中小型船舶分段無余量建造工藝的實(shí)踐

黃智翔　葉安章（浙江省舟山市港航管理局，浙江　舟山　316000）

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中小型船舶分段無余量建造工藝的實(shí)踐

黃智翔葉安章
（浙江省舟山市港航管理局，浙江舟山316000）

摘要：本文首先簡(jiǎn)單介紹了中小型船舶分段無余量建造工藝實(shí)踐的內(nèi)容及方法，然后對(duì)分段變性控制對(duì)策進(jìn)行總結(jié)，最后提出了中小型船舶分段無余量建造技術(shù)實(shí)施策略，以期能夠提高我國船舶建造技術(shù)，為我國船企發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：中小型船舶；分段無余量；建造工藝

在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，海洋水運(yùn)事業(yè)占據(jù)了舉足輕重的地位，船舶建造技術(shù)為海洋水運(yùn)事業(yè)的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。近些年，我國船舶建造技術(shù)發(fā)展迅猛，開始將分段無余量建造技術(shù)應(yīng)用在中小型船舶建造中，縮短了造船時(shí)間，提高了船舶質(zhì)量，促進(jìn)了我國海洋水運(yùn)事業(yè)的發(fā)展。在中小型船舶建造工程中，分段無余量建造技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，使船舶建造達(dá)到了全面機(jī)械化的水準(zhǔn)。

一、工藝實(shí)踐的內(nèi)容和方法

分段無余量建造的關(guān)鍵是確定各構(gòu)件在各個(gè)施工階段中的補(bǔ)償量。這需要對(duì)船體結(jié)構(gòu)補(bǔ)償量的類別、數(shù)值、補(bǔ)償時(shí)機(jī)與方法等進(jìn)行深層次的綜合考慮。當(dāng)前針對(duì)中小型船舶的特點(diǎn)，從實(shí)用出發(fā)，可重點(diǎn)考慮主要的收縮變形和補(bǔ)償，以及建造過程中的變形控制，在綜合分析各種因素產(chǎn)生的累積效應(yīng)后確定近似的補(bǔ)量。分段無余量建造的重點(diǎn)就是對(duì)各種補(bǔ)償進(jìn)行相對(duì)準(zhǔn)確的量化。其中零件切割縫隙補(bǔ)償根據(jù)切割機(jī)的實(shí)際測(cè)量結(jié)果定；反變形補(bǔ)償根據(jù)預(yù)設(shè)的反變形工藝方法進(jìn)行計(jì)算而得；其余各施工階段的收縮補(bǔ)償采用實(shí)驗(yàn)法測(cè)定，即采用現(xiàn)行的施工工藝進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)，測(cè)量平均收縮量，然后統(tǒng)計(jì)其數(shù)學(xué)期望，并作相應(yīng)的修正。零件最終的補(bǔ)償量由各階段的補(bǔ)償構(gòu)成。由于各階段收縮變形的傳遞和疊加都極為復(fù)雜，其綜合效應(yīng)尚無法統(tǒng)計(jì)，目前僅限于在變形相對(duì)簡(jiǎn)單的分段上探索無余量建造，并假設(shè)各種收縮變形的傳遞和疊加都是線性的。

二、分段的變形控制措施

分段的收縮變形可以設(shè)置補(bǔ)償量抵償，單純的均勻撓曲變形也可預(yù)設(shè)反變形抵償，盡管都無法做到精確。撓曲和扭曲的組合變形則相對(duì)復(fù)雜得多，其規(guī)律難以琢磨，目前通常是采取一定的工藝措施控制變形。第一，分段結(jié)構(gòu)采用流程化制作，提高組件、部件比例，避免變形累積。第二，采用剛性胎架，強(qiáng)制約束焊接變形。第三，分段內(nèi)部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，制約焊接變形。第四，用COZ氣體保護(hù)焊替代手工電弧焊，降低焊接熱量的輸入，從而減少變形。第五，優(yōu)化焊接順序，對(duì)稱施焊，減少焊接變形并使變形盡量對(duì)稱.避免扭曲過大。第六，嚴(yán)格控制焊腳尺寸，減小變形。第七，利用分段翻身后施焊產(chǎn)生的應(yīng)力抵消部分變形應(yīng)力。同時(shí)還可以施加反向變形的外力，如將分段四角支撐且中部放置壓鐵等，加大反向變形的應(yīng)力。

三、中小型船舶分段無余量建造工藝的實(shí)施

在中小型船舶建造中存在較多的問題，比如技術(shù)人員的水平良莠不齊，精確管理力度不夠，流水線式的造船模式，科研力度不足等原因，導(dǎo)致分段無余量建造技術(shù)發(fā)展較慢，所以，當(dāng)前必須要對(duì)中小型船舶建造中的存在的問題進(jìn)行深入研究，使分段無余量建造技術(shù)能夠被廣泛應(yīng)用。

（一）結(jié)合船體結(jié)構(gòu)來判斷最佳分段

當(dāng)前，我國分段無余量造船技術(shù)仍處于發(fā)展階段，大都是在變形比較規(guī)則的分段中應(yīng)用該種技術(shù)，尤其是平直底部、平臺(tái)、甲板、艙壁等部位。如果零部件的轉(zhuǎn)角過多，施工空間過小，變形控制達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，那么使用分段無余量建造工藝，不但會(huì)延長(zhǎng)施工時(shí)間，而且不能使建造實(shí)現(xiàn)全面機(jī)械化，建造質(zhì)量根本達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，使得資金投入過多。所以在建造中小型船舶時(shí)，必須要從實(shí)際出發(fā)，有針對(duì)性地應(yīng)用分段無余量建造技術(shù)，最大限度地提高工程質(zhì)量，縮短工期。

（二）科學(xué)利用補(bǔ)償?shù)窒呗?/p>

眾所周知，利用分段無余量技術(shù)來建造中小型船舶時(shí)，不管是零件、部件，抑或是總段、分段，都有可能出現(xiàn)變形的情況，導(dǎo)致建造質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。所以，必須要測(cè)定及分析零部件和分段的變形補(bǔ)償，從實(shí)際出發(fā)，科學(xué)處理采集的數(shù)據(jù)，得出實(shí)際補(bǔ)償量，進(jìn)而控制變形。第一，將分段前后端全攏補(bǔ)償量進(jìn)行合并。第二，將各內(nèi)部縱向補(bǔ)償量進(jìn)行合并，將所有內(nèi)部縱向補(bǔ)償量都調(diào)整到0.5mm/檔，也就是說，在給各結(jié)構(gòu)劃線時(shí)，必須使其肋距達(dá)到0.5mm，端部對(duì)齊時(shí)需要將甲板端當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)，利用裝配間隙來彌補(bǔ)內(nèi)部偏差。第三，對(duì)橫融壁、甲板的橫向補(bǔ)償量進(jìn)行轉(zhuǎn)移。拼接甲板時(shí)，必須保證每條縫都必須無限接近1mm，不需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)償，只用對(duì)拼接間隙進(jìn)行調(diào)整；橫向半寬最好縮至2.5mm，甲板邊緣焊接縫隙則需要接近1mm，總計(jì)為3.5mm；制作橫向部件時(shí)，半寬最好縮至5mm。統(tǒng)一將壁板和甲板內(nèi)部的補(bǔ)償轉(zhuǎn)移到外側(cè)，同時(shí)將其調(diào)整為4mm，安裝橫壁時(shí)，必須要和甲板邊進(jìn)行對(duì)齊，利用裝配間隙來彌補(bǔ)內(nèi)部偏差。第四，對(duì)外側(cè)壁及內(nèi)圍壁的高度補(bǔ)償量進(jìn)行統(tǒng)一。各壁板高度補(bǔ)償量最好都達(dá)到7mm，同時(shí)，下端口和扶強(qiáng)材高度都統(tǒng)一對(duì)其補(bǔ)償10mm，使上建層高度達(dá)到要求。

（三）工藝實(shí)踐

完成分段結(jié)構(gòu)補(bǔ)償量和精度控制后，需要在放樣及建造過程中使工藝設(shè)計(jì)和管理達(dá)到統(tǒng)一。文章將15000kW海洋救助船員1A4分段當(dāng)作案例，對(duì)其進(jìn)行分析，首先完成施工后，對(duì)其精度進(jìn)行測(cè)量，基準(zhǔn)半寬誤差范圍是-1.0mm～2.0mm，基準(zhǔn)長(zhǎng)度誤差范圍為-2.0mm～2.5mm，基準(zhǔn)高度誤差范圍是1.0mm～3.0mm，從整體來看，都達(dá)到了預(yù)先設(shè)置的精度目標(biāo)。而且各端面基本上都是平整的，只有前端面外側(cè)壁存在較大的偏差，由于此處曲形結(jié)構(gòu)是散裝的，導(dǎo)致焊接收縮稍微比相鄰結(jié)構(gòu)大。對(duì)該船其他無余量建造分段進(jìn)行測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)各分段的精度基本上都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，不需要對(duì)其進(jìn)行修整。而且，造船企業(yè)在推行新工藝時(shí)，船舶生產(chǎn)技術(shù)水平和企業(yè)管理水平都得到了較大程度地提高。

結(jié)語

總而言之，中小型船舶分段無余量建造技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在建造船體時(shí)，應(yīng)用該造船技術(shù)，不但能夠大幅度提高施工質(zhì)量，而且還能縮短建造周期，使船舶建造實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，不斷提高造船技術(shù)，為我國造船事業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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中圖分類號(hào)：U662

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