大型液化氣船建造監(jiān)控點精度控制

王 彥， 薛鴻祥， 朱錦標

(1.上海交通大學(xué) 海洋工程國家重點實驗室， 上海 200000； 2.江南造船(集團)有限責(zé)任公司， 上海 201913)

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大型液化氣船建造監(jiān)控點精度控制

王 彥1， 薛鴻祥1， 朱錦標2

(1.上海交通大學(xué) 海洋工程國家重點實驗室， 上海 200000； 2.江南造船(集團)有限責(zé)任公司， 上海 201913)

83 000m3大型液化氣船(VeryLargeGasCarrier，VLGC)的液貨艙與船體結(jié)構(gòu)連接處建造監(jiān)控點較其他船型多且復(fù)雜，精度控制要求高。為了提高監(jiān)控點安裝精度，提升施工及精度檢測效率，通過對83 000m3VLGC建造監(jiān)控點的設(shè)計和施工要點進行研究和總結(jié)，得到現(xiàn)行建造監(jiān)控點的生產(chǎn)設(shè)計難點，并對設(shè)計方法和測量方法進行針對性優(yōu)化，為該類型船舶的現(xiàn)場施工提供可靠的精度控制方法和參考數(shù)據(jù)。

建造監(jiān)控點；大型液化氣船；精度控制

1 建造監(jiān)控點設(shè)計依據(jù)及規(guī)則要求

83 000 m3大型液化氣船(Very Large Gas Carrier， VLGC)，通過內(nèi)置于貨艙區(qū)內(nèi)的TYPE-A獨立棱形液貨艙裝載低溫貨物，每個液貨艙結(jié)構(gòu)平均重量約為1 300 t。通常，由液艙內(nèi)的垂向支座、防橫搖支座、縱向限位支座和止浮裝置等限制其各向運動并傳遞載荷，因此，對支承座連接處的精度要求非常高[1]。本文以英國LR船級社規(guī)范為主要參考標準，以服務(wù)現(xiàn)場施工為目的，控制設(shè)計原始偏差，優(yōu)化節(jié)點測量樣板，細化節(jié)點詳圖。

本文設(shè)計依據(jù)除滿足英國LR船級社規(guī)范[2]外，還需滿足《散裝運輸液化氣體船舶構(gòu)造與設(shè)備規(guī)則(IGC Code)》[3]的特殊要求，并符合英國LR船級社可接受的船廠船舶建造質(zhì)量標準[4]，如《中國造船質(zhì)量標準》,CommonStructuralRulesforBulkCarrier等。根據(jù)上述規(guī)范，建造監(jiān)控點典型類型有3種(見圖1)，監(jiān)控點的允許偏差值a有以下規(guī)定：

類型1: (理論性對齊)a≤tmin/3，其中tmin=min(t1,t2)，且a≤5mm。

類型2和類型3: (中心線對齊)a≤tmin/3，其中tmin=min(t1,t2,t3)，且a≤5mm。

圖1 建造監(jiān)控點典型類型

2 VLGC船建造監(jiān)控點及測量方法

83 000m3VLGC船建造監(jiān)控點數(shù)量龐大，尤其集中在液貨艙頂部及底部支撐座部分。由于貨艙水密艙壁沒有采用槽型座墩，因此艙壁處建造監(jiān)控點相對簡單。建造監(jiān)控點布置如圖2所示，其中A～M節(jié)點為典型橫剖面中的監(jiān)控點，N、P節(jié)點為雙層底內(nèi)部防縱傾支撐座的監(jiān)控點，Q節(jié)點為針對貨艙區(qū)疲勞肘板而設(shè)置的監(jiān)控點。

圖2 建造監(jiān)控點布置

圖3 G節(jié)點裝配

對于十字接頭一般無法目測對位，通過直接測量結(jié)構(gòu)構(gòu)件中心線定位的方法也存在一定的困難,因此可采用理論線測量的方法來代替。在應(yīng)用理論線測量方法的位置，最大中心線公差應(yīng)被轉(zhuǎn)化成理論線值。參考線(100MARK線)，即距理論線100mm, 被標記到連續(xù)板架的正反兩面，從而使接頭錯位最小。不同監(jiān)控點的裝配如圖3和圖4所示。 相應(yīng)的結(jié)構(gòu)參考線做法如下：

圖4 H節(jié)點裝配

(1) 以圖4為例: 在底邊艙肋板和底邊艙斜頂板焊接完成后，將肋板的理論線反駁到斜頂板的上表面，圖示▽處。在距▽100mm的地方繪制出參考線。

(2) 參考線應(yīng)在分段建造階段劃好，并在線的兩端敲上洋沖印。

對于所有的重要接頭，錯位值在建造的每個階段均要核實并且記錄。

3 現(xiàn)場施工方法及修補方案

現(xiàn)場典型施工方法：

(1) 劃出構(gòu)架裝配線，然后反駁到構(gòu)架反面，繪制反面構(gòu)架裝配線。

(2) 偏離構(gòu)架裝配線100mm，朝船艏畫100標記線，并在劃線兩側(cè)做洋沖點標記位置。

(3) 構(gòu)架裝配前結(jié)合組立圖，用節(jié)點樣板進行輔助定位，根據(jù)規(guī)范要求校核構(gòu)架裝配線是否正確。

(4) 定位確定后嚴格按照焊接工藝施焊，并控制焊接參數(shù)及焊接順序，保證焊接變形在精度要求范圍內(nèi)。同時，由于液化氣船大部分監(jiān)控點處角焊縫要求做深熔焊形式，因此還需注意建造監(jiān)控點的焊接坡口是否已經(jīng)修割到位。

(5) 焊后檢查，包括焊縫目視檢查、樣板測量檢查，并填寫建造監(jiān)控點記錄表。

(6) 報船檢檢驗。

根據(jù)英國LR船級社規(guī)范，結(jié)構(gòu)對位超差的修正方法如下:

(1) 允許范圍：a≤tmin/3，且a≤5 mm,其中tmin=min(t1,t2,t3)。

(2) 當(dāng)tmin/3

(3) 當(dāng)a>tmin/2時，開刀修整，且修整長度至少達到50a，其中a為結(jié)構(gòu)錯位值。

H節(jié)點測量數(shù)據(jù)分析如下：

在H節(jié)點FR50橫剖面中，t1=12,t2=14,t3=16,則a≤tmin/3=4mm，所以當(dāng)t1、t2中心線對齊時大肋骨腹板安裝線與參考線的距離為：L=100-(t2-t1)/2=99mm，故公差范圍為95～103mm。當(dāng)測量值超過95～103mm范圍內(nèi)且≤(99±4)mm×1.5，即模板測量值為93～95mm或103～105mm范圍內(nèi)，增加15%的焊腳。當(dāng)測量值>105mm或<93mm時，則需要開刀處理，開刀長度不小于錯位量的50倍。

4 監(jiān)控點分解詳述

A、B節(jié)點為液貨艙底部防橫搖支撐座與主船體、液貨艙連接處建造監(jiān)控點。本文以B節(jié)點為例，B節(jié)點共需要測量2種數(shù)據(jù)。一組為下止搖支撐與肋骨之間的錯位量測量，如圖5所示的B節(jié)點縱向視圖；另一組為下止搖支撐與縱骨之間的錯位量測量。如圖5所示的B節(jié)點橫向視圖。以4號液貨艙為例，B節(jié)點測量偏差范圍如表1和表2所示。表中，a=min(t1,t2,t3)/3,且a≤5mm。

圖5 4號液貨艙B節(jié)點錯位量測量視圖

表1 4號液貨艙B節(jié)點橫向錯位量測量表 mm

表2 4號液貨艙B節(jié)點縱向錯位量測量表 mm

C、D、E、F節(jié)點為液貨艙底部垂向支撐座與主船體、液貨艙連接處建造監(jiān)控點，同樣需要測量2種數(shù)據(jù)。一組為垂向支撐與肋骨之間的錯位量測量；另一組為垂向支撐與縱骨之間的錯位量測量。如圖6所示，測量表與B節(jié)點類似。

G節(jié)點為下水艙斜頂板和內(nèi)底板底部縱絎連接處建造監(jiān)控點，旨在保證斜頂板、內(nèi)底板、縱桁板中心線對齊。測量表格較為復(fù)雜，因為斜頂板和內(nèi)底板的夾角θ并不是固定不變的，而是有46.5°，45°，45.9° 3個角度，需用3個不同角度的模板進行測量。

圖6 C、D、E、F節(jié)點詳圖

H、I、K節(jié)點為貨艙區(qū)橫向/垂向大肋骨與斜頂板/斜底板及壓載艙肋骨框連接處建造監(jiān)控點。其中垂向大肋骨與斜頂板之間的H節(jié)點存在100.2°，84.6°，76.5°，96.75°，90°等5種夾角存在，故測量方法相對較為復(fù)雜，需要5種不同的模板測量。

J節(jié)點為液貨艙止浮支撐座與液貨艙斜頂板及橫框架連接處建造監(jiān)控點，如圖7所示。在實際生產(chǎn)現(xiàn)場裝配過程中曾經(jīng)由于對此節(jié)點裝配精度理解不夠，導(dǎo)致了大量工時的浪費。此節(jié)點應(yīng)嚴格按照建造監(jiān)控點測量表格進行安裝，必須保證錯位量在表格誤差允許范圍內(nèi)，而由于焊接過程中過度收縮導(dǎo)致的液艙整體尺寸與理論尺寸存在偏差，此節(jié)點裝配時可不予考慮此偏差對支撐座劃線定位產(chǎn)生的影響。

圖7 J節(jié)點詳圖

L、M節(jié)點為液貨艙頂部防橫搖支撐座與液貨艙頂板及橫框架連接處建造監(jiān)控點，如圖8所示。此節(jié)點對精度要求非常高，除了需滿足建造監(jiān)控點處中心線對齊外，還要控制整體液罐變形量，以防止搭載階段主甲板分段和液貨艙分段伸出的支撐座搭載干涉。

圖8 L、M節(jié)點詳圖

N、P節(jié)點為液貨艙底部防橫搖支撐座液貨艙底板及橫框架連接處建造監(jiān)控點，如圖9所示。此節(jié)點同樣對精度要求非常高，除了需滿足建造監(jiān)控點處中心線對齊外，還要控制整體液罐變形量，以防止搭載階段主甲板分段和液貨艙底部伸出的支撐座搭載干涉。

圖9 N、P節(jié)點詳圖

Q節(jié)點為雙層底內(nèi)底板和橫向框架板及疲勞肘板連接處建造監(jiān)控點。此節(jié)點需注意疲勞肘板的全焊頭要求，并且焊后自由邊需打磨出2mm的圓角，以提高疲勞壽命。

5 建造監(jiān)控點測量樣板

對現(xiàn)場施工人員來說，理論上的精準只是施工的基礎(chǔ)，施工的簡易度和舒適度才是提高生產(chǎn)效率的重要體現(xiàn)。因此，需依照每一個不同角度、不同位置的建造監(jiān)控點，設(shè)計一批高精度、低重量的鋁合金樣板，用來對每一個建造監(jiān)控點進行測量[5]。施工人員只需按照要求測量數(shù)據(jù)并記錄在設(shè)計下發(fā)的測量表格上就可以完成對建造監(jiān)控點的控制和記錄工作，并提交船級社報驗。各監(jiān)控點的具體樣板形式此處不做贅述，典型監(jiān)控點樣板如圖10所示。

圖10 建造監(jiān)控點典型測量樣板

6 結(jié)束語

8萬m3級液化氣船為高附加值船型，復(fù)雜多樣的建造監(jiān)控點保證其在運輸途中對各種極限工況和低溫環(huán)境的適應(yīng)能力。本文對83 000m3VLGC的建造監(jiān)控點的設(shè)計要點進行研究和總結(jié)，得到結(jié)論如下：

(1) 檢測要求標準化。由于不同船級社對建造監(jiān)控點的達標要求基本一致，因此可在船廠形成統(tǒng)一的檢測標準。

(2) 液化氣船的支撐座區(qū)域板厚差異較大，相關(guān)板架夾角較多，需要綜合考慮各區(qū)域錯位量選取合理定位點。

(3)CM測量樣板可以一板多用，減少卡板數(shù)量，降低生產(chǎn)成本，方便檢測人員攜帶。

[1] 胡可一，李小靈. 中國首艘VLGC的設(shè)計和建造[J]. 中國造船，2014, 4：132-139.

[2] Lloyd's Register of Shipping. Rules and regulations for the construction and classification of ships for the carriage of liquefied gases in bulk[S/OL].[2010-05-22]http://www.docin.com/p-406491863.html.

[3] IMO.International code for the construction and equipment of ships carrying liquefied gases in bulk(IGC Code)[M].1993.

[4] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.中國造船質(zhì)量標準：GB/T 34000-2016[S].北京：中國標準出版社，2017.

[5] 吳紅，包冬進，馬蔣永，等. 船舶關(guān)鍵節(jié)點處通用模板的應(yīng)用[J]. 江蘇船舶, 2014, 31(3):32-34.

ConstructionMonitoringAccuracyControlinVLGC

WANGYan1,XUEHongxiang1,ZHUJinbiao2

(1.StateKeyLaboratoryofOceanEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200000,China; 2.JiangnanShipbuildingGroupCo.,Ltd.,Shanghai201913,China)

Construction monitoring in the joint between tank of 83 000 m3Very Large Gas Carrier(VLGC) and hull are complex and requires high accuracy control compared to that of other carriers. In order to improve the installation accuracy, the construction efficiency and precision of detection, the key points of the construction monitoring in VLGC from the design and construction points are studied and summarized, production design difficulty of construction monitoring is obtained, and design and measuring methods to provide better reliable accuracy of construction monitoring are optimized specifically. It provided reference data and accuracy control for design and construction of VLGC.

construction monitoring; Very Large Gas Carrier(VLGC); accuracy control

王 彥(1986-)，男，工程師，研究方向為船體建造工藝設(shè)計

1000-3878(2017)03-0048-06

U

A