船舶漂浮狀態(tài)下艙口圍安裝工藝研究

閆海國，李劍博(山海關(guān)造船重工有限責(zé)任公司，河北 秦皇島 066206)

船舶漂浮狀態(tài)下艙口圍安裝工藝研究

閆海國，李劍博
(山海關(guān)造船重工有限責(zé)任公司，河北 秦皇島 066206)

文章介紹了VLCC改裝為VLOC的過程中，船舶在漂浮狀態(tài)下艙口圍安裝的相關(guān)技術(shù)要求和工藝，有利于縮短改裝周期并確保產(chǎn)品質(zhì)量，為后續(xù)相似改造及新造工程提供借鑒經(jīng)驗。

艙口圍；漂浮裝態(tài)；安裝工藝

隨著全球金融危機的推移，船舶修理主要以短周期為主，大工程量的改裝業(yè)務(wù)訂單顯得彌足珍貴。VLCC改VLOC的絕大部分工程在碼頭漂浮狀態(tài)下完成，面對整船工程量宏大、分段制作精度要求高、現(xiàn)場施工困難等因素，我公司憑借多年積累的改裝經(jīng)驗，圓滿解決了船舶整體穩(wěn)性、總縱強度在全面施工時，不受強力甲板大開口和大范圍區(qū)域工藝孔及艙內(nèi)分段吊運、安裝的牽引拉力影響，以及船舶在漂浮狀態(tài)下新加艙口圍的準確定位安裝等諸多技術(shù)難題。

1 工程概況

近幾年的改裝船市異?；鸨驹趪鴥?nèi)各大修船廠中，特別是單殼油輪改裝領(lǐng)域始終占據(jù)著主導(dǎo)地位，已成功完成30多條單殼VLCC油輪改裝，其中在單殼VLCC改VLOC項目中不斷地積累經(jīng)驗，通過技術(shù)創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新等手段，大幅度縮短改造周期，并提高經(jīng)濟效益。尤其在改裝過程中艙口蓋、艙口圍工程是工作量較大、施工周期較長，提交又比較困難，計劃較難控制的一項工程，我公司項目組通過不斷的總結(jié)經(jīng)驗，摸索出一套船舶漂浮狀態(tài)下艙口圍安裝工藝方法，使得施工周期明顯縮短并且達到了精度控制的公差要求。

散貨船艙口圍板在主船體改裝以后開始安裝，由于主船體各種分段安裝時的誤差往往會造成艙口圍板的安裝偏差，這種偏差主要有艙口圍板與艙口縱桁或艙口橫梁錯位影響強度，艙口圍板合龍后其長度和寬度偏差超出質(zhì)量標準的要求，影響與艙口蓋的配合，此外艙口圍水平板不平將直接影響到艙口蓋的水密性等。由于以往改裝船艙口蓋及艙口圍的工藝研究都僅僅局限于傳統(tǒng)的安裝模式，那就是控制制造變形、控制制造公差、控制艙口圍船上安裝公差，艙口蓋吊裝上船調(diào)整，控制零部件安裝公差，然后調(diào)試提交。為了達到安裝精度的要求，一般采用保守的工藝方案，即全部工作要在船舶進塢狀態(tài)下進行，這樣的施工方式已不適合改裝船新形勢的需要。為了加快施工進度及考慮腳手架搭設(shè)的工作量，項目組提出艙口圍分段要在船舶碼頭漂浮狀態(tài)下安裝并焊接完畢。

2 改裝工藝介紹

2.1改裝工藝技術(shù)分析

經(jīng)過技術(shù)部門仔細分析，提出2個工藝階段需要技術(shù)攻關(guān)：①在陸地預(yù)制階段，實行精度控制滿足艙口蓋、艙口圍制造和安裝的要求；②通過有效的精度控制方案，采用先進的激光經(jīng)緯儀設(shè)備，在船舶漂浮狀態(tài)下對艙口圍安裝位置進行反復(fù)測量，并對測量數(shù)據(jù)進行有針對性的研究，制定合理地焊接合龍方案，達到精度控制的目的。由于改裝船舶的特殊性，艙口圍的船上安裝定位是在原船主甲板實際開口位置進行的，將艙口圍結(jié)構(gòu)分為前后左右共4個片體吊裝上船進行組裝，艙口圍實際尺寸和安裝位置與圖紙中要求的相差較大，特別是艙口圍的縱向和橫向中心線都不一致，簡單的講全船共6個貨艙10個貨艙口，每個貨艙口的中心線與船體中心線都不一致。產(chǎn)生這樣狀況的主要原因是由于船舶在碼頭漂浮狀態(tài)下改裝，壓載系統(tǒng)需要改造，沒有壓載水進行配載調(diào)平，船舶縱向產(chǎn)生中拱變形。施工前原船主體結(jié)構(gòu)開設(shè)較多工藝孔來方便新加分段入艙施工，再加上原船中部系泊設(shè)備的重新布置，船舶只能靠首部及尾部兩端且單舷側(cè)的碼頭系纜，以上情況都無形之中減小了船舶本身抵抗縱向中拱變形和橫向局部變形的能力，使得原船改裝狀態(tài)不斷處于變化的狀況。正由于船舶改裝狀態(tài)的不斷變化，就需要摸索出一套針對改裝船在這種狀況下精度控制的方案，通過實時測量監(jiān)控原船變形狀況或?qū)υ植坎扇〖訌姶胧┑仁侄?，分析新加結(jié)構(gòu)安裝過程中的主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，合理選擇安裝順序進而確保焊接完工后滿足公差尺寸的要求。實施一系列船上大合龍相關(guān)分段的精度控制以后，重點分析原船狀態(tài)的測量數(shù)據(jù)，這樣所有的貨艙口中心線與艙口圍中心在可控公差范圍之內(nèi)，使得改裝船漂浮狀態(tài)下艙口圍安裝得以實現(xiàn)。

2.2改裝工藝具體方案

經(jīng)過以上分析，技術(shù)部門針對改裝船漂浮狀態(tài)下艙口圍安裝制定了以下工藝方案。

1)對新增艙口圍板預(yù)制進行精度控制，滿足艙口圍板與主船體艙口尺寸和艙口蓋尺寸的匹配精度要求。艙口圍板尺寸的變化主要由焊接變形和火工校正以及裝配誤差產(chǎn)生，其中焊接及火工變形則是不可抗拒的因素，因此艙口圍板預(yù)制過程中的部件制作應(yīng)按上述情況，以控制艙口圍側(cè)板、端板制作的精度，在各部件組裝時，以艙口圍水平板為安裝依據(jù)和基準，以保證艙口圍板成形的垂直度和長寬尺寸，焊接上采用對稱和均布焊工施焊等方法。必須預(yù)計焊接和火工變形的控制補償量和艙口圍側(cè)、端板的制作，組裝等的焊接變形的補償量，推算出貨艙開口的擬合尺寸，上甲板板變形的波浪度補償量，以及其它部位的補償量等，保證艙口圍板地面預(yù)制后的下口尺寸和垂直度符合主船體的公差要求，上口尺寸和垂直度要符合艙口蓋的公差要求。

2)原船主甲板在貨艙口開孔前，在主甲板上表面開孔邊緣采用20#工字鋼或槽鋼對縱向和橫向進行加強，防止開孔后船體結(jié)構(gòu)的局部變形，此加強結(jié)構(gòu)要在主甲板以下艙口圍縱桁和艙口端橫梁焊接完畢后拆除。

3)根據(jù)船體結(jié)構(gòu)改裝施工順序自下而上的原則，為了減小船舶變形量結(jié)構(gòu)改裝采用分期施工。艙口圍安裝的階段應(yīng)在以下結(jié)構(gòu)改造工作結(jié)束后進行，中貨艙新加斜坡板以下結(jié)構(gòu)改造完成，邊艙下部新加半肋位加強結(jié)構(gòu)完成，中貨艙新加頂邊艙結(jié)構(gòu)完成，甲板貨艙開口艙口角隅加厚板完成。

4)由于船舶產(chǎn)生縱傾及橫傾，故對船舶的實際狀態(tài)進行測量，找出縱傾和橫傾的相對變化趨勢作為理論參考。再根據(jù)船舶結(jié)構(gòu)形式特點，在每個貨艙口端橫梁與左右舷主甲板縱骨相交處(不與新加艙口圍結(jié)構(gòu)相沖突)，分別豎立4根永久性測量標桿。在船舶較強結(jié)構(gòu)處(如橫艙壁與縱艙壁的交點)豎立激光經(jīng)緯儀分別對測量標桿進行望光測量(僅對單個艙進行舉例說明)(如圖1)。使用激光經(jīng)緯儀和工藝裝備等方法確保各艙口圍水平面板在同一水平基準面上，通過測量標桿及預(yù)拉緊鋼絲繩等手段確保艙口圍安裝的平面度，選用無折痕、無生銹的鋼絲繩通過測量標桿，形成2對縱向、2對橫向及2個對角線共6根鋼絲繩參考線。用重塊或花籃螺栓等方式將各鋼絲繩拉緊后端部固定，通過滑動塊調(diào)節(jié)2個對角線使之中心重合，2個對角線中心重合所形成的平面即為艙口圍分段裝配的水平安裝面。由于鋼絲繩自重及其間距越長會導(dǎo)致中間產(chǎn)生撓度越大，定位艙口圍板時應(yīng)注意修正鋼絲繩的下沉量，下沉量的實際大小需要現(xiàn)場根據(jù)測量標桿間距及配重大小做試驗確定，達到精度控制水平度的要求。

圖1 主甲板新增艙口圍水平安裝基準面測量圖

5)新增艙口圍板片體分段在陸地預(yù)制完成后，在上船安裝之前，要將艙口圍板下口的余量切割掉，而如何劃出艙口圍板下口及其它構(gòu)件的下口實料線是一個技術(shù)關(guān)鍵，也是我們在改裝船上對艙口圍分段實現(xiàn)無余量裝配的一次創(chuàng)新突破。為了精確劃出艙口圍板下口實料線，主要問題是如何準確測量改裝船主甲板貨艙開口處的變形情況，此變形數(shù)據(jù)要相對艙口圍分段裝配的水平安裝面而言。根據(jù)上一步得到的艙口圍分段裝配的水平安裝面，以此水平面向下測量各艙口圍板下口安裝位置的主甲板變形值，在測量時一些點必須要測量，如折角點、板厚變化位置等，在貨艙開口四周邊線上，以適當間距確定測量點，依次測量出每一測量點距水平面的高度形成記錄表格(如圖2)。

圖2 主甲板貨艙開口處變形狀況測量圖

6)通過上一步測量得到主甲板水平基準面的參考高度值(距上甲板高度)反饋到艙口圍板對應(yīng)的位置上，即在艙口圍板上相應(yīng)地打出一個參考水平面，在對應(yīng)測量點往下取值，以確定下緣點，將各下緣點連接成線即為艙口圍板下口理論實料線，然后加上補償量劃出切割線后切割(如圖3)。

圖3 新增艙口圍板下口余量切割圖

7)參照《中國造船質(zhì)量標準》(CSQS)及艙口蓋生產(chǎn)商提供的《艙蓋安裝指導(dǎo)說明書》中有關(guān)艙口圍船上安裝公差要求，對艙口圍進行定位焊，從貨艙開口尺寸公差、艙口圍水平板平面度、艙口圍側(cè)板平直度、艙口圍對角線長度等幾個方面進行尺寸定位及精度控制。

8)在檢驗并焊接艙口圍的同時可以對艙口圍附件、管系和舾裝件等工作同時進行安裝。

9)另外,船舶進塢后，根據(jù)以上步驟參照相應(yīng)標準所述的安裝公差，可以對焊接完工后的艙口圍再次進行檢驗，如果某部分精度不在允許的公差范圍內(nèi)，則可進行局部調(diào)整。

3 結(jié)束語

經(jīng)過幾型VLCC改VLOC項目漂浮狀態(tài)下艙口圍安裝的實例驗證，上述安裝工藝方案完全滿足艙口圍安裝精度的要求，采用此種工藝方案改變了以往由于壓載系統(tǒng)改造，改裝船艙口圍安裝一般要在進塢狀態(tài)下施工的慣例，這種方案也使得貨艙內(nèi)腳手架工序提前鋪設(shè)以及縮短近1周的進塢期，為艙口蓋后續(xù)調(diào)試及密性試驗爭取了充分時間，實踐證明船舶在漂浮狀態(tài)下艙口圍安裝的可行性，提高了經(jīng)濟效益。另外，此工藝方案也成功運用于新造散貨船艙口圍安裝，通過對BC385-04和BC1200-02兩型船的實例安裝，能減少5天左右的造船塢期，為今后艙口圍安裝工程奠定了豐富的經(jīng)驗基礎(chǔ)。

In this paper,the technology of hatch coaming erection is introduced on board in the ship's floating condition,which is converted from VLCC into VLOC.The successful conversion technology is increscent experience and reference for saving on conversion period and meeting the repair standard especially.

hatch coaming;floating condition;installation technology

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.05.012

閆海國(1976-)，男，河北秦皇島人，工程師，大學(xué)本科，主要從事船舶建造項目生產(chǎn)管理工作。

2015-04-16