LNG 船分段階段液貨艙區(qū)域平整度過程控制

姜國棟

（上海交通大學(xué) 船舶海洋與建筑工程學(xué)院，上海 200030）

0 引言

眾所周知，LNG 船液貨艙內(nèi)部對平整度有著很高的標準，要求在3 m 內(nèi)硬檔平整度偏差不超過4 mm，最終需滿足GTT 絕緣箱的安裝要求[1]。在分段的制作過程中，需要船廠制造車間工人熟練掌握相關(guān)區(qū)域的鋼板及其扶強材的裝配、焊接的工藝和施工，但一些差錯依舊無法避免，需要及時按照工藝要求進行返修和檢驗，LNG 船分段貨艙區(qū)域的鋼板平整度，不僅僅在于分段成型后該區(qū)域的平整度修正和檢測，還在于從鋼板原材料進廠前的目視化檢查、吊裝轉(zhuǎn)運、鋼板預(yù)處理、板材切割后的部件和大組立的制作等過程中的質(zhì)量和精度控制[2]。

LNG 船液貨艙重點要關(guān)注的平整度典型部位有液貨艙扶強材的鋼板平整度、扶強材之間的鋼板平整度以及沿著對接焊縫的鋼板平整度[3]。根據(jù)橫剖面圖，可知LNG 船液貨艙在分段階段的平整度主要針對如下部位：船底內(nèi)底、底邊艙內(nèi)殼、舷側(cè)內(nèi)殼、頂邊艙內(nèi)殼、穹頂甲板內(nèi)殼以及橫隔艙。這些部位在分段階段制作過程中大多數(shù)以平整姿態(tài)擺放，部分會出現(xiàn)斜面（例如邊艙分段），可將其整體稱為平整度平面，搭載之后的面稱之為垂直面，平整度自然則改為垂直度，所以在最初設(shè)計的時候需考慮便于施工和檢測等多方面因素[4,5]。再通過船廠內(nèi)部的QA、QC 對關(guān)鍵部位的焊接質(zhì)量和精度進行管控，如此方可確保分段成型后LNG 液貨艙區(qū)域的鋼板平整度符合設(shè)計要求和船東、船檢的現(xiàn)場檢驗標準[6]。

LNG 船在建造過程中，最重要的就是保證艙容，艙容需先解決GTT 絕緣箱安裝要求，而絕緣箱的安裝則須保證所有面的平整度符合標準，進而說明LNG 船液貨艙相關(guān)分段的建造過程中出現(xiàn)的問題均會影響到最終的平整度，所以將重點論述相關(guān)分段重點部位或節(jié)點的施工、返修和檢測。

1 液貨艙區(qū)域鋼板焊接質(zhì)量和精度過程控制

1.1 鋼板材料的查驗

由于板材內(nèi)部化學(xué)成分不同，一般鋼板在軋制后因表面壓力不均勻?qū)е落摪迤秸瘸霈F(xiàn)劃痕、凹坑和氣泡等缺陷，所以鋼板進入船廠后QC 需要在現(xiàn)場對其表面進行質(zhì)量檢查（如圖1 所示），并對其平整度進行測量，記錄和存檔相關(guān)數(shù)據(jù)，以備后續(xù)查驗。對于平整度較差的鋼板，在后期小組立之前對其進行冷壓彎處理或壓重。

圖1 鋼板表面情況檢查

1.2 部件制作過程監(jiān)控

此部分包含貨艙區(qū)域鋼板的小組立、中組立建造階段，嚴格按照部件制作工藝流程進行施工，如圖2 和圖3 所示，重點檢查基準面的平整度和與之相連接的扶強材節(jié)點裝配和焊接質(zhì)量的過程檢查。

圖2 部件制作流程圖

部件在制作過程中，應(yīng)盡量減少采取吊裝方式進行移動和翻身工作的次數(shù)，以優(yōu)化現(xiàn)場施工流程。因為現(xiàn)場胎架緊張，進度較急，因此會出現(xiàn)一個部件多個胎架制作再翻身合攏的現(xiàn)象。

1.3 分段下胎

分段下胎時，嚴格按照設(shè)計所下發(fā)的關(guān)于龍門架和斜撐的擺放布置和焊接情況，確保與龍門架接觸的鋼板面反面有對應(yīng)的強硬檔，如圖4 所示，避免錯位引起鋼板受到擠壓而出現(xiàn)凹坑的現(xiàn)象，進而影響鋼板的平整度。

分段下胎后，部分機艙分段的甲板面鋼板比較薄，并且預(yù)留預(yù)裝的開孔較多，在預(yù)裝前期分段翻身、吊裝和轉(zhuǎn)運過程中，可能會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性變形，現(xiàn)場一般在分段周邊和構(gòu)架面增加加強槽鋼。而在預(yù)裝過程中，部分分段的預(yù)裝件較大且數(shù)量多，重量自然不少，可對基面鋼板平整度產(chǎn)生一定的影響，現(xiàn)場可在預(yù)裝結(jié)束后進行平整度復(fù)核，出現(xiàn)問題的地方進行修復(fù)，例如：FSRU 船H1786A 的EG41PS 分段因出現(xiàn)平整度差而影響了后續(xù)發(fā)電機基座的安裝。

圖3 部件制作標準

圖4 門架支撐鋼板硬檔

部分分段的工法設(shè)計圖紙不會盡善盡美。部分分段一面是水密，另一面是非水密，因而會出現(xiàn)分段沖砂時下層水密平面積累大量砂子，既增加沖砂難度和降低收砂速度，又影響下層鋼板面的平整度，可能局部出現(xiàn)下凹現(xiàn)象，現(xiàn)場可通過將分段翻身，將非水密面作為基面，并做好加強措施，避免非水密面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的扭曲和變形，設(shè)計所可及時收集現(xiàn)場反饋的意見，修改相關(guān)工藝圖紙。

2 平整度的檢驗

2.1 檢驗的標準

考慮到鋼板表面需安裝絕緣層，且部分位置存在一定的焊腳高度，根據(jù)上海某船廠的實際檢測效果，以及現(xiàn)場船東、船檢的建議，通過不同規(guī)格直尺測量檢驗，鋼板與直尺的間距一般不大于4 mm。

2.2 檢驗的工具

大型直尺選取材質(zhì)密度小且耐摩擦的，為了便于工人攜帶，延長直尺的使用壽命。另外規(guī)格長度為3 m 和1 m 長，高度為10 cm，沿著長度方向，上平面平整、下平面有2 個凸起的卡位，卡位的高度為4 mm，間距為3 m 或1 m，因此檢驗用的直尺長度有2 種規(guī)格，現(xiàn)場根據(jù)自身情況，適當(dāng)在卡位間距兩端放長一段距離，例如3.5 m 和1.5 m 的直尺。該直尺檢驗工具能夠很好地兼顧到有焊縫區(qū)域鋼板平整度的測量和檢驗工作，如圖5 所示。

圖5 2 種檢測直尺現(xiàn)場擺放圖

2.3 檢驗的部位及其流程

1）扶強材處的鋼板平整度測量。采用卡位間距3 m 測量直尺，如圖6 所示，放置于垂直扶強材長度方向，檢驗面為直尺高度方向的光面向下，并從分段的一端移動到另一端，同時時刻注意直尺和鋼板的間距變化，可用隨身攜帶的小直尺測量間距。如遇到焊縫可用直尺的卡扣面進行測量，但考慮到測量精度和范圍的問題，不建議用長尺對其進行測量，可以選擇第二種方式：使用1 m 的直尺測量。

2）扶強材之間的鋼板平整度，或有平對接焊縫的鋼板平整度。采用卡位間距1 m 測量直尺，如圖7 所示，測量的流程和方法基本相同。焊縫凸起的測量直尺采用帶有卡扣的一面進行測量，現(xiàn)場測量時可在這一面涂抹顏色粉筆，不符合要求的焊縫便會有顏色（圖8）。焊縫區(qū)域凹下的測量直尺采用光面進行檢驗如圖9 所示，并可配合隨身攜帶的小直尺測量間距的高度，根據(jù)船檢建議最大不超過6 個。

圖6 3 m 測量直尺

圖7 1 m 測量直尺正胎測量

圖8 1 m 測量直尺反胎測量

圖9 焊縫區(qū)域凹陷測量圖

2.4 檢驗后的返修處理

根據(jù)鋼板材質(zhì)和適用的工藝工法進行現(xiàn)場調(diào)整，一般采取火攻和加卡板拉葫蘆冷處理方式，或?qū)⒍呋旌线M行。待冷卻至常溫，先行內(nèi)檢合格后，再進行對船東、船檢交驗，確保產(chǎn)品交驗項目一次合格率。

2.5 檢驗后期文檔工作

主要記錄測量過程中發(fā)現(xiàn)問題的位置、分析原因以及最后采取的處理方法，舉一反三。同時，做好以分段為單位的平整度驗收結(jié)果數(shù)據(jù)的統(tǒng)計工作，便于管理人員查驗。

3 提高和改善與未來展望

增加檢驗環(huán)節(jié)和次數(shù)，提高平整度對外交驗一次性通過率。目前現(xiàn)場最關(guān)注的是平整度對外交驗前的一些處理，但不可避免地會存在一些問題需要返工，由此增加了該階段的周期，進而連帶影響倒項目的進度?？捎诜侄纹秸冉或炃埃诓考旯?、上胎、下胎這3 處增加平整度的調(diào)整與內(nèi)檢工作。

合理地對液貨艙區(qū)域分段進行劃分，便于平整度在分段階段得到更好的控制，避免搭載階段采取犧牲艙容等方法進行調(diào)整。例如，貨艙區(qū)域的劃分應(yīng)使大合攏焊縫包含于橫隔艙內(nèi)部；橫隔艙不應(yīng)出現(xiàn)一部分在舷側(cè)現(xiàn)象，應(yīng)獨立劃分，這樣在總組合攏的時候便是角焊縫而不是對接焊縫，由此可以有效避免平整度的大量修整工作。

LNG 船的關(guān)鍵CM 節(jié)點應(yīng)盡可能多的包含在分段階段中進行施工和檢驗，給后道部門節(jié)約時間，縮短施工周期。船底典型內(nèi)底分段的施工流程要做好培訓(xùn)工作，因底部分段為單環(huán)段第一順序精度重點檢測，越往上精度數(shù)據(jù)誤差積累得越大，如圖10和圖11 所示。

4 結(jié)論

通過成熟實戰(zhàn)效果的工藝工法來提高初期裝配精度和焊接質(zhì)量，加上生產(chǎn)過程中的質(zhì)量精度監(jiān)控以及后期專業(yè)的測量工具和修補工藝的完善，最終可以很好地控制LNG 船液貨艙區(qū)域鋼板的平整度，為絕緣箱的順利安裝和艙容的達標奠定了堅實的基礎(chǔ)，具有一定的深遠意義。同時，為后續(xù)其他改良LNG 船的詳細設(shè)計和生產(chǎn)設(shè)計提供了很好的素材和補充，有助于提高初期設(shè)計和生產(chǎn)現(xiàn)場的匹配度，減少現(xiàn)場返工量，縮短施工周期，長遠來看也可提高船舶的質(zhì)量、精度和建造速度，為企業(yè)帶來降本增效的作用。

圖10 典型內(nèi)底分段小組立和中組立

圖11 典型內(nèi)底分段大組立