LPG船液罐鞍座分段定位精度控制分析和應用

張林線， 龔 容， 楊 維

(滬東中華造船集團有限公司， 上海 200063)

LPG船液罐鞍座分段定位精度控制分析和應用

張林線， 龔 容， 楊 維

(滬東中華造船集團有限公司， 上海 200063)

通過對液罐鞍座分段在制造安裝過程中的同心度、同軸度、水平度、每組液罐鞍座跨距的分析和比較，理順相互之間的關系，并針對控制其主要尺寸采取措施，充分利用公差范圍，確保制造精度。

液罐鞍座分段定位精度 每組液罐鞍座跨距 船底撓曲

1 前言

8 400 m3LPG船是我公司為挪威船東建造的液化氣/乙烯運輸船，為我公司首次承建的高附加值產(chǎn)品，也是船舶家族中的又一“三高”精品(高技術、高性能、高難度)。雖然該船型在國內(nèi)建造的同類型船舶中，總噸位不算最大，但就單個罐體來說，無論是重量，還是容積都是較大的。該船液罐鞍座具有大直徑、長跨度的特點，在整個建造過程中，液罐鞍座的安裝精度控制尤為重要。對于船體建造而言，特別是支撐球罐的液罐鞍座制造精度控制，無疑是公司船殼建造史上精度控制方面的首創(chuàng)。是對公司船舶制造能力的一個全面考驗。

2 特點介紹

2.1 液罐鞍座結(jié)構(gòu)特點

8 400 m3LPG船共有兩個液罐，分別安置在兩個液罐貨艙的液罐鞍座上方。液罐鞍座又是船體底部分段的肋板組成部分，構(gòu)成船體底部的強力結(jié)構(gòu)。液罐鞍座由固定底座和滑動底座組成。固定底座對應液罐上的固定支座，滑動底座對應液罐上的滑動支座(見圖1)。

2.2 液罐鞍座分布情況

8 400 m3LPG船共有兩組液罐鞍座，每組液罐鞍座有兩個液罐鞍座。第一組液罐鞍座分別設置在#104肋位和#121肋位。第二組液罐鞍座分別設置在#48肋位和#78肋位。兩組液罐鞍座共涉及到10個分段。第一組液罐鞍座縱向跨距12.92 m，第二組液罐鞍座縱向跨距22.8 m，兩組液罐鞍座各跨越三個環(huán)型分段(即一組液罐鞍座有兩個大接縫)，橫向大圓弧半徑為6 835 mm，牽涉到底部與舷側(cè)分段(即左右各一個縱縫)，且舷側(cè)分段的液罐鞍座部分船臺散裝。

圖1 8 400 m3LPG船液罐示意圖

2.3 液罐鞍座安裝的精度要求

單一液罐鞍座在分段安裝中的垂直度允許誤差≤±2 mm，每組液罐鞍座的同心度允許誤差≤±2 mm，每組鞍座的水平度允許誤差≤±4 mm，每組鞍座的主尺度(間距)允許誤差≤±3 mm(第一組液罐鞍座縱向跨距12.92 m，第二組液罐鞍座縱向跨距22.8 m)，船底撓曲度允許誤差≤±10 mm(見表1)。

表1 液罐鞍座安裝精度表

3 現(xiàn)狀分析和認識

由于液罐鞍座的弧度、同心度、同軸度、垂直度、水平直線度及每組液罐鞍座跨距度均具有很高的要求，因此單一液罐鞍座的制作精度，單一液罐鞍座在分段中的安裝精度，及液罐鞍座分段船臺定位的精度控制都是建造中的關鍵，也是整條船能否順利建造和交船的關鍵。只有對各種影響因素分析透徹，才能在精度控制方面做到主次分明。在實際生產(chǎn)過程中，才能根據(jù)具體的情況，調(diào)整控制重點，確保重要的精度尺寸，否則將會造成非常嚴重的后果。

3.1 對首制船液罐鞍座船臺定位的分析

3.1.1 單一液罐鞍座在分段中的安裝分析

8 400 m3LPG船的船體結(jié)構(gòu)形式屬于單底結(jié)構(gòu)。由于液罐鞍座又是兼作船體底部結(jié)構(gòu)，因此，液罐鞍座與分段的底部結(jié)構(gòu)融為一體，即安裝形式是液罐鞍座與分段結(jié)構(gòu)整體制作。在液罐鞍座的整個制造過程中，盡管有技術工藝作指導，然而要達到預期的制造效果還有一定的難度。主要是液罐中心至船底基線和液罐中心到液罐鞍座面板R=6 835+5mm半徑很難達到技術要求，特別是液罐鞍座在分段制作后變形較大，造成船臺上的安裝精度難以控制。容易造成液罐鞍座的面板大量開刀修正。

3.1.2 液罐鞍座分段船臺定位分析

由于8 400m3LPG船是我公司的首創(chuàng)產(chǎn)品，在具體的液罐鞍座制作和船臺定位的精度控制方面缺少應有的手段和措施，船臺的定位方法落后，以及操作者對液罐鞍座的精度要求理解不夠、不深，主次不分，安裝定位時采用了習慣的定位方法，適應不了液罐鞍座的安裝精度要求。導致液罐鞍座分段的液罐鞍座之間主尺寸的精度超差，而未能達到精度要求的±3mm。

3.2 對液罐鞍座船臺定位的新認識

由于液罐中心至液罐鞍座的弧度R=6 835+5mm和液罐鞍座中心至船底有精度要求，以及同組液罐鞍座的同心度、同軸度為±2mm，同組鞍座的主尺度為±3mm，而每道鞍座又是分別安裝在B2分段(#48)，B4分段(#78)，B5分段(#104)，B7分段(#121)上，是各自獨立的分段，且各分段的結(jié)構(gòu)不同，這樣會使分段在焊接后的變形產(chǎn)生不同的變形值，而且在運輸?shù)跹b過程所產(chǎn)生的變形也會不同。船臺的液罐鞍座分段定位，除了參照8 400m3LPG船的有關工藝外，在具體的定位過程中，必須結(jié)合該船的特殊性和精度控制要求。分析它們之間的關系，理順它們之間的重要與非重要之間的尺寸，才能在船臺安裝過程中有的放矢，確保液罐鞍座的精度要求。

在這里我們假設，液罐鞍座在分段的裝配制作過程中，圓心度的精度控制在R=6 835+5mm，液罐鞍座中心到船底尺寸也符合精度要求。然而經(jīng)過焊接后會產(chǎn)生變形，如變形值是-3mm的話，那么該液罐鞍座分段如按船臺的通常定位方式操作，就會使R=6 835+5mm變?yōu)镽=6 835+2mm。經(jīng)過船臺合攏后的再次焊接收縮，將會出現(xiàn)R=6 835+2mm變?yōu)镽=6 835-nmm。同樣，同比液罐鞍座的主尺度(間距)也存在這類問題。由于主尺度的精度要求是±3mm，而根據(jù)《中國造船質(zhì)量標準》在分段接縫處肋骨間距標準為±10mm。船體主尺度偏差為總長或兩柱間長標準±1/1 000L。所以，船臺安裝過程中，如果單考慮分段的大接縫處的肋距標準，忽視液罐鞍座的跨距尺寸，同樣也會產(chǎn)生無法達到精度標準的現(xiàn)象。

3.3 液罐鞍座的同心度(同軸度)、水平度、船底撓度之間的關系

在液罐鞍座分段的定位中，按通常習慣的方法，忽略同心度、主尺度的精度要求絕不可行。最終的結(jié)果將會使質(zhì)量處于失控狀態(tài)，精度控制也就無從談起。從而在液罐鞍座面板上的硬木擋板扁鋼-10×50, -25×210施工時必須調(diào)整到同組液罐鞍座設計要求的主尺度。通過對上述各公差值的分析，同心度R=6 835+5mm與船底撓曲±6mm之比；主尺度±3mm與接縫處的間距±10mm和船長±1/1 000L之比；液罐鞍座分段在定位時，液罐鞍座的同心度、主尺度，單一鞍座R=6 835+5mm的制造精度控制必須首要保證，而船底撓曲度、分段接縫處的肋距是其次需考慮的問題。若同心度、主尺度、R值不可變，那么船底撓曲度、分段大接縫處的肋距還有可變余地。綜上所述，在液罐鞍座分段船臺定位安裝過程中，如何充分利用各精度的公差范圍來調(diào)整和控制定位尺寸是解決問題的關鍵。

4 實施過程

針對上述分析和認識，為使8 400m3LPG船的液罐鞍座的同心度、垂直度、主尺度、R值(弧度)均達到精度控制要求，有必要對液罐鞍座和所涉及到的分段制造、安裝和吊運進行重點控制。

4.1 單一液罐鞍座制造精度控制

(1) 設置合理的水線和直剖線，用于零件制造和安裝過程中對合?？刂萍庸て秸燃皥A弧輪廓精度。

(2) 液罐鞍座腹板在拼接時，必須以基準線、對合線為基準，確保腹板的外形尺寸，以及腹板和面板的吻合性、垂直度。

(3) 液罐鞍座腹板與面板在焊接時，應采用CO2焊接方法操作。 焊接后火工矯正應校對胎架，保證腹板與面板的弧度。

(4) 制造完工后，必須進行精度測量，并填表做好原始記錄。同時反饋給技術部門，以保證技術人員決定液罐鞍座在分段制作中是否需要采取修正措施。

4.2 單一液罐鞍座在分段安裝時的精度控制

(1) 液罐鞍座分段的中心線、基準線、鞍座垂直位置確定時，必須經(jīng)激光校合，保證單一液罐鞍座橫向與分段中心線面的角度(見圖2)。

圖2 液罐鞍座垂直位置激光校合示意圖

(2) 單一液罐鞍座的高度和圓度位置定位時，必須保證R=6 835+5的弧度定位低點尺寸及利用特制的圓心測量標桿，控制液罐鞍座中心到液罐鞍座面板的半徑R6 835mm尺寸(見圖3)。

圖3 液罐鞍座心測量標桿示意圖

(3) 單一液罐鞍座在分段中的焊接，必須控制焊接方法、焊接順序。對焊接的電流、焊條直徑的使用也必須作明確地規(guī)定。同時必須對圓弧的變形情況，用特制的圓心測量標桿進行跟蹤測量，隨時調(diào)整焊接方法和順序。

(4) 液罐鞍座分段完工矯正時，分段必須處于水平狀態(tài)。矯正完后檢測圓心測量標桿是否錯位(圓心測量標桿在船臺安裝定位也是基準點)。

(5) 液罐鞍座底部分段除按工藝中要求測量的數(shù)據(jù)外，還必須增加測量基準肋位線到液罐鞍座肋位線的尺寸，并反饋給技術部門，為船臺定位時調(diào)整精度控制要求提供依據(jù)。

4.3 船臺鞍座分段定位精度控制

4.3.1 一組液罐鞍座跨距的精度控制

(1) 由于每組液罐鞍座跨越三個底部分段(兩個大接縫)，因此在第一座液罐鞍座分段(B4分段)定位時，必須定對船臺上的基準線。

(2) 在每組液罐鞍座跨距中間分段(B3分段)定位時，除了要考慮分段大接縫處的肋距外，更應考慮分段的基準線位置。如果兩者出現(xiàn)矛盾時，在分段大接縫肋距滿足公差要求下應保證基準線位置。

(3) 在對第二座液罐鞍座分段(B2分段)定位時，必須考慮兩液罐鞍座之間的尺寸，且要求放一定的收縮量,以確保每組液罐鞍座的跨距精度要求。

4.3.2 一組液罐鞍座水平度的精度控制

(1) 在第一座液罐鞍座分段(B4分段)定位時，必須要測量已定位分段的基線數(shù)據(jù)。同時還應測量該液罐鞍座分段的液罐中心至液罐鞍座面板的弧度(R值)，以及液罐中心至船底的高度值。

(2) 依據(jù)測量的數(shù)值與水平度，主尺度的公差要求比，確定液罐鞍座分段定位的主尺寸(基線撓曲、R值、主尺度)。如液罐鞍座分段定位與基線撓曲發(fā)生矛盾時，在滿足規(guī)范的前提下，必須確保液罐鞍座分段的水平度。

4.3.3 一組液罐鞍座同心度的精度控制

(1) 對第一座液罐鞍座分段(B4分段)定位時，在定分段水平中必須注意或考慮#78肋位處的左右水平。

(2) 在第二座液罐鞍座分段(B2分段)定位時，應結(jié)合前面已定位分段數(shù)據(jù)，總體考慮一組液罐鞍座的左右水平，確保一組液罐鞍座的同心度。

(3) 由于液罐鞍座橫向牽涉到底部分段和舷側(cè)分段(即一條縱接縫)，因此在液罐鞍座定位時，可依據(jù)圓心測量標桿進行同心度的精度控制。底部分段和舷側(cè)分段的縱接縫，要求放2～3mm收縮量。

5 應用和效果

通過對一組液罐鞍座跨距、水平度、同心度的精度控制，在制定相關措施及各相關部門地大力協(xié)助下，在8 400m3LPG后續(xù)船的制造中，液罐鞍座的制作質(zhì)量和精度控制，鞍座分段船臺的定位精度控制都達到了設計要求和預期目標(見表2)。

表2 液罐鞍座完工數(shù)據(jù)表

通過這三方面的比較，用公差值概念來控制液罐鞍座制造精度和對液罐鞍座分段的船臺定位精度的控制，也達到了一定的效果。

6 小結(jié)

8 400 m3LPG船其液罐鞍座的制作，鞍座分段利用公差值概念來控制船臺定位精度。無論在經(jīng)濟效益，還是提高技術水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短船臺建造周期等方面都取得良好的效果，也為以后的同類型船舶的精度制造，提供了寶貴的經(jīng)驗。

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The Positioning Accuracy Control Analysis and Application of Tank Saddle Section in LPG Ship

ZHANG Lin-xian, GONG Rong, YANG Wei

(Hudong Zhonghua Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 200129, China)

This article mainly elaborates the concentricity, coaxiality, and levelness of tank saddle section during the manufacture and installation, and analyses and compares each group of saddle tank span. The relevant measures are taken to aim at the main size of the saddle tank, which make full use of the tolerance range and ensure the accuracy of manufacturing.

Positioning accuracy of tank saddle section Each group of tank saddle span Deflection of hull bottom

張林線(1958-)，男，工程師。

U674

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