂裝前組立車間安裝。個別PANAMA CHOCK改至組立或內(nèi)業(yè)安裝。

2.2.2 拆分舾裝件

在不影響舾裝件功能的情況下，大量使用“分割法”。即將原本跨分段的、須在相關(guān)分段合攏(分段涂裝)后才能安裝的舾裝件分切成兩部分，分別布置于分段縫的兩側(cè)，以達到將原本在塢內(nèi)或定盤(分段涂裝后)才可安裝的舾裝件先行至組立甚至內(nèi)業(yè)(分段涂裝前)安裝的目的，從而減少了后期安裝對涂層的燒損。

2.2.3 采用特殊工藝方法

有一部分舾裝件因分段搭載工藝的限制無法前移到分段涂裝前安裝，如大型甲板機械、部分上甲板欄桿、舷邊的系泊裝置等。還有部分設(shè)備因跨分段(不可采用上述“分割法”解決的情況)，安裝精度難以保證，需搭載后再行安裝。

為了解決這個問題，采用了PAD先行。

2.3 PAD先行

2.3.1 現(xiàn)狀調(diào)查

為給PSPC的執(zhí)行提供參考數(shù)據(jù)，做到心中有數(shù)，在PSPC適用船作業(yè)前，制定了舾裝件燒損計算要領(lǐng)書，對55KBC、315VLCC、PCC船的典型壓載艙(一般是涂裝后安裝舾裝件最多的艙室)的燒損面積進行了計算。經(jīng)過計算，典型壓載艙后期燒損面積僅占整個艙室面積的0.8～1.0‰。

雖然燒損面積遠遠小于2%，但是后期不確定的設(shè)計、船東、船檢、船級的特殊要求的改正作業(yè)勢必引起涂層的破壞。為保險起見，對無法先行的部分舾裝件，還是采取了PAD先行的工藝方法，以盡量控制涂層燒損面積，給后期的不確定改正留下充分的余量。

2.3.2 有關(guān)措施討論

由于PSPC區(qū)劃所指壓載艙或用作壓載的艙室，其艙內(nèi)壁的舾裝件一般在分段涂裝前安裝。本文討論的PAD先行僅考慮壓載艙背面安裝的舾裝件PAD先行，如安裝大量舾裝件的上甲板(其背面是壓載艙)。

1)應(yīng)用原理。普通PAD機理是：舾裝件的固定腳(可以是圓形管材，也可以是角鋼、扁鋼等)截面積較小，與主板燒焊時，短時間內(nèi)積聚大量的熱量，導(dǎo)致船殼的重要部件——主板因局部過熱產(chǎn)生應(yīng)力而發(fā)生應(yīng)變，嚴重時甲板甚至?xí)霈F(xiàn)裂紋。增加PAD后，相對增加了受熱面積，主板的局部過熱會有所改善。

PAD先行是指首先將PAD定位并與主板焊接，然后隨主板分段涂裝，最后在分段搭載后，將無法先行安裝的舾裝件焊接在PAD上。由于在主板上加裝了PAD，當(dāng)舾裝件與PAD焊接時，焊接產(chǎn)生的熱量通過一定厚度的PAD向主板傳遞。PAD越厚，本身吸收的熱量越多，傳遞給主板的熱量越少。當(dāng)厚度達到一定程度時，傳遞到主板的熱量不至于燒損主板背面(主板背面為壓載艙)的涂裝。

2)板厚的確定。為了確認不同主板厚度、不同焊腳長需要的PAD厚度，按下述方案進行相關(guān)試驗。

如圖2、3所示，先在不同厚度的主板一面焊接不同厚度的PAD，然后在主板另一面進行與壓載艙相同的涂裝處理，最后在PAD上焊接試驗類似于舾裝件的腳(10 mm厚的扁鋼)。焊接時對反面油漆表面的溫度進行測量，焊接后對油漆燒傷情況進行目測。

試驗條件見表1。

圖2 試驗方案示意

圖4a、c)為外觀判定圖，目測檢查油漆表面是否有明顯涂膜燒損痕跡；圖4b)、d)為破損涂層判定圖，檢查油漆內(nèi)部是否有因熱影響而產(chǎn)生燙傷變色情況。圖中記號筆所寫內(nèi)容用公式表示為：①a/b/c，a為試板厚度，b為PAD厚度，c為焊腳長度。

圖3 試驗方案示例

表1 試驗條件

注：對主板反面進行表面處理，并涂裝環(huán)氧油漆，做2度160 μm。

圖4 試板焊接前后油漆表面對比

試驗后，試板①油漆表面有明顯涂膜燒損痕跡，如圖4a)黑圈所示，試板①破損油漆后內(nèi)部涂層受熱變色，如圖4b)黑圈所示。試板⑥的外觀及涂層破損后均未發(fā)現(xiàn)燒損。

根據(jù)對多次試驗結(jié)果的分析，從經(jīng)濟角度及管理方面進行權(quán)衡，確定了防止背面涂層損壞的PAD的選用標(biāo)準。見表2、表3。

PAD選用注意事項。

表2 PAD選用標(biāo)準一

表3

① PAD厚度應(yīng)不小于8 mm，一般為“A”級材或相當(dāng)材，如船體材為HT47材，PAD應(yīng)采用E40材。

② PAD厚度應(yīng)不小于舾裝件的腳的型材的厚度。

③ 舾裝件PAD與主板間的焊腳長應(yīng)不小于0.5倍PAD的厚度。

3)適用范圍。雖然用增加PAD的方法減少了涂層燒損的補涂，但是還是增加了焊接工作，增加了板材的使用，為了規(guī)范設(shè)計、統(tǒng)一思想，制定了其適用范圍為上甲板區(qū)劃的管支架、舷邊欄桿、交通平臺、梯子、系泊設(shè)備等。

運用的總原則是：所付甲板背面為壓載艙，且無法先行舾裝的舾裝件。

2.4 后期改正的控制

建造過程中舾裝件的修改屬于不可預(yù)測因素，為了將壓載艙損傷面積控制在目標(biāo)范圍內(nèi)，除了不斷優(yōu)化安裝工藝外，應(yīng)將舾裝件修改帶來的燒損降到最低。 對不得已進行的修改實行改正信息申請制度，為此制定了《壓載艙涂裝后改正工事處理流程》。制度要點如下。

1)設(shè)計出改正圖時，采取的改正方案應(yīng)盡可能避免破壞PSPC區(qū)域涂層；如判定改正將破壞PSPC涂層，需將相關(guān)改正信息及時通知涂裝部門，便于涂裝部門把握變更信息、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、合理安排動火節(jié)點、采取涂膜保護措施。

2)相關(guān)部門動火修改結(jié)束后，應(yīng)立即通知涂裝部門進行表面處理、補涂等工作。防止銹蝕范圍的擴大。

3)涂裝部門對PSPC區(qū)劃損傷情況進行跟蹤，并反饋給設(shè)計，以供今后有類似工程時參考。

2.5 全程涂膜保護

1)在分段內(nèi)部動火時，使用防火纖維對作業(yè)點下方的涂膜進行保護。

2)拆除壓載艙腳手時全面使用保護毛毯。

3)對所有壓載艙通行孔的下邊口進行保護。

4)分段完成PE/搭載后，及時清理焊渣、鐵粉，減少對涂膜的污染。

NE080(58KBC)是NACKS適用PSPC的首制船，相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，其后期燒損面積遠低于2%，無需進行高要求噴沙打磨，大大降低了生產(chǎn)成本。經(jīng)實踐檢驗，舾裝生產(chǎn)設(shè)計改進成功。