超大型液化石油氣船液罐分段精度控制技術研究

陳　聰， 孫少華， 蔡傳文

(上海江南長興重工有限責任公司， 上海 201913)

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超大型液化石油氣船液罐分段精度控制技術研究

陳聰， 孫少華， 蔡傳文

(上海江南長興重工有限責任公司， 上海 201913)

圍繞超大型液化石油氣船A型液罐分段階段的精度控制技術，根據(jù)A型液罐分段的特點，對其建造過程中的精度控制環(huán)節(jié)、典型控制要點進行闡述，并結合實際生產(chǎn)提出可行性的精度控制技術方案。

超大型液化石油氣船液罐精度控制技術

0　前言

液化石油氣船的用途為運輸丙烷和丁烷為主要成份的石油碳氫化合物或兩者混合氣，船價為同噸位常規(guī)運輸船的2～3倍，是一種高技術、高附加值的船舶。隨著世界能源需求的不斷增長和能源消費結構的轉變，液化石油氣船正日益受到各國的青睞。雖然近年新船市場低迷，市場競爭激烈，價格不斷下跌，但液化氣船的運費市場卻開始呈現(xiàn)出上升趨勢，在新船訂單及價格方面也呈現(xiàn)出增長趨勢。長期以來國際上超大型液化石油氣船的建造，被日本和韓國的4家船廠(三菱、川琦重工、現(xiàn)代重工、大宇造船)壟斷。

在此背景下，上海江南長興重工有限公司承建了國內(nèi)首艘83 000 m3超大型液化石油氣船。盡管近年來我國船舶工業(yè)發(fā)展迅速，但在建造此類高附加值船型上與日韓兩國還有很大差距。超大型液化石油氣船的關鍵建造技術主要集中在液罐區(qū)域，液罐內(nèi)部最大允許設計壓力不大于0.07 MPa，工作溫度不低于-55℃。由于液罐建造可以借鑒的相關經(jīng)驗很少，因此建造技術難度較大。

1　A型液罐分段的特點

超大型液化石油氣船相對于其他船型最大的區(qū)別在于采用了四個大型A型液罐，A型液罐是超大型液化石油氣船的重要結構體，目前國內(nèi)建造的其他中小型的液化石油氣船的液罐主要采用加壓式，液罐形狀為小球型或圓柱型。而A型液罐采用全冷式獨立液貨艙，兩者建造方式差異較大。為了滿足A型液罐建造的工藝要求，并根據(jù)其特點，將四個液罐分別劃分為23個、22個、22個和26個分段分別建造。根據(jù)A型液罐分段類型的不同，可以將液罐分段劃分為：頂部分段、底部分段、旁側分段、液罐首尾端封蓋分段、內(nèi)部小分段5種類型，如圖1所示。

整個A型液罐全部采用低溫鋼材料建造，分段設計板材薄，平均板厚為10 mm～12 mm，容易產(chǎn)生焊接變形。且建造要求特殊，腳手眼板不保留，需切除干凈，并打磨等。分段涉及轉圓和大線型較多，線型控制難度大。

2　液罐分段精度控制環(huán)節(jié)

針對液罐分段結構獨特，精度要求高的特點，除重點控制分段精度的主尺寸外，對液罐分段的中心線、肋檢線、8 m水線、鞍座MARK線、液罐分段轉圓的線型、內(nèi)部結構角尺的精度也需要進行嚴格控制。

2.1液罐分段施工中精度控制流程

超大型液化石油氣船對液罐要求嚴格，生產(chǎn)周期緊張，為了使液罐艙容滿足合同要求，保證后道快速合攏，以減少生產(chǎn)周期，應嚴格根據(jù)精度要求對分段建造的全過程進行跟蹤，嚴格控制其精度質(zhì)量。

分段中組階段施工過程中精度控制流程為：胎架+拼板自檢→劃線自檢→裝配自檢→精度抽檢→焊后自檢→精度檢查→出胎。

分段大組階段施工過程中精度控制流程為：胎架+拼板自檢→精度檢查→劃線自檢→精度檢查→裝配定位自檢→精度檢查→焊后自檢→精度檢查→出胎。

2.2胎架模板精度控制環(huán)節(jié)

由于液罐分段的線型變化較大，應在液罐首尾端轉圓處和強線型肋位附近增設線型模板胎架。設計時，在模板下料圖中標注高度定位線與胎架支柱位置線，安裝時可以根據(jù)噴粉線進行定位。線型胎架模板的精度管理標準為±2 mm。液罐分段外板胎架如圖2所示。

圖2　液罐分段外板胎架圖

2.3拼板角尺度精度控制環(huán)節(jié)

由于液罐分段在涉及3塊及以上板材拼接時，易產(chǎn)生角尺不良等情況，因此在拼板階段應對角尺度進行控制。根據(jù)各組成鋼板的實際尺寸角尺度，在拼板端頭吊線錘與地腳線基準點進行核對。施工人員需注意拼板收縮量尺寸的加放，如圖3中2條COVS焊縫，每條焊縫收縮0.5 mm左右，并對其焊前、焊后拼板精度尺寸進行測量。拼板主尺寸精度管理標準為±3 mm、角尺度為±1 mm。

圖3　線型外板拼板圖

2.4二次劃線基準線精度控制環(huán)節(jié)

液罐分段由于涉及轉圓，因此在二次劃線時，應根據(jù)轉圓弧的圍長尺寸劃出縱橫向基準線，如圖4所示。在距拼板上口正作端L1處，選取一條貫通且易開角尺的線作為預備線A。沿預備線A距首端面正作端取L2距離得到點O，以點O為中心在預備線A上向兩側取L3距離后以大于L3的距離劃弧取交點做出一條預備線B (A線的垂直線)。測量上下口位置B線到首端面的距離是否與L2一致，根據(jù)尺寸偏差對預備線進行微調(diào)后，確定兩條邊口基準線。確定基準線后，按照二次劃線圖上的要求，劃出各結構線。劃線的角尺度精度管理標準為±1 mm，結構劃線精度管理標準為±1 mm。

圖4　線型外板劃線圖

2.5結構合攏精度控制環(huán)節(jié)

液罐分段片段合攏相對來說比較繁瑣，因為片段板材薄，容易產(chǎn)生扭曲變形。片段精度如果出現(xiàn)偏差，在合攏時常出現(xiàn) “端差”、“硬檔錯位”、“同面度不良”“卡住”等現(xiàn)象 。

旁側分段封板片段焊接后與主板合攏如圖5所示。封板片段在建造時，應利用吊線錘等方式，確保其同面度良好。如在吊裝時發(fā)現(xiàn)封板片段扭曲變形，應在片段定位前予以修正。

圖5　旁側分段合攏

3　典型A型液罐分段精度控制方案

3.1底部分段精度控制方案

以701分段(見圖6)為例，其外底板與垂直支撐鞍座和限位裝置相連，在建造過程中控制好外底板水平度十分重要。為保證縱骨硬檔與底部鞍座對接時不發(fā)生錯位，在分段二次劃線時應注意控制中縱到舷側結構線的間距，分段吊裝時按線裝配。因分段轉圓與轉圓需進行對接，應對轉圓對接處的線型進行嚴格控制。二次劃線后中心線和肋檢線需反撥彈出，敲洋沖做標記以確保分段總組時準確定位。

圖6　701分段

3.2液罐首尾端封蓋分段精度控制方案

首尾端封蓋分段涉及的片段合攏多、分段線型大。以008分段(見圖7)為例，其底部片段在燒焊時易發(fā)生收縮上翹變形，導致底部外板和中縱艙壁角尺度不良，應在裝配時在底部外板下口放置5 mm的外板反變形，保證外板和中縱的角尺度。底部外板下方連接垂直支撐座，必須保證外底板水平度良好，因為分段采用臥造的建造方式，所以裝配過程中，通過吊線錘并參照地腳線標記進行控制。該分段涉及轉圓較多，在拼板階段需控制轉圓間的圍長、轉圓高度尺寸和水平距離，以保證轉圓的線性。旁側外板安裝后，應主要通過吊線錘并參照地腳線標記進行初步定位，并運用全站儀對定位精度進行測量。另外注意分段中心線標記、MARK線標記的劃制，以確保分段總組的準確定位。

圖7　008分段

3.3旁側分段精度控制方案

旁側分段位于液罐的轉角處，連接防傾斜支撐座，如精度控制不到位會導致分段扭曲，分段對接時開刀量大，從而增加探傷工作量。這里以743分段(見圖8)為例，由于該旁側分段的縱向構架與橫向構架不垂直，因此該分段角尺度精度確認與其他分段不同。應根據(jù)圖紙以分段距分段正作端為基準，分別選取一根交叉并貫通的縱骨線(BL18B)和肋骨線(FR62A)，作為預備線，如圖8所示。在兩條預備線交叉點沿著(BL18B)線和(FR62A)線X和Y的距離分別做出點A和點B,將點A到點B距離的理論尺寸F與實際對比后，根據(jù)尺寸偏差對預備線進行微調(diào)后，確定兩條邊口基準線。通過這兩條基準線線勘劃其余結構線。為了避免外板出現(xiàn)剪刀口，影響分段對接的情況，應在外板拼板時，采用外板正作端兩側端頭吊線錘的方式與下方地腳線標記進行匹對。在拼板階段應在外板正作端吊線錘并參照地腳線標記進行拼板，避免外板拼板出現(xiàn)剪刀口，影響分段對接的情況。艏部FR70封板組立定位時，將水平桁的位置按線對齊之后，檢查封板的位置是否到位，并用吊線錘保證封板垂直度。在拼板階段對兩轉圓激光線間距和圍長進行測量和控制，注意焊縫和焊接收縮量的加放。另外注意劃制肋檢線、水線標記和MARK線標記，確保分段總組時的準確定位。

圖8　743分段

4　結語

精度控制在整個造船過程中意義非常重大，特別是A型液罐作為液化石油氣船的核心構件，其材料和結構特殊、板材薄、對精度控制要求較高。精度控制需保證液罐的主尺寸和線型誤差在允許范圍內(nèi)，以確保液罐結構的強度和安全，使液罐艙容誤差達到合同規(guī)定的要求，同時可以減少裝焊作業(yè)的現(xiàn)場修整工作量，提高效率，降低成本，縮短建造周期。

本文通過對液罐分段精度控制技術的研究，總結出一套液罐分段精度控制方法并闡述了如何運用精度控制技術提高液罐分段的精度質(zhì)量，為后續(xù)大型液化石油氣船的建造積累寶貴的建造經(jīng)驗。

[1]劉杰.造船精度控制及管理相關技術工藝探討[J].華東科技：學術版，2014(3):6-7.

Research on Precision Control Technology of Tank Section of Very Large Gas Carrier

CHEN Cong, SUN Shao-hua, CAI Chuan-wen

(Shanghai Jiangnan Changxing Heavy Industry Co., Ltd., Shanghai 201913, China)

The precision control of the type A tank section for the very large gas carrier was introduced. According to the characteristic of type A tank section, the precision control stage and the main control points in the constraction of type A tank section was recommended. Base on the actual production situation, feasible precision control technical solutions were proposed.

Very large gas carrierTankPrecision control technology

陳聰(1985-)，男，助理工程師，研究方向為精度管理。

U671

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