通道系統艉門和跳板建造安裝關鍵技術

劉 銘，劉 健，齊 斌

（滬東中華造船（集團）有限公司，上海 200129）

0 引 言

艉門和跳板是大型滾裝船通道系統的重要組成部分，是車輛、人員及其他滾裝物資進出母船所需關鍵設備。在不建造臨時通道的情況下，利用艉門能有效滿足碼頭人員進出船舶和搬運物資設備上船的需求。通常船舶通道系統的尺度較大，制造安裝精度要求較高，艉門和跳板的安裝質量直接影響其性能，因此系統研究艉門和跳板安裝工藝是提高滾裝船建造質量的重要保證。

1 艉門和跳板的結構和技術參數

1.1 艉門和跳板的結構

艉門和跳板的鋼質結構一般由2 部分組成，下部為單節(jié)跳板，上部為單節(jié)艉門。艉門和跳板均為開式結構，跳板上設置有為車輛提供防護的導向護欄。當艉門向上開啟時，在開啟角度大于90°的情況下，可將其作為塢艙的自然通風口；當艉跳板向下開啟時，可將其作為車輛、人員及其他滾裝物資進出母船的通道。艉門和跳板關閉之后覆蓋整個艉部開口。在關閉位置，艉門和跳板由液壓緊鎖。整套艉門和跳板主要由主結構、導向板、翻板、防滑條、鉸鏈、緊固裝置、限位裝置、傳動裝置、密封裝置、防撞護欄、應急裝置、液壓動力系統和電氣控制系統等裝置組成（見圖1）。

圖1 艉門和跳板基本構成示意

1.2 艉門和跳板的技術參數

艉門的外形尺寸為18m×2m，重約80t，跳板的尺寸為18m×7m，車道的寬度為16.5m，采用開式桁架結構，局部為閉式結構。艉跳板背部局部設有封板，表面焊有防滑方鋼，采用水密結構。艉門為風雨密結構。為確保密閉性，密封裝置由安裝在船體上的橡皮和安裝在結構上的不銹鋼壓緊板組成。艉門上表面設置2000m 防滑條，保證涉水作業(yè)時人員和車輛安全通過。

2 建造和安裝難點

艉門和跳板安裝完成之后要與船體外板吻合，滿足水密和風雨密的性能要求。結合艉門和跳板的結構特點，在安裝艉門和跳板過程中存在以下難點。

2.1 建造和安裝的精度控制

艉門和跳板的面積較大，附件較多，焊接量較大，附件裝焊對平整度的影響極大，平整度控制不好，極易影響附件的正確定位。同時，結構采用的是高強度鋼且為厚板，焊接難度極大，控制不好，極易造成結構變形，影響水密性能。因此，需在裝焊過程中對艉門和跳板的精度進行控制，具體平整度控制要求見表1。

表1 平整度控制要求

2.2 鉸鏈鏜孔和軸孔同心度控制

艉門和跳板設有8 組連接鉸鏈，其中2 組為主鉸鏈，跨距為18.6m，其關鍵點是主鉸鏈的鏜孔和安裝定位。若鉸鏈同心度出現偏差，則各鉸鏈與銷軸之間會出現受力不均的問題，長時間處于該狀態(tài)會造成銷軸或鉸鏈磨損，間隙過大，影響艉門的封閉性[1]。

2.3 密性要求

艉門和跳板設置于艉部作為艉封板的一部分，與之匹配的船體結構劃分為7 個分段，安裝完畢之后要求艉門和跳板在關閉狀態(tài)下達到與周圍船體同等的水密要求，制造和安裝過程中稍有誤差，都將無法到達水密要求。

3 安裝關鍵技術

針對艉門和跳板的建造及安裝難點，主要從艉門和跳板建造及安裝的結構精度控制、鉸鏈眼板鏜孔及軸孔同心度控制和密性控制等3 方面入手，對中間產品進行嚴格把控。

3.1 艉門建造及安裝的精度控制

為確保通道結構與船體良好貼合，滿足關閉狀態(tài)下的水密要求，以及長度方向±4mm、寬度方向±3mm、頂板平面度≤4m和門框平面度±5mm 的控制要求[2]，應針對艉門建造和安裝設置完整的焊接工藝流程，加放一定的反變形余量，改進坡口，確保制造精度和質量。

3.1.1 設置焊接工藝流程

研究焊接工藝，通過對鋼結構材料進行焊接試驗，設置焊接工藝流程，明確焊接材料、焊接參數、采用的焊接設備、焊道布置、焊接順序、焊接環(huán)境和預熱之后消除應力的措施。

1) 確定焊接方法：在拼板階段采用熱影響區(qū)較小的激光自動焊接，在大組立階段采用熱輸入較小、能量相對集中的二氧化碳氣體保護焊，艉門結構上的縱骨采用二氧化碳自動角焊機焊接，其余零件的焊縫采用二氧化碳半自動焊焊接[3]。

2) 確定焊接順序：先焊接對接焊縫，后焊接立角接焊縫和平角接焊縫；先焊接短焊縫，后焊接長焊縫；焊接時盡量采用雙數焊工對稱分布焊接，但焊接人數不宜過多，防止出現較大的焊接變形[3]。焊接人員應采用較小的焊接參數，并對焊接過程進行實時監(jiān)控，嚴格控制熱輸入量，避免超規(guī)范焊接帶來焊接變形方面的影響[4]。

3) 實施焊接預熱工藝：對于板厚t≥30mm 的結構焊接，需預熱溫度120～150℃。

艉跳板的面板因布滿了防滑圓點和防滑條，大量的電焊工作引起的焊接變形較大，因此將這部分焊接工作前移到拼板之前，待防滑圓點和防滑條裝焊結束，消除焊接變形之后，再上胎架拼板。防滑條安裝示意見圖2。

圖2 防滑條安裝示意

對于防滑條的安裝，考慮到拼板后排列整齊，左右、上下對稱，施焊時采用從中間向上、下、左、右展開的方式，以減小變形。焊后分塊鋪板火工矯平整之后才可進行鋪板拼接，拼縫采用自動焊焊接。

3.1.2 加放反變形余量

在拼板階段的對接焊縫、大小組立階段的對接焊縫和角接焊縫處，根據具體的焊接方法適當加放焊接收縮補償量，確保制造精度，抵消焊接變形[5]。

頂板長度方向每隔1m 加放1mm 收縮量，頂板寬度方向每隔1m 加放1mm 收縮量，頂板四周加放50mm 余量。

3.1.3 采用U 型坡口

針對厚板對接拼板焊縫，采用深寬比較大的雙面非對稱U 型坡口，以有效控制焊接變形。

3.1.4 剛性固定

剛性固定是常用的變形控制方法，以跳板面板（防滑條面朝下）為胎架基面，采用胎板式胎架，對四角四周進行剛性固定[6]。強制跳板面板在焊接時不能自由變形，在焊接構件上，所有焊縫冷卻到室溫之后再去掉剛性固定。這時焊接構件的變形小于自由狀態(tài)下的焊接變形。

3.2 同心度控制

通道系統對鉸鏈的同軸要求為小于等于φ2mm，目的是確保通道結構能正常開啟，銷軸受力均衡。

艉門和跳板鋼結構本體的鉸鏈眼板和船體結構上的非主鉸鏈軸孔通過鏜床機加工保證同心度精度。首先根據跳板鉸鏈眼板軸孔中心線位置安裝鏜床專用導軌。鏜床導軌共2 根，每根長10m，保證導軌對接之后的直線度和水平度，確保鏜床刀具軸與鉸鏈軸中心線重合。跳板鉸鏈軸孔照光鏜孔見圖3。這樣做的最大優(yōu)勢在于，內場鏜床的精度為φ0.5mm，可更好地保證φ2mm安裝階段的精度要求，最大限度地滿足同心度的控制要求。

對于安裝船體結構的非主鉸鏈眼板，軸孔同心度精度通過專用工具確保，使鉸鏈軸孔達到同心度要求，靠模工裝板見圖4。

圖3 跳板鉸鏈軸孔照光鏜孔

圖4 靠模工裝板

對于主鉸鏈的安裝，應首先將跳板吊裝至船體分段處，吻合之后將其臨時固定，利用專用銷軸工具確定安裝在船體上的主鉸鏈的位置，實測主鉸鏈的外形，根據實測數據加工修正主鉸鏈外形。其次，根據作好的主鉸鏈中心線進行主鉸鏈眼板鏜孔。最后，在專用裝焊靠模和多孔中心的相互校調配合下，按正確的位置焊裝其他鉸鏈，以確保同心度。

總結以上同心度控制技術，主要包括：

1) 采用靠模工裝板，保證鉸鏈眼板與軸孔中心線的垂直度，同時控制鉸鏈眼板的焊接變形；

2) 采用2 根加長專用10m 移動鏜床導軌對接，使鏜床導軌覆蓋整個機加工作業(yè)范圍，確保鏜床中心線保持不變；

3) 采用多孔中心相互校調技術，確保各鉸鏈眼板軸孔同心度偏差在φ0.5mm 以內。主鉸鏈鏜孔見圖5。

3.3 密性要求

艉門密封是通過U 形橡皮槽的密封橡皮與不銹鋼壓緊條配合使用實現的，扁鋼壓緊條在艉門主結構上需預裝好，而橡皮槽在船體結構上是散裝的，吊裝艉跳板定位之前，橡皮尚未安裝，應在艉跳板兩側燒焊臨時定位塊（見圖6），確保艉跳板與門框的間隙滿足要求。

圖5 主鉸鏈鏜孔

圖6 臨時定位塊

安裝橡皮時，應先拆除臨時定位塊，再裝焊上橡皮槽，并打磨油漆；艉門壓緊條所在的區(qū)域需嚴格控制。密封橡皮的壓縮量為15±6mm。應按安裝要求正確安裝，確保水密。

為確保通道結構與船體良好貼合，要求通道設備鋼結構的平整度小于等于4mm。除了嚴格按3.1 節(jié)的要求施工，設置完善的焊接工藝流程，加放一定的反變形余量，改進坡口，減少裝焊階段的變形以外，還應在完工時對艉門和跳板進行三維測量，確保結構的主尺度和平面度在可控范圍內，為鉸鏈眼板的安裝奠定基礎。

4 結 語

通過實施艉門和跳板建造安裝關鍵技術，有效解決了施工過程中的難點，現場精度控制測量和搭載安裝符合技術要求，主要得到以下結論：

1) 建造安裝精度控制方案的實施確保了艉門和跳板的建造安裝精度，提高了艉門安裝之后的結構吻合度，從而確保了船體外板的水密性能。

2) 通過內場鏜床的專用機加工，保證了鉸鏈眼板的同心度；通過轉動假軸，實時監(jiān)測了鉸鏈眼板焊接變形，使得裝焊之后的鉸鏈軸孔達到同心度的控制要求。

3) 臨時定位塊的安裝確保了橡皮安裝之前艉跳板與門框的間隙滿足要求，為橡皮的壓縮量提供了安裝空間，保證了安裝之后的水密性。

關鍵技術的實施提高了艉門和跳板的建造、安裝效率，縮短了完工周期，可供同類型船艉門和跳板的建造、安裝參考。