CM技術在船廠的應用研究

王文剛 黃祖欽

摘 要： 本文介紹了CM的概念和內(nèi)容，基于設計和檢查方法兩個方面詳細闡述CM技術在船廠的應用，為船廠進一步推廣CM技術提供參考。

關鍵詞： CM；設計；檢查方法

中圖分類號：U671.99 文獻標識碼：A

Abstract： This paper introduces the concept and content of CM， the application of CM in shipyard in the aspects of design and inspection method for further application of CM in shipyard.

Key words： CM； Design； Inspection method

1 引言

船舶總體質(zhì)量必須由合理的結構設計、高水平的建造工藝和全生命周期嚴格的質(zhì)量監(jiān)控來保證。應用CM技術，通過對關鍵位置的特別監(jiān)控可以有效保證船舶的建造質(zhì)量，提高船東和船級社對船廠在建造和質(zhì)量保證方面的信心，繼而為船廠承接新的造船訂單打下良好的信譽基礎。

2 CM概述

2.1 CM簡介

CM是CONSTRUCTION MONITORING的縮寫，稱為船體結構建造監(jiān)控，其目的一是保證關鍵位置符合船級社認可的質(zhì)量標準和建造工藝；二是對已知的高應力區(qū)域等船體易損節(jié)點提供一種減少風險的解決方法。

關鍵位置指通過規(guī)范規(guī)定、結構評估和營運經(jīng)驗而確定的那些較其周圍結構具有更高失效概率的結構位置。通過對關鍵位置的建造精度監(jiān)控，可以有效減少應力集中，提高抗疲勞強度，減少發(fā)生結構損壞的可能性。

2.2 CM的適用范圍

CM通常適用于以下船舶：

（1）除客輪外，所有強制或自愿采用FDA（疲勞強度評估）和/或SDA（結構設計評估）程序的船舶；

（2）具有CSR船級符號的散貨船和油船；

（3）船東自愿申請CM船級符號的船舶。

2.3 CM的流程和應用階段

CM的流程和應用階段如圖1所示，在從設計到船舶營運的整個過程中，船廠負責的CM工作集中在船舶設計和建造階段。

（1）階段Ⅰ—設計階段，確定關鍵位置、圖紙送審并獲得認可；

（2）階段Ⅱ—建造階段，建造過程中的檢驗；

（3）階段Ⅲ—營運階段，船舶建造結束后由質(zhì)檢部門將CMP提交船級社，作為定期檢驗時對CM的評估依據(jù)。

3 CM的設計

CM的設計包括CMP編制、工藝性調(diào)整和現(xiàn)場測量表制作三個方面。

3.1 CMP編制

CMP是CONSTRUCTION MONITORING PLAN的縮寫，稱為船體結構建造監(jiān)控圖，系指對業(yè)已識別的船體結構關鍵位置，規(guī)定專門的建造質(zhì)量標準和控制程序。

CMP一般包含以下內(nèi)容：

（1）標有關鍵位置的結構圖紙；

（2）許可公差的計算原理和圖例；

（3）如果對結構關鍵位置給出了改善疲勞壽命的方法，也應在CMP中用詳圖標明；

（4）關鍵位置的許可公差表；

（5）裝配時精度檢查方法（如參考線法）的說明；

（6）在分段建造、總組和搭載過程中對結構關鍵位置構件裝配的質(zhì)量控制說明；

（7）質(zhì)量保證程序的說明；

（8）檢驗結果的記錄和報告方式；

（9）在需要時正確的補救措施。

3.1.1 關鍵位置的確定

關鍵位置一般根據(jù)以下幾方面確定：

（1）船級社有關規(guī)范要求；

（2）FDA和SDA結果；

（3）對同類船或系列船易發(fā)生損壞船體結構的裂紋、撕裂和變形的區(qū)域分析。

3.1.2 許可公差的計算原理

結構對位有兩種方法：中心線對位；理論線對位。從焊接接頭中力的傳遞來看，中心線對位要好于理論線對位；但從施工性出發(fā)，理論線對位要優(yōu)于中心線對位。為降低CM關鍵位置發(fā)生損壞的概率，一般采用中心線對位方法。

由于實際建造中往往存在誤差，結構對位很難與理論要求完全一致。為了降低結構錯位對接頭疲勞強度的影響程度，在設計過程中人為給定一個范圍來對結構錯位的公差加以限制。許可公差的計算原理如圖2所示，式中M是允許的最大錯位量。

3.1.3 許可公差的換算和計算實例

雖然CM關鍵位置采用中心線對位的方法，但在實際建造中中心線對位是無法直接檢查的，必須通過理論線來檢查中心線的對位情況。將中心線對位的公差換算成可實際操作的檢查公差方法如表1所示。

3.2 工藝性調(diào)整

對于按照理論線對齊裝配不能滿足CM許可公差要求的關鍵位置，需要在生產(chǎn)設計中預先進行工藝性調(diào)整，通過偏板厚等方式調(diào)整生產(chǎn)設計模型，同時在施工圖紙上加以標注，使得關鍵位置的對位滿足CM的設計要求。

3.3 現(xiàn)場測量表制作

為了便于現(xiàn)場測量，船廠需要按照船舶建造階段對CMP進行拆分，形成一份適合現(xiàn)場操作的危險區(qū)域測量表，該測量表應包含以下內(nèi)容：

（1）分段階段的危險區(qū)域測量表；

（2）總組階段的危險區(qū)域測量表；

（3）搭載階段的危險區(qū)域測量表。

危險區(qū)域測量表由設計部門制作結束后發(fā)給質(zhì)檢部門，由質(zhì)檢部門負責記錄檢查結果，交現(xiàn)場負責人和船檢簽字確認。

4 CM的檢查方法

在船舶建造過程中，需要檢查關鍵位置的結構對位情況，以便將關鍵位置的結構對位控制在一個許可公差范圍內(nèi)，具體的檢查方法有幾種。

4.1 檢查線法

檢查線通常稱作100MARK線，即在結構的一側(cè)做100 mm的檢查線，用雙面尺或其它的工具將檢查線投影到結構的另一側(cè)，然后測量檢查線到對位構件的距離。這種方法的優(yōu)點如下：

（1）不需要再制作輔助工具，生產(chǎn)成本極低；

（2）結果精確，一般不會產(chǎn)生人為因索的誤差；

（3）適用范圍廣，可以用于各種位置各種接頭型式。

檢查線法一般用于非傾斜接頭的檢查，見圖3。

4.2 中心線位移法

用輔助工具（如石筆）將中心線平行地移到結構外面，再用雙面尺或其它的工具將兩側(cè)的平移線投影到結構的同一側(cè)，然后依照計算結果借助輔助工具調(diào)整結構的對位。這種方法的優(yōu)點：輔助工具的成本低廉，可以用于各種位置、各種接頭的焊前裝配和焊后完工檢查；但方法繁瑣，效率低下，一般采用較少。

4.3 內(nèi)卡樣板法

按照1：1的比例放樣做成樣板，在結構的端部可以接觸的位置，直接通過控制樣板與結構之間的間隙來控制結構的對位，見圖4。這種方法的優(yōu)點如下：

（1）方法簡便快捷；

（2）同一塊樣板既可以用于焊前裝配，也可以用于焊后完工檢查。

但采用這種內(nèi)側(cè)帶圓弧的樣板測量時，即使結構有錯位現(xiàn)象發(fā)生，也無法發(fā)現(xiàn)，為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，在此基礎上進行了改進，采用相互垂直的兩個邊同時緊貼結構，然后測量模板與斜板之間的間隙，見圖5。

4.4 外卡樣板法

按照1：1的比例放樣做成樣板，在傾斜相交結構不可接觸的一邊通過樣板與檢查線配合使用，來測量結構的對位。這種方法的優(yōu)點如下：

（1）方法簡便快捷；

（2）同一塊樣板既可以用于焊前裝配，又可以用于焊后完工檢查；

（3）不象內(nèi)卡樣板法那樣需要對錯位值進行計算，可以直接讀出實際錯位量。

但外卡樣板使用時需要用100MARK線作為參考，相對內(nèi)卡樣板多了一道工序，其原理見圖6。

鑒于上述各種方法的優(yōu)缺點，船廠主要采用檢查線和內(nèi)卡樣板兩種方法進行CM節(jié)點的檢查和控制。檢查線法主要用于非傾斜的十字接頭；內(nèi)卡樣板法用于諸如底邊艙下斜板處的傾斜十字接頭。

5 結語

雖然部分船級社對CM無強制要求，但在船廠實施CM可以對船舶可能發(fā)生高應力或疲勞破壞的結構關鍵位置，實施從設計、建造到交船的全程監(jiān)控，以確保這些關鍵位置按照可接受的標準和認可的工藝制造，使船舶的質(zhì)量更好。實施CM需要設計、生產(chǎn)和質(zhì)檢部門通力協(xié)作，把好每道質(zhì)量關，減少返工和材料浪費，節(jié)約生產(chǎn)成本，增強船東和船級社對船廠建造質(zhì)量的信心，為船廠贏得良好的信譽。

參考文獻

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