上建總組搭載階段變形控制

勞春邦 王任意 鄭小慧

（廣船國(guó)際工法部）

上建總組搭載階段變形控制

勞春邦 王任意 鄭小慧

（廣船國(guó)際工法部）

本文通過(guò)對(duì)某型船3條船上建總組搭載階段的變形監(jiān)控記錄進(jìn)行分析，分析上建變形的原因，以及結(jié)合建造過(guò)程中不斷優(yōu)化的技術(shù)方案，總結(jié)出比較完善的上建總組搭載階段防變形控制方法，確保后續(xù)船上建總組搭載階段薄板建造質(zhì)量，減少后續(xù)火工及換板工作量。

上建 薄板 總組搭載 變形控制

0 前言

上建是指位于上甲板以上的各種圍蔽建筑物，主要包括艏樓、橋樓、艉樓和甲板室。在現(xiàn)代造船中，艏樓、橋樓、艉樓和甲板室往往作為獨(dú)立的區(qū)域總段進(jìn)行建造，然后再與主船體進(jìn)行連接。上建一般都采用輕圍壁結(jié)構(gòu)，相對(duì)主船體結(jié)構(gòu)較弱，在總組及搭載階段的裝配、焊接、吊裝等過(guò)程容易引起輕圍壁的變形，因此為保證建造質(zhì)量，上建組裝搭載過(guò)程需要采取一定的控制措施進(jìn)行監(jiān)控。

本文通過(guò)對(duì)某型船5#船上建總組搭載階段的變形監(jiān)控記錄進(jìn)行分析，總結(jié)整個(gè)總組搭載階段導(dǎo)致上建薄板變形的初步原因，針對(duì)該變形原因在后續(xù)7#、8#船中不斷優(yōu)化技術(shù)方案以及控制方法，并結(jié)合7#、8#船上建總組搭載階段的建造質(zhì)量進(jìn)行比較，最后得出比較完整的上建總組搭載階段防變形控制方法，以供后續(xù)船或者其他類(lèi)型船進(jìn)行參考，有利于提高上建薄板總組搭載階段建造質(zhì)量，減少后續(xù)火工及換板工作量。

1 5#船上建總組搭載階段的變形及原因分析

5#船上建分為G 1 A 1、G 1 A 4和G1A6(P/S)總段進(jìn)行總組，該船下水后火工前，公司組織相關(guān)技術(shù)人員對(duì)變形位置進(jìn)行測(cè)量，并組織專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員針對(duì)該變形及結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查進(jìn)行了原因分析。

1.1 5#船上建總組搭載階段的變形

本船下水后對(duì)變形位置進(jìn)行火工，有部分板格無(wú)法調(diào)整恢復(fù)，需要換板，據(jù)統(tǒng)計(jì)，本船共計(jì)換板約36 m2。見(jiàn)表1。

1.2 5#船上建總組搭載階段變形原因

根據(jù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員對(duì)5#船上建變形進(jìn)行的分析，有幾個(gè)方面原因：

⑴ 分段組裝程序不合理

表1 5#船上建總組搭載階段的變形

總段過(guò)大時(shí)，如果組裝過(guò)程難以控制，比如出現(xiàn)下層分段裝配前上層分段已經(jīng)吊裝的情況，容易引起下層分段應(yīng)力難以釋放出去，是上建總組搭載階段變形的主要原因。

⑵ 下腳保型加強(qiáng)材拆除時(shí)機(jī)不正確

經(jīng)過(guò)程檢查發(fā)現(xiàn)，分/總段裝配前下腳大部分保型加強(qiáng)已經(jīng)被拆除干凈，導(dǎo)致分段焊接時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力引起壁板下腳波浪變形，也是導(dǎo)致變形的主要原因。

⑶ 焊接順序不正確，人員過(guò)度集中施工

分/總段焊接時(shí)沒(méi)有嚴(yán)格采用先立焊后平焊、由內(nèi)到外、雙數(shù)焊工對(duì)稱(chēng)施焊的原則進(jìn)行施工，引起分段應(yīng)力釋放無(wú)規(guī)律，導(dǎo)致分段板材變形，也是導(dǎo)致變形的主要原因。

⑷ 吊碼加強(qiáng)安裝不合理

吊碼及加強(qiáng)布置不合理，引起總段吊裝時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)和甲板產(chǎn)生變形，該變形屬局部變形，因此不是導(dǎo)致變形的主要原因。

⑸ 分段堆放不合理

為了提高場(chǎng)地資源的利用，大部分上建分段會(huì)疊層堆放，但疊層堆放時(shí)結(jié)構(gòu)不對(duì)應(yīng)則容易引起壁板下腳變形；上建分段以甲板為底堆放，陰雨天產(chǎn)生大量積水也是引起甲板變形的原因。

⑹ 裝配間隙過(guò)大，焊角過(guò)大

裝配間隙過(guò)大導(dǎo)致后續(xù)焊接熔敷金屬過(guò)多，引起熱輸入量過(guò)多，也是導(dǎo)致變形的原因。

⑺ 舾裝開(kāi)孔及裝焊不注意

甲板及壁板上舾裝件的開(kāi)孔不注意控制開(kāi)孔質(zhì)量，以及舾裝件焊接時(shí)不嚴(yán)格控制焊接電壓電流時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致甲板及壁板的變形。

2 上建總組搭載階段改進(jìn)控制措施

根據(jù)5#船上建總組搭載階段變形原因分析，公司多次會(huì)議討論決定對(duì)7#/8#船上建建造方式進(jìn)行優(yōu)化，改變組裝順序、吊裝方法，推行高效焊接技術(shù)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理，規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)施工，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡查與獎(jiǎng)罰等。

2.1 優(yōu)化上建總組搭載階段的前期策劃工作

⑴ 在原有工藝的基礎(chǔ)上，7#/8#船增編《上建分段總組、搭載階段薄板變形控制工藝》，進(jìn)一步優(yōu)化《上建工具箱、垃圾斗、焊機(jī)放置區(qū)域定置圖》、《總組搭載程序圖》等工藝，層層規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)施工；

⑵ 改變上建下腳緩焊段長(zhǎng)度，把5#船預(yù)留200mm長(zhǎng)的緩焊段改為后續(xù)船預(yù)留300mm長(zhǎng)，避免大合攏裝配階段過(guò)多的角焊縫氣刨再焊接引起的變形；

⑶ 優(yōu)化組裝方式， 5#船的G1A1總段（包括1A1/1A2/1A3/2A1/2A2/3A1/3A2分段）改為7#/8#船G 1 A 1總段（包括1 A 1/1 A 2分段）和G 2 A 1總段（包括2A1/2A2/3A1/3A2分段）的方式進(jìn)行組裝以及1A3分段散吊；

⑷ 優(yōu)化總段吊碼安裝方案，7#/8#船重新編制吊裝方案并對(duì)結(jié)構(gòu)較弱的總段進(jìn)行有限元強(qiáng)度計(jì)算分析，針對(duì)計(jì)算結(jié)果對(duì)受力較弱的位置進(jìn)行吊裝加強(qiáng)；

2.2 強(qiáng)化上建總組搭載階段的過(guò)程控制

上建分段在總組搭載階段的變形主要發(fā)生在堆放、預(yù)裝、組裝、搭載等施工過(guò)程中，整個(gè)過(guò)程中需采用以下控制措施減小變形。

2.2.1 上建分段的堆放變形控制

分段需要按圖紙要求進(jìn)行堆放并調(diào)平，不允許出現(xiàn)疊層堆放，以免發(fā)生堆放變形。甲板面可預(yù)留舾裝件貫穿孔作為流水孔，避免分段堆放積水，特別是陰雨天，需定期對(duì)分段進(jìn)行積水檢查并及時(shí)進(jìn)行清水處理，以免由于積水過(guò)多引起甲板變形、銹蝕。

2.2.2 上建分段的總組施工順序

下層分段裝配電焊完成，對(duì)甲板及壁板局部較大變形位置進(jìn)行火工矯正后，接著進(jìn)行設(shè)備青空吊裝，然后吊裝上一層分段，這樣施工可避免順序混亂引起的變形。

甲板面上已拆除的加強(qiáng)、邊角余料等重物需及時(shí)清理，避免長(zhǎng)時(shí)間集中堆放引起甲板面變形。特別是甲板面進(jìn)行火工時(shí)，需清理甲板面以免影響火工。

2.2.3 上建分段的裝配控制

上建的裝配需要特別注意坡口的切割、裝配間隙的控制以及加強(qiáng)的安裝，才能減小后續(xù)焊接引起的變形。

⑴ 裝配過(guò)程需嚴(yán)格使用GO1-30型2#小割嘴進(jìn)行切割，因?yàn)榇蟾钭烨懈钊菀讓?dǎo)致坡口不平整，引起后續(xù)焊接不均勻而引起變形。余量切割的時(shí)候使用靠模進(jìn)行切割，條件允許的情況下盡量使用等離子自動(dòng)切割機(jī)，提高坡口平整度。

⑵ 按照規(guī)范要求嚴(yán)格控制坡口間隙，避免間隙過(guò)大焊接熔敷金屬過(guò)多而引起變形，薄板坡口間隙控制在0～3 m m之間，最大不能超過(guò)6mm。

⑶ 為保證裝配區(qū)域光順、避免焊后出現(xiàn)板縫位置變形，需要在壁板兩扶材之間安裝角鋼擔(dān)排加強(qiáng)，1米范圍內(nèi)安裝2～3個(gè)，如圖1。圍壁距下口300 mm的加強(qiáng)保留至焊后拆除，避免焊接引起壁板波浪變形。

圖1 立對(duì)接加強(qiáng)碼布置示意圖

2.2.4 上建分段的焊接控制

⑴ 上建分段合攏焊接采用先立焊后平焊、由內(nèi)到外、雙數(shù)焊工對(duì)稱(chēng)施焊的原則，由中間向四周擴(kuò)散。手工焊焊縫長(zhǎng)度＞2米時(shí)，應(yīng)采用分中對(duì)稱(chēng)焊接或逐步退步法焊接。

⑵ 上建圍壁、通道圍壁，板厚≤6mm的立焊（立對(duì)接、立角焊）推行采用實(shí)芯焊絲進(jìn)行CO2下行焊。

⑶ 在平直外板對(duì)接縫以及無(wú)障礙角焊縫位置盡量采用自動(dòng)焊小車(chē)進(jìn)行焊接，保證焊接熔敷均勻；

⑷除嚴(yán)格按照《焊接原則工藝》調(diào)整焊接參數(shù)之外，還需要采用小直徑焊條、焊絲進(jìn)行焊接，以減少焊接熱輸入量。

2.2.5 上建分段的舾裝安裝控制

⑴ 舾裝件的開(kāi)孔盡量使用等離子切割機(jī)，保證坡口質(zhì)量以確保后續(xù)舾裝件的安裝間隙，減少后續(xù)焊接變形。

⑵ 由于小直徑焊條焊接輸入量較小，因此舾裝件的安裝焊接需要采用φ3.2 mm以下焊條或φ1.0 mm焊絲進(jìn)行焊接。

⑶ 為避免重物集中堆放引起變形，較重舾裝件不允許集中堆放在上建甲板上。

2.3 加強(qiáng)上建總組搭載階段的巡查與宣貫

7#船上建建造前，工法部?jī)?nèi)部成立上建巡查小組，每天執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)上建工藝紀(jì)律巡查，對(duì)于違反要求的情況實(shí)行扣罰以避免下次再次發(fā)生，對(duì)于工藝紀(jì)律執(zhí)行較好的情況申請(qǐng)一定獎(jiǎng)勵(lì)以示表?yè)P(yáng)。7#/8#船共發(fā)出28期《上建專(zhuān)項(xiàng)巡查通報(bào)》，工藝紀(jì)律執(zhí)行情況逐步好轉(zhuǎn)，效果顯著。

定期召集各個(gè)責(zé)任部門(mén)開(kāi)展上建巡查總結(jié)會(huì)，總結(jié)上建建造階段進(jìn)展情況以及過(guò)程中違反工藝紀(jì)律的情況，要求部門(mén)責(zé)任人加強(qiáng)管理力度與宣貫力度；并要求各施工管理人員定期加強(qiáng)對(duì)屬下員工的知識(shí)宣貫，特別是新員工，需開(kāi)展培訓(xùn)后方可上崗施工。

3 效果分析

3.1 上建總組搭載階段的建造質(zhì)量

7#船上建在總組搭載階段積極采取以上控制方法之后，取得了一定的成效，經(jīng)測(cè)量，7#船下水前測(cè)量上建變形整體情況見(jiàn)表2。

8#船上建總組搭載建造質(zhì)量進(jìn)一步得到了提升，在該船下水前，技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量下，得到了以下數(shù)據(jù)，見(jiàn)表3。

表2 7#船上建總組搭載階段的變形情況

表3 8#船上建總組搭載階段的變形情況

與7#船一樣，8#船在火工調(diào)整后，對(duì)調(diào)整后的整體進(jìn)行測(cè)量，平整度很好，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，并且未曾出現(xiàn)由于上建變形換過(guò)任何一塊板材的情況。

3.2 8#船進(jìn)一步強(qiáng)化的建造方法

7#船上建總組搭載階段的建造已經(jīng)取得了一定的成效，但仍存在部分變形，為了進(jìn)一步提高上建總組搭載階段建造質(zhì)量，8#船在7#船的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究高效焊接方法，對(duì)高效自動(dòng)焊小車(chē)進(jìn)行工藝評(píng)定，認(rèn)定自動(dòng)焊小車(chē)的焊接質(zhì)量與效率之后，進(jìn)一步推廣使用自動(dòng)焊小車(chē)，減少由于手工因素引起焊接不均勻?qū)е碌谋“搴附幼冃巍?/p>

4 結(jié)束語(yǔ)

5#船上建出現(xiàn)比較大的變形主要是由于分段堆放、組裝、吊裝、焊接等過(guò)程中約束不力、監(jiān)控不力造成的，經(jīng)優(yōu)化工藝、重視過(guò)程控制、加強(qiáng)過(guò)程巡查等控制措施之后，7#船特別是8#船的上建總組搭載質(zhì)量已經(jīng)取得較大的進(jìn)步，雖然難免出現(xiàn)部分位置的小變形情況，但是火工配合可以調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)極限。

過(guò)程表明，在上建總組搭載階段，只有高度重視薄板變形控制方法、不斷宣貫薄板變形控制工藝，才能把上建變形控制到最小。今后要加大對(duì)上建薄板建造技術(shù)的研究，爭(zhēng)取在薄板建造方面得到質(zhì)的飛躍，為公司順利接到更多船舶訂單添磚加瓦。

[1] 黃浩．船體工藝手冊(cè)[M)．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2013．

10.3969/j.issn.2095-4506.2016.04.009

2015-12-14）

勞春邦（1988--），男，助理工程師，船舶船體。

王任意（1982--），男，工程師，船舶船體。

鄭小慧（1983--），女，工程師，船舶船體。