淺析船體分段建造現(xiàn)場(chǎng)精度控制工藝

郭宗培

摘要：隨著航運(yùn)的發(fā)展，船舶的建設(shè)工作也獲得了一定的發(fā)展。就船體建造而言，分段建造是其一種重要的建造方式，為了保障船體的建造質(zhì)量，則需要對(duì)其進(jìn)行精度控制?；诖?，本文主要分析了船體分段建造的步驟，研究了分段建造現(xiàn)場(chǎng)精度控制工藝，并加以案例分析。

關(guān)鍵詞：船體建造;精度控制;工藝

1 船體分段建造的步驟分析

就船體分段建造來(lái)說(shuō)，主要包括四個(gè)步驟：其一，前期的組件加工和拼裝，主要包括建造船板材的拼接、T型面板的拼裝和焊接、型材的加工（切割或者彎制）等;其二，分段的建造，即組合拼接小組件和T型材，使得材料形成一定的分段;其三，建造船體總段，拼接前期完成的小分段、小組件，掛裝骨架外面的外板，從而形成總段，保障其性對(duì)獨(dú)立性、封閉性;其四，附屬結(jié)構(gòu)部件的安裝，主要是總段上附屬結(jié)構(gòu)部件的安裝，包括扶手欄桿、桅桿、艙口等。

2分段建造現(xiàn)場(chǎng)精度控制工藝研究

為了保障船體分段建造的質(zhì)量，則需對(duì)其進(jìn)行精度控制。通常是在分段建造現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施精度控制工藝，即按照相關(guān)工藝、規(guī)范要求，由精度相關(guān)部門相關(guān)人員進(jìn)行精度管控，特別是對(duì)補(bǔ)償量的控制、后期的檢查管理等。

2.1對(duì)剛料進(jìn)行加工

鋼材料是船體建造的重要材料，對(duì)其進(jìn)行加工，使其成為船體的構(gòu)件，進(jìn)而保障船體的整體質(zhì)量。就加工的鋼料來(lái)說(shuō)，主要包括型鋼加工和鋼板加工，加工的過(guò)程主要包括構(gòu)件的成形加工、邊緣加工等。具體來(lái)說(shuō)，首先是邊緣加工，對(duì)邊緣坡口、切割尺寸進(jìn)行控制;其次是構(gòu)件成形加工，主要通過(guò)冷加工或者熱加工的形式，結(jié)合配套樣板來(lái)保障構(gòu)件的高精度。在整個(gè)加工過(guò)程中，均由精度相關(guān)工作人員進(jìn)行跟蹤和檢查，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)船體構(gòu)件精度的有效控制。

2.2制作胎架

在分段造船中，一個(gè)重要的基礎(chǔ)就是胎架，其精度的高低直接影響著分段的質(zhì)量，因此要重視和保障胎架的質(zhì)量。在材料上胎架前，需對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，可通過(guò)水平儀、激光儀等測(cè)量工具來(lái)完成相關(guān)的測(cè)量工作，確保胎架的各項(xiàng)尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)精度要求，同時(shí)還要保障胎架的強(qiáng)度要求，為后續(xù)的工作開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。對(duì)于活絡(luò)胎架，其檢查內(nèi)容主要為胎架之間是否存在縱、橫向加強(qiáng)連接，如果沒(méi)有，則需要進(jìn)行相應(yīng)的加強(qiáng)連接，從而避免后續(xù)出現(xiàn)分段變形或者偏差的情況。

2.3科學(xué)合理地劃線

為了明確不同規(guī)格板材、型材之間位置關(guān)系，通常在船體分段建造過(guò)程中采用劃線工藝，借助線的標(biāo)記來(lái)區(qū)分位置。在劃線時(shí)，需滿足以下要求：一是圖紙要求，按照?qǐng)D紙進(jìn)行劃線，確保劃線的有效性;二是精度要求，對(duì)角線和外觀尺寸要符合船體的精度要求，其中，切割檢驗(yàn)線應(yīng)與端面切割邊相差100mm左右，肋檢線、切割檢驗(yàn)線等需劃到板的反面，但同時(shí)要對(duì)其進(jìn)行樣沖標(biāo)記，且確保標(biāo)記的準(zhǔn)確性、清晰性。待完成所有劃線后，要對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一的檢查，并做好相應(yīng)的記錄。另外，在完成分段裝焊后，充分考慮溫度影響因素，從而有效進(jìn)行余量劃線。在整個(gè)劃線過(guò)程中，要設(shè)定好不同方向的精度補(bǔ)償量，以確保劃線的可靠性。

2.4焊接構(gòu)件

焊接時(shí)連接船體分段的重要手段之一，焊接質(zhì)量的好壞直接影響著整個(gè)船體的質(zhì)量，因此要加強(qiáng)焊接質(zhì)量的控制。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，則需要合理確定分段焊接的順序，有效控制焊后殘余應(yīng)力的消除時(shí)間，從而滿足構(gòu)件的精度和強(qiáng)度要求。在實(shí)際的焊接過(guò)程中，部分分段在焊接前，需進(jìn)行變形量和補(bǔ)償量的確定，即通過(guò)有限元仿真計(jì)算確定變形量、設(shè)定補(bǔ)償量等，從而保障焊接的質(zhì)量。在整個(gè)焊接過(guò)程中，精度相關(guān)人員要對(duì)焊接進(jìn)行有效監(jiān)督，對(duì)焊接后的焊縫、構(gòu)件強(qiáng)度和尺寸等進(jìn)行檢查，從而達(dá)到工藝和強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.5分段運(yùn)輸

完成分段焊接工作后，下一步工作為分段運(yùn)輸。就分段運(yùn)輸來(lái)說(shuō)，其主要包括兩種形式，即水平運(yùn)輸、吊運(yùn)，在運(yùn)輸過(guò)程中，可能會(huì)有變形的情況發(fā)生，前者變形量較小，而后者易產(chǎn)生較大的變形，因此后者是船體分段建造現(xiàn)場(chǎng)精度控制的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。要想實(shí)現(xiàn)吊運(yùn)精度控制，則需要做好吊運(yùn)前的檢查工作，主要檢查臨時(shí)加強(qiáng)是否牢靠、完整，吊環(huán)的尺寸、強(qiáng)度是否符合要求，吊環(huán)位置焊接是否加強(qiáng)等。其中，吊環(huán)焊接的檢查可通過(guò)磁粉進(jìn)行檢測(cè)，必要時(shí)，可采用超聲波探傷檢查。另外，還要消除吊運(yùn)后的變形，并對(duì)變形量和位置進(jìn)行記錄，保障船體分段質(zhì)量的同時(shí)，為同類型建造補(bǔ)償量的設(shè)定提供有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。

3船體分段精度控制工藝應(yīng)用案例

某船體公司對(duì)公務(wù)海工船體進(jìn)行建造，采用的工藝為分段建造工藝，并對(duì)各個(gè)工序進(jìn)行了京都控制，從而保障了船體分段建造的質(zhì)量。以下半分段為例，對(duì)分段建造現(xiàn)場(chǎng)精度控制工藝要點(diǎn)進(jìn)行分析。分段建造示意圖，如圖1所示。

3.1制作胎架

本船體分段建造胎架制作主要包括以下幾個(gè)流程：其一，劃出胎架各條重要線，主要包括地面投影線、橫向和縱向基準(zhǔn)線等，并完成所有相關(guān)樣沖點(diǎn)的制作;其二，設(shè)定橫向和縱向的補(bǔ)償值;其三，對(duì)分段標(biāo)桿的高度基準(zhǔn)進(jìn)行確定，劃出所有支柱的水平線，對(duì)支柱的高度進(jìn)行量取，確保外板面與角鋼的貼合滿足要求;其四，進(jìn)行外板胎架的裝焊，對(duì)上口合攏縫與折角縫進(jìn)行檢查，主要檢查其高度和半寬，從而判斷焊接是否符合標(biāo)準(zhǔn);其五，對(duì)基準(zhǔn)線的胎架尺寸、垂直度等進(jìn)行檢查，保障結(jié)構(gòu)劃線的精度，同時(shí)要做好縱向首尾端反變形補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置，以保障分段的長(zhǎng)度和質(zhì)量;其六，檢查胎架的整體質(zhì)量。

3.2分段裝焊與質(zhì)量檢測(cè)

嚴(yán)格按照焊接順序進(jìn)行裝焊，對(duì)焊接的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行控制，對(duì)肋板的垂直度、縱桁的垂直度等進(jìn)行控制，從而保障焊接的質(zhì)量。在裝焊過(guò)程中，部分構(gòu)件為反變形設(shè)置，當(dāng)焊接完成后，構(gòu)件出現(xiàn)變形時(shí)，需對(duì)其進(jìn)行矯正處理，設(shè)置相應(yīng)的補(bǔ)償量，確保構(gòu)件的強(qiáng)度和精度要求。在完成分段焊接與火工后，還應(yīng)對(duì)分段進(jìn)行余量劃線，此過(guò)程應(yīng)滿足的精度要求包括以下幾個(gè)方面：基于橫向分段基準(zhǔn)線，確定分段長(zhǎng)度，從而進(jìn)行長(zhǎng)度方向的余量劃線;對(duì)高度基準(zhǔn)線進(jìn)行測(cè)量與修正，以此作為水尺劃線、船臺(tái)搭載的高度基準(zhǔn);對(duì)基線進(jìn)行測(cè)量與修正，對(duì)極限撓度進(jìn)行有效控制。

3.3分段運(yùn)輸

本次分段運(yùn)輸采用吊運(yùn)方式，在船體分段建造前，已完成吊碼規(guī)劃、支撐布置圖等工作，為分段的吊運(yùn)做好了準(zhǔn)備。在分段下胎前，還應(yīng)劃好位置線，并以安全系數(shù)相關(guān)公式為基礎(chǔ)，進(jìn)行了安全系數(shù)的計(jì)算，從而保障此工作的安全性。經(jīng)計(jì)算，此次安全系數(shù)為1.241，比許用安全系數(shù)（1.3）略小，表明機(jī)械在使用過(guò)程中可能發(fā)生疲勞破壞，但此破壞不一定發(fā)生于使用過(guò)程中，所謂的疲勞破壞是一個(gè)累積的過(guò)程。

4結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在船體分段建造過(guò)程中，對(duì)其現(xiàn)場(chǎng)精度進(jìn)行有效控制，在一定程度上保障了船體分段建造的質(zhì)量。因此要了解船體分段建造的過(guò)程，并對(duì)各個(gè)工序加強(qiáng)控制，從而保障船體的整體質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 伍盛杰.船體分段建造現(xiàn)場(chǎng)精度控制工藝研究[J].珠江水運(yùn)，2015（16）：94.

（作者單位：江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司）