64 000 DWT散貨船建模精度管理技術(shù)的應(yīng)用

王亞慶,陸 東,惲永洪

(中船澄西船舶修造有限公司，江蘇 江陰 214400)

64000DWT散貨船建模精度管理技術(shù)的應(yīng)用

王亞慶,陸 東,惲永洪

(中船澄西船舶修造有限公司，江蘇 江陰 214400)

為了減少船舶建造過程中由于尺寸精度不良造成的修改返工，保障生產(chǎn)，64 000 DWT散貨船建造時(shí)應(yīng)在余量設(shè)計(jì)、分段制作、搭載過程中用了造船建模精度管理技術(shù)和方法。通過系列船精度指標(biāo)數(shù)據(jù)分析，證明了采用的管理技術(shù)和方法的有效性，說明了精度管理對造船成本、效率的促進(jìn)作用。

精度余量設(shè)計(jì)；分段精度控制 ；總組和搭載精度控制；模擬搭載

0 引言

船舶建造過程中，受切割、加工、焊接和吊運(yùn)等因素影響，船體零件、部件、分段、總段和船體主尺度必然會產(chǎn)生尺寸偏差，這些尺寸偏差往往集中在搭載階段暴露，造成較多的切割修改施工，影響搭載生產(chǎn)效率。為了控制和減少這些尺寸偏差，國內(nèi)船廠近年來普遍加大了船體建造精度管理的研究和投入，推廣應(yīng)用了全站儀結(jié)合精度管理軟件的數(shù)據(jù)測量分析技術(shù)，在下料加工、分段制作、總組搭載精度控制方面研究應(yīng)用了新的管理方法，部分船廠學(xué)習(xí)引進(jìn)了模擬搭載技術(shù)，成立了專職搭載定位工班。這些管理技術(shù)和方法的應(yīng)用，有效地提高了產(chǎn)品建造精度和生產(chǎn)效率。本文介紹64 000 DWT散貨船建造時(shí)采用的分段制作精度控制與總組和搭載精度控制的管理技術(shù)和方法。

1 精度余量設(shè)計(jì)思路

新造船的余量補(bǔ)償量設(shè)計(jì)之前，必須要清楚公司各道工序建造精度水平，明白余量補(bǔ)償量加放的目的。過去思路比較簡單粗放，采用在分段合攏端面統(tǒng)一加放一定量的余量或補(bǔ)償量，用來補(bǔ)償下料、成型、分段制作、搭載過程的尺寸損耗，其中考慮到曲分段外板加工的尺寸收縮，通常是連同分段內(nèi)部結(jié)構(gòu)一起加放余量值，待分段完工后割除，或是在搭載階段割除，這樣增加了不必要的切割工作量。

本文研究的64 000 DWT散貨船結(jié)構(gòu)形式為單殼、雙底，有5個(gè)貨艙。全船總長199.90 m，型寬32.26 m，型深18.50 m。該船余量補(bǔ)償量加放主要考慮如下：

(1)主板埋弧自動焊拼板縫收縮。

(2)主板二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊拼接收縮。

(3)主板結(jié)構(gòu)成型焊接+背燒收縮。

(4)內(nèi)部插入式結(jié)構(gòu)的負(fù)補(bǔ)償。

(5)T型結(jié)構(gòu)成型收縮。

(6)結(jié)構(gòu)密集、大焊腳部位的焊接收縮。

(7)雙曲率外板的加工余量單獨(dú)考慮。

全船除了上層建筑底層分段、艙口圍板以及艏部球鼻艏、艏樓分段合攏端面留有20～30 mm的余量，其余貨艙、艏部、艉部分段均按無余量制造原則，按工序加放拼板、焊接、背燒、合攏補(bǔ)償量，尺寸負(fù)補(bǔ)償。全船分段結(jié)構(gòu)無余量制造比例達(dá)到91.9%。

2 分段制作精度控制

64 000 DWT散貨船分段制作精度控制的關(guān)鍵點(diǎn)主要是分段整體的平整度、端面平齊度、企口的平整度、貨艙舭部線型、曲分段線型、曲板上結(jié)構(gòu)安裝角度等管理項(xiàng)目。

2.1分段的整體平整度

整體平整度是分段精度的基礎(chǔ)，保證平整度的關(guān)鍵是控制焊接變形。除了執(zhí)行胎架水平、焊接工藝順序外，將一個(gè)分段的焊接量由集中焊接轉(zhuǎn)為分散焊接，是一種有效控制分段整體平整度的方法。

分散焊接控制分段整體平整度是通過分段裝配流程設(shè)計(jì)(即DAP設(shè)計(jì))來貫徹實(shí)施的。分段裝配流程圖如圖1所示。圖中，①～⑧為分段號。

2.2分段的端面平齊度

端面平齊度是指分段同一合攏面所有結(jié)構(gòu)的平齊度，分段端面平齊度是總組和搭載階段原始坡口保留的關(guān)鍵，也是評價(jià)分段無余量制造成功與否的關(guān)鍵。該船絕大多數(shù)分段采取無余量制造。要控制分段端面平齊度在理想范圍，首先要保證前道工序提供的零部件尺寸精度，尤其是主板拼板和二次劃線切割精度；其次要讓裝配工人有可操作的端面檢驗(yàn)尺寸，嚴(yán)格過程控制。

分段端面檢驗(yàn)尺寸提供的原則是按照分段在胎制作狀態(tài)，能夠通過劃線和吊線垂檢查得出。

2.3分段企口的平整度

分段企口泛指分段合攏端面距最近一檔結(jié)構(gòu)之間的部分。若這部分的平整度管理不到位會造成合攏后線型不光順，通常需要再次火工矯正，這樣會使分段油漆損壞。

考慮到焊接坡口形式對焊縫位置的變形趨勢，分段企口平整度以理論尺寸略微偏向坡口一側(cè)為管理目標(biāo)。外板企口背燒管理如圖2所示。

2.4貨艙舭部線型

貨艙舭部外板的線型控制是貨艙區(qū)分段精度控制的重點(diǎn)。按照精度管理標(biāo)準(zhǔn)，分段尺寸精度維持在±4 mm，搭載過程板材錯(cuò)位在10 mm以內(nèi)，搭載裝配作業(yè)時(shí)可以比較容易地調(diào)整錯(cuò)位量，但舭部圓弧外板對接錯(cuò)位后的調(diào)整比較困難。因此，對于雙層底舭部外板線型控制必須建立一個(gè)統(tǒng)一的管理標(biāo)準(zhǔn)，最大限度地減少大合攏舭部外板對接的錯(cuò)位量。

分段制作階段舭部線型控制主要采用測量指定縱骨之間的弧長，以及在舭列板上按等距增加測量點(diǎn)，弧長要求統(tǒng)一正公差管理。分段舭部圓弧控制示意圖如圖3所示。

2.5結(jié)構(gòu)與曲板的安裝角度

平直區(qū)域結(jié)構(gòu)安裝角度一般為90°直角，安裝和檢查都比較直觀。但是，曲分段曲外板上的結(jié)構(gòu)的安裝角度通常不規(guī)則，也不統(tǒng)一，如果不進(jìn)行專項(xiàng)管理控制，容易造成合攏對接錯(cuò)位。

結(jié)構(gòu)與曲板的安裝角度控制采用三角形邊長檢查方法，其安裝角度控制示意圖如圖4所示。

3 總組和搭載精度控制

分段總組和搭載精度管理主要從分段定位尺寸保型、定位工人技能、模擬搭載技術(shù)應(yīng)用三個(gè)方面開展，實(shí)現(xiàn)保證分段搭載精度尺寸、提高搭載定位作業(yè)效率的目的。

3.1分段定位尺寸保型

影響總組和搭載精度最直接的因素，除了前道分段完工精度以外，分段調(diào)整到位后的尺寸變化也是最常見的精度問題，因此，針對64 000 DWT散貨船的建造，應(yīng)根據(jù)分段劃分、吊裝順序，制定一套完整的支撐方案，并配套準(zhǔn)備相應(yīng)的支撐工裝。常見的底邊艙分段和上邊艙分段支撐形式分別如圖5、圖6所示。

3.2搭載定位工人技能

搭載定位是船體建造精度管理的最后一道工序，也是檢驗(yàn)分段建造精度結(jié)果最直觀的環(huán)節(jié)，而作業(yè)人員的技能水平也會在一定程度上影響搭載定位結(jié)果。合格的搭載定位作業(yè)人員需要具備較高的復(fù)合技能，如三維測量技能、調(diào)整計(jì)算能力、劃線和切割技能以及焊接技能。

保證搭載定位工人技能較好的管理措施是成立專職搭載定位工班，配備專業(yè)的搭載定位工具，經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)實(shí)踐，負(fù)責(zé)全船分段搭載定位工作。

3.3模擬搭載技術(shù)應(yīng)用

實(shí)施模擬搭載，可以在分段吊裝之前預(yù)先掌握定位狀態(tài)，提前采取糾正預(yù)防措施，達(dá)到快速搭載定位的效果。

模擬搭載技術(shù)的應(yīng)用，首先運(yùn)用專業(yè)的精度測量儀器采集基準(zhǔn)段和搭載段數(shù)據(jù)；再運(yùn)用專業(yè)精度軟件進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)合攏分析，判斷對接間隙和結(jié)構(gòu)錯(cuò)位情況；最后根據(jù)搭載精度管理需要，在分段吊裝合攏前，將影響搭載定位的因素進(jìn)行處理。艏部分段模似分析及數(shù)據(jù)輸出示意圖如圖7所示。

4 64 000 DWT系列船的精度指標(biāo)

4.1分段搭載定位時(shí)間

分段搭載定位時(shí)間是指分段吊裝到距目標(biāo)點(diǎn)1 m左右位置，定位人員開始工作，到分段調(diào)整到位、定位約束焊結(jié)束、門機(jī)松鉤之間的時(shí)間。定位時(shí)間主要包含尺寸調(diào)整、余量修割、馬板固定、約束焊接四項(xiàng)作業(yè)時(shí)間，其中馬板固定和約束焊時(shí)間相對固定，尺寸調(diào)整和余量修割的時(shí)間與分段精度直接關(guān)聯(lián)。分段精度越高，尺寸調(diào)整和余量修割的時(shí)間就越短。應(yīng)用模擬搭載技術(shù)前后的分段定位時(shí)間對比見表1。

表1 64 000 DWT散貨船分段搭載定位時(shí)間

4.2分段坡口保留率和分段結(jié)構(gòu)開刀率

總組和搭載階段分段坡口保留率是指分段在總組和搭載階段全船分段大合攏坡口保留長度/總長度的比例。保留率越高，說明總組和搭載階段的二次坡口修割量越少。

總組和搭載階段分段結(jié)構(gòu)開刀率是指分段在總組和搭載階段全船分段合攏面內(nèi)部結(jié)構(gòu)開刀的個(gè)數(shù)/總個(gè)數(shù)。開刀率越低，說明總組和搭載階段的分段內(nèi)部結(jié)構(gòu)焊縫割開返工量越少。

近年來，隨著精度管理技術(shù)的持續(xù)研究應(yīng)用，64 000 DWT散貨船總組和搭載階段分段坡口保留率、分段結(jié)構(gòu)開刀率指標(biāo)見表2。表中數(shù)據(jù)顯示，精度管理技術(shù)得到有效應(yīng)用。

表2 64 000 DWT散貨船精度指標(biāo)達(dá)成及提升

5 結(jié)語

隨著精度管理技術(shù)的深入開展，64 000 DWT散貨船總組和搭載階段分段坡口保留率逐年提高，分段結(jié)構(gòu)開刀率逐年降低。全面推進(jìn)造船建模精度管理工作的目的和意義在于提高生產(chǎn)效率，降低成本，促進(jìn)并提高建造技術(shù)的進(jìn)步。通過近年來造船精度管理的投入，并在實(shí)船中研究應(yīng)用了上述的精度管理技術(shù)和方法，搭載階段的返工量相對于過去明顯減少，從而減少了返工損失，保障了生產(chǎn)進(jìn)度，為公司轉(zhuǎn)型發(fā)展奠定基石。

[1] 龍進(jìn)軍.船舶檢驗(yàn)[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2006.

[2] 陸俊岫，吳庭笙，魏承楣.船舶建造質(zhì)量檢驗(yàn)[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2011.

[3] 徐兆康.船舶建造工藝學(xué)[M].北京：人民交通出版社，2005.

U673.2

A

2017-05-11

王亞慶(1975—)，男，工程師，從事船舶建造管理工作；陸東(1971—)，男，工程師，從事造船生產(chǎn)管理工作；惲永洪(1977—)，男，工程師，從事船舶建造精度管理工作。