雙相不銹鋼槽型隔艙安裝精度控制研究

胡建耀

【摘 要】雙相不銹鋼槽型隔艙在總組搭載過(guò)程中的對(duì)位問(wèn)題，是化學(xué)品船能否順利建造的重要保障。為了實(shí)現(xiàn)隔艙的安裝精度，從作業(yè)指導(dǎo)書的以線定位、翻運(yùn)過(guò)程中的應(yīng)力、變形計(jì)算到實(shí)際操作中的精確劃線來(lái)進(jìn)行全方位控制，最終保證隔艙的順利安裝。

【關(guān)鍵詞】雙相不銹鋼；槽型隔艙；檢驗(yàn)線；有限元；洋沖

中圖分類號(hào)： TG457.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2017）35-0088-002

Research on Installation Precision Control of Dual Phase Stainless Steel Tank

HU Jian-yao

（Hudong Zhonghua Shipbuilding 〈Group〉 Co.，Ltd.，Shanghai 200129，China）

【Abstract】The alignment of two-phase stainless steel slotted compartments in the process of the total assembly is an important guarantee for the successful construction of chemical tankers.In order to achieve the installation accuracy of the compartment，from the operation instructions to the line positioning，the process of stress during the turn，the deformation calculation to the actual operation of the precise marking to conduct a full range of control，and ultimately ensure the smooth installation of the compartment.

【Key words】Duplex stainless steel；Groove compartment；Inspection line；Finite element；Yang Chong

0 引言

38000T化學(xué)品船是我公司產(chǎn)品轉(zhuǎn)型期間承建的高新船舶產(chǎn)品，建造難度大，技術(shù)要求高。全船貨艙區(qū)液貨面全部采用雙相不銹鋼材質(zhì)。單船貨艙區(qū)涉及36只槽型隔艙分段，安裝精度控制要求非常高，而槽型隔艙分段在建造，運(yùn)輸，總組，搭載等生產(chǎn)流程中極易發(fā)生變形，并且槽型隔艙采用的也是雙相不銹鋼材質(zhì)，一旦分段發(fā)生塑性變形，對(duì)后續(xù)槽型分段的總組搭載裝配工作將產(chǎn)生很大影響。

在以往的散貨輪產(chǎn)品建造任務(wù)中，也有很多類似槽型隔艙分段的總組搭載等工作，但是由于一般散貨船的槽型分段材質(zhì)為碳鋼，在槽型分段總組搭載過(guò)程中一旦發(fā)生了裝配精度問(wèn)題，都可以通過(guò)火工矯正，開(kāi)刀換板等措施進(jìn)行補(bǔ)救。但是化學(xué)品船的槽型隔艙因其材質(zhì)的特殊性不允許對(duì)鋼板進(jìn)行火工矯正處理，而采取開(kāi)刀換板進(jìn)行裝配矯正也會(huì)大量增加工作難度和建造成本。

為此，對(duì)槽型隔艙的總組搭載過(guò)程中的安裝精度控制研究非常有必要。在化學(xué)品船首制船H1707A的建造過(guò)程中，我們充分考慮雙相不銹鋼槽型特性，制定詳細(xì)的總組搭載作業(yè)指導(dǎo)書和焊接作業(yè)指導(dǎo)書，為槽型隔艙的安裝精度控制提供了完善的施工工藝流程。

1 槽型隔艙作業(yè)指導(dǎo)書

為了達(dá)到精確對(duì)位，我們改變以往散貨船等常規(guī)船型的以結(jié)構(gòu)定位的老思路，通過(guò)各種安裝檢驗(yàn)線來(lái)定位。為此，我們結(jié)合車間定位裝配人員對(duì)定位線和檢驗(yàn)線的實(shí)際要求和精度控制措施實(shí)施時(shí)候的需求，制定了貨艙區(qū)的總組搭載定位線和檢驗(yàn)線標(biāo)準(zhǔn)。安裝檢驗(yàn)線基本分四種：中心線、肋檢線、水線、直剖線。

涉及到槽型隔艙安裝的總組總段至少是由三個(gè)分段組成。舷側(cè)P型總段采取側(cè)態(tài)總組，中間U型總段采取反態(tài)總組。

P型總組定位時(shí)首先定位舷側(cè)分段，再根據(jù)舷側(cè)內(nèi)縱壁上的槽型安裝線定位隔艙分段，最后定位甲板分段。U型總組時(shí)則在專用胎架上首先反態(tài)定位甲板分段，然后根據(jù)甲板液貨面上的槽型安裝線定位槽型分段，最后定位兩邊縱隔艙分段。

2 槽型隔艙翻身精度控制

由于我廠尚不具備用于壓制雙相不銹鋼板材的槽型形狀的設(shè)備和相關(guān)技術(shù)，因此槽型隔艙制作的原材料是直接由外廠壓制成Z型，再由分段制造部在槽型胎架上側(cè)態(tài)拼板為槽型分段而成。

在分段建造的拼板過(guò)程中需要對(duì)隔艙進(jìn)行翻身正反雙面施焊，而此類槽型分段由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，在翻身中極易發(fā)生變形，并且隔艙采用的是雙相不銹鋼材質(zhì)，一旦分段發(fā)生塑性變形將很難矯正。

為此，化學(xué)品船項(xiàng)目組技術(shù)人員對(duì)槽型隔艙分段的翻身吊運(yùn)過(guò)程采取了工字鋼的加強(qiáng)方法。槽型隔艙分段按位置分為PCS三段，PS段對(duì)稱，為邊橫隔艙，C段為中橫隔艙。工字鋼加強(qiáng)件材料為高強(qiáng)度碳鋼，與槽型分段之間利用不銹鋼連接件連接，并垂直槽型褶皺方向安裝。翻身吊環(huán)設(shè)置在工字鋼上，翻身方向?yàn)榇怪辈坌婉薨?80°翻身。

在首個(gè)C段槽型分段的翻身作業(yè)后，發(fā)現(xiàn)工字鋼發(fā)生嚴(yán)重的塑性變形，無(wú)法達(dá)到對(duì)槽型隔艙分段的加強(qiáng)要求。為此，我們利用有限元分析軟件MSC/Patran對(duì)隔艙分段進(jìn)行有限元幾何建模、網(wǎng)格劃分、屬性定義，并根據(jù)首次翻身吊裝方案對(duì)模型進(jìn)行加載和約束處理。再將有限元模型提交MSC/Nastran計(jì)算，分析應(yīng)力及變形特點(diǎn)，校核是否滿足強(qiáng)度要求，并與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相比較，分析其受力變形特點(diǎn)。最后在分析有限元計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)翻身吊裝方案進(jìn)行評(píng)估，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，與項(xiàng)目組技術(shù)人員討論，對(duì)翻身方案進(jìn)行合理的優(yōu)化。endprint

優(yōu)化后的翻身方案為C段槽型分段仍采取單面加兩只工字鋼進(jìn)行加強(qiáng)，將原有的翻身吊環(huán)從工字鋼上移至槽型分段本體上，安置位置為槽型褶皺端面。

利用有限元根據(jù)優(yōu)化后的翻身方案，重新進(jìn)行了計(jì)算，得到了良好的翻身過(guò)程中應(yīng)力云數(shù)據(jù)，從而在理論層面上論證了優(yōu)化方案可以提高分段翻身過(guò)程的安全性和可靠性。

在采取了優(yōu)化方案后，后續(xù)分段的實(shí)際翻身過(guò)程中分段本體和工字鋼加強(qiáng)件沒(méi)有發(fā)生塑性變形，從而解決了槽型分段翻身變形精度控制問(wèn)題。

3 槽型隔艙安裝精度的檢驗(yàn)方法

貨艙區(qū)槽型隔艙的安裝節(jié)點(diǎn)都有對(duì)應(yīng)的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，不論是槽型的上下端的直角邊還是左右端的折角邊，都在角接的板材背面有對(duì)應(yīng)的實(shí)肋板和槽型折角加強(qiáng)件對(duì)應(yīng)，形成一個(gè)十字焊接節(jié)點(diǎn)。根據(jù)焊接裝配的規(guī)范，十字焊接接頭的上下角接對(duì)中偏差不能大于三分之一的最小板厚。

舷側(cè)分段和縱隔艙分段涉及到壓載艙內(nèi)有槽型對(duì)位加強(qiáng)構(gòu)件，為使之后的槽型隔艙安裝位置能達(dá)到規(guī)范精度要求，我們制定了相應(yīng)的劃線規(guī)范要求。

以舷側(cè)分段劃制和檢驗(yàn)槽型隔艙分段安裝精度方法為例：

3.1 舷側(cè)壓載艙面劃線

（1）鋼帶劃制舷側(cè)內(nèi)縱壁壓載面上的安裝線和檢驗(yàn)線。

（2）通過(guò)樣板找到槽型安裝線和槽型檢驗(yàn)線。檢驗(yàn)線、安裝線做洋沖標(biāo)記。

（3）延長(zhǎng)安裝線并在延長(zhǎng)線上作洋沖標(biāo)記及明顯記號(hào)。延伸檢驗(yàn)線和安裝線至坡口和貨艙面，洋沖標(biāo)記。

（4）找到Ω槽型的中心點(diǎn)，此中心點(diǎn)應(yīng)該落在橫向參考線上。將參考線延伸至坡口和貨艙面，做洋沖標(biāo)記。

（5）壓載面的槽型加強(qiáng)構(gòu)件安裝結(jié)束后，記錄槽型加強(qiáng)到檢驗(yàn)線的距離。

3.2 舷側(cè)液貨艙面劃線

（1）貨艙面100mm檢驗(yàn)線、槽型安裝線和橫向參考線由邊緣洋沖眼可以劃制。

（2）檢驗(yàn)線和橫向參考線的兩個(gè)交點(diǎn)即為檢驗(yàn)樣板的插入點(diǎn)，插入檢驗(yàn)樣板找到槽型檢驗(yàn)線。

（3）安裝線和橫向參考線的兩個(gè)交點(diǎn)即為安裝樣板的插入點(diǎn)，插入安裝樣板，確定貨艙面的槽型安裝線。

（4）在貨艙面槽型隔艙安裝結(jié)束后，測(cè)量記錄槽型面板到檢驗(yàn)線的距離。該數(shù)據(jù)將與壓載艙面得數(shù)據(jù)作比較得知槽型安裝的精度情況。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)研究利用有限元分析槽型隔艙在分段建造時(shí)的翻身加強(qiáng)形式，總組時(shí)安裝定位參考線的劃制方法以及精度控制的文件編制等，克服了槽型隔艙翻身變形問(wèn)題，解決了槽型折角邊十字焊接接頭對(duì)中難點(diǎn)，制備了完善的槽型隔艙安裝精度控制文件。這種理論與實(shí)際相結(jié)合的相互論證方法，確保了我們精度推進(jìn)項(xiàng)目的有的放矢。特別是在有限元軟件應(yīng)用方面，針對(duì)隔艙的吊裝運(yùn)輸，我們做了大量計(jì)算，確保理論可行，為實(shí)際操作指明方向，不再盲目的實(shí)行經(jīng)驗(yàn)主義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊永謙.有限元法及其在結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用.大連：大連海運(yùn)學(xué)院出版社，1992.endprint