槽型艙壁分段制作精度控制及擱置駁運(yùn)變形的工藝改進(jìn)

劉盈漢，嚴(yán)浩亮，曹維虎

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

1 槽型艙壁分段問題的由來

槽型艙壁分段船塢搭載時(shí)常常出現(xiàn)以下問題。

1.1 槽型隔艙垂直度不良

現(xiàn)象見圖1。

圖1 槽型隔艙垂直度問題

問題溯源分析如下。

①槽型艙壁分段下座墩制作時(shí)下座墩頂板與斜板(SL板)裝配角度不良，導(dǎo)致座墩下口重合度不良。

②槽型下座墩與槽板合攏時(shí)線錘操作不當(dāng)導(dǎo)致下座墩水平不良，最終導(dǎo)致槽型下座墩與槽板合攏處角度A不良。

③槽型脫胎翻身電焊、擱置及海運(yùn)因素導(dǎo)致下座墩與槽型艙壁板CM節(jié)點(diǎn)角度產(chǎn)生塑性變形。

1.2 槽型對(duì)接處空縫及錯(cuò)位

現(xiàn)象見圖2。

圖2 槽型艙壁不角尺

問題溯源分析如下。

1)對(duì)接槽型單個(gè)/成對(duì)分段制作時(shí)不角尺(呈平行四邊形、梯形(見圖2))，導(dǎo)致槽板合攏口呈“剪刀口”空縫，見圖3a)。

2)對(duì)接槽型單個(gè)/一對(duì)分段制作及擱置駁運(yùn)過程導(dǎo)致垂直度不良，最終搭載槽型艏艉方向呈“剪刀口”錯(cuò)位；見圖3b)。

3)槽型下座墩制作時(shí)合攏角度、開口檔距偏差導(dǎo)致槽型對(duì)接時(shí)下座墩出現(xiàn)錯(cuò)位。見圖3c)。

圖3 搭載階段產(chǎn)生錯(cuò)位現(xiàn)象的類型

1.3 槽型下座墩SL板下口直線度不良

現(xiàn)象見圖4。

圖4 槽型下墩直線度不良

問題溯源分析如下。

1)槽型下座墩小組立階段制作未對(duì)直線度進(jìn)行工藝加強(qiáng)的控制，導(dǎo)致下座墩制作完成后“蝴蝶邊”嚴(yán)重。

2)槽型下座墩制作時(shí)焊腳、電壓電流過大，焊接速度過快，導(dǎo)致SL板下口“蝴蝶邊”嚴(yán)重。

3)槽型下胎后由于下座墩長(zhǎng)期懸空，導(dǎo)致座墩局部下沉(諸如401、408兩翼下沉問題)。

4)海運(yùn)及反復(fù)駁運(yùn)導(dǎo)致局部應(yīng)力集中出現(xiàn)折角變形。

1.4 槽型下座墩三角板與管系沖突

現(xiàn)象見圖5。

圖5 下座墩三角板與管系碰撞三維示意

問題溯源分析如下。

1)槽型座墩制作時(shí)艏部SL板直線度“蝴蝶邊”問題導(dǎo)致艙底管系與三角肘板艏艉方向(X方向)的碰撞沖突。

2)槽型座墩組立階段制作時(shí)DP板與SL板焊腳超標(biāo)、電流電壓超標(biāo)、焊接速度過快/過慢導(dǎo)致焊接變形量較大，從而產(chǎn)生“瘦馬變形”式的直線度不良，最終導(dǎo)致艙底管系與三角肘板產(chǎn)生船體前后方向(X方向)的碰撞沖突。

3)設(shè)計(jì)建模艙底管系孔中心在船體高低方向的距離過小，導(dǎo)致DP板下口方向重合度不良的情況下出現(xiàn)艙底管系與三角肘板船體高低方向(Z方向)的碰撞沖突。

2 精度控制改善方案

2.1 槽型下座墩重合度、垂直度不良改善方案

2.1.1 槽型下作墩制作胎架的水平及地線管理

1)對(duì)槽型下座墩工字鋼胎架定期進(jìn)行水平測(cè)量，并對(duì)局部下沉進(jìn)行修補(bǔ)找平。

2)槽型下座墩胎架開設(shè)如圖所示地線，并定期復(fù)檢精度并進(jìn)行油漆標(biāo)記。

2.1.2 槽型下座墩制作時(shí)的重合度和角度控制

1)對(duì)于180K散貨隔艙，其下座墩下口重合度按照?qǐng)D6所示吊線錘方法進(jìn)行控制和管理。

圖6 180K船型下座墩重合度控制方法示意

2)對(duì)于210K下口重合度管理，由于下座墩為雙斜結(jié)構(gòu)，在尾部SL板置平于胎架的前提下，上口通過吊線錘并結(jié)合精度自檢單數(shù)據(jù)進(jìn)行重合度管理。見圖7、8。

圖7 210K船型下座墩重合度控制方法示意

圖8 210K自檢單及角度尺

3)對(duì)于180K/210K槽型下座墩角度控制需借助線錘、角度尺進(jìn)行過程控制和檢測(cè)。如圖所示，用角度尺控制角C、角D，用線錘吊出X、Y值并與理論數(shù)據(jù)對(duì)照。

槽型下座墩制作時(shí)對(duì)下座墩CM節(jié)點(diǎn)角度進(jìn)行控制(具體見2.4線對(duì)線裝配對(duì)應(yīng)圖)。

槽型在胎制作時(shí)對(duì)下座墩及槽板整體水平進(jìn)行控制，確保槽型艙壁分段整體垂直度。

槽型在胎時(shí)進(jìn)行圖示圓點(diǎn)所示的位置進(jìn)行嚴(yán)格的水平控制和管理，通過保證角度A的精度，從而確保槽型下口重合度、槽型垂直度(槽型前后錯(cuò)位)良好。(具體水平測(cè)量點(diǎn)及角度控制線錘吊法見圖9)。

圖9 槽型在胎水平及角度控制點(diǎn)

2.2 槽型對(duì)接處空縫及錯(cuò)位改善方案

1)對(duì)冷彎槽板來料進(jìn)行檢驗(yàn)(主控槽長(zhǎng)、槽深、槽寬)，對(duì)于冷彎不達(dá)標(biāo)進(jìn)行重新加工，定期檢測(cè)槽型冷彎樣板及軋樣參數(shù)。見圖10。

圖10 槽板來料控制點(diǎn)

2)槽型地線精度控制與管理。

槽型胎架地線開設(shè)方面建議使用永久胎架地線，借助三塊不銹鋼地板開設(shè)精度合格的角尺線，并結(jié)合定期維護(hù)的油漆地線進(jìn)行發(fā)散。

3)槽型槽板拼接時(shí)結(jié)合地線，在過程中對(duì)槽型半寬進(jìn)行過程中控制。為避免槽型出現(xiàn)不角尺問題和提高槽型艙壁分段制作效率，可采用12線激光對(duì)線儀并結(jié)合地線、卷尺、線錘對(duì)槽型角尺度進(jìn)行控制和管理。

2.3 型下座墩SL板線型不良改善方案

1)槽型下座墩制作時(shí)對(duì)焊腳進(jìn)行目視化標(biāo)注，建立完善的自檢、互檢、抽檢制度，嚴(yán)格控制下座墩焊接焊腳高度、電流電壓大小、焊接速度。

2)小組階段艏面SL板與DP板裝配焊接后對(duì)板下口進(jìn)行拉線直線度調(diào)整，并使用槽鋼加強(qiáng)后流轉(zhuǎn)至外場(chǎng)。

3)外場(chǎng)尾面SL板及下頂板裝配焊接前進(jìn)行焊腳目視化標(biāo)記，對(duì)焊角高度、電壓電流、焊接速度進(jìn)行嚴(yán)格控制。

4)外場(chǎng)尾面SL板裝配焊接后對(duì)下口直線度進(jìn)行調(diào)整，并使用槽鋼進(jìn)行剛性加強(qiáng)固定。

2.4 槽型下座墩三角肘板與管系沖突改善方案

1)在管系預(yù)裝前拉線確保艏面SL板直線度，從而減少和降低X(艏艉)方向三角肘板與管系碰撞的因素。

2)對(duì)槽型下座墩進(jìn)行線對(duì)線裝配(見圖11):①DP板艏艉各2條150 mm對(duì)合線共計(jì)4條；②SL板艏艉各1塊，每塊1條150 mm對(duì)合線，共計(jì)2條；③頂板艏艉各兩條，共計(jì)4條，其中2條為150 mm對(duì)合線，剩余2條為頂板與SL板下料面裝配對(duì)合線。

圖11 線對(duì)線裝配劃線示意

通過對(duì)下座墩線對(duì)線裝配不僅可以改善DP板下口管系孔重合度(Z方向)避免和三角肘板的碰撞沖突；還可以提高下座墩裝配效率及角度、重合度精度。此外也有利于保證座墩開檔距離，從而有效避免槽型塢內(nèi)合攏座墩錯(cuò)位的問題。

3 槽型艙壁分段擱置駁運(yùn)改善方案

3.1 槽型脫胎翻身擱置局部水平較差改善方案

1)場(chǎng)地、吊車允許的條件下盡量在原胎位翻身后，二次回胎進(jìn)行背面的電焊施工。(二次回胎水平要求同初始在胎水平保持盡可能一致。)

2)如果場(chǎng)地及吊車騰空起吊高度及胎架自身?xiàng)l件不滿足原胎位翻身建議采取如下方案。

①場(chǎng)地面積允許的條件下制作專門的槽型翻身胎架，待槽型翻身回胎后及時(shí)調(diào)整分段水平，待水平調(diào)整到位后進(jìn)行后續(xù)背面電焊施工。

②鑒于子公司場(chǎng)地面積短缺，不利于制作專門的翻身胎架的情況下可采取如下方案進(jìn)行槽型艙壁分段的翻身。

a.下胎前預(yù)先在槽型上圈記處隔墩擺放位置，如圖12黑色圈點(diǎn)所示。

圖12 槽型擱置塢墩及鋼支撐布置示意

b.槽型脫胎起吊前預(yù)先將門架/隔墩水平調(diào)整至精度要求范圍內(nèi)。

c.槽型擱置于門架/隔墩后，對(duì)槽型進(jìn)行整體水平調(diào)節(jié)，水平調(diào)到位后用槽鋼對(duì)槽型四角進(jìn)行剛性支撐。(邊槽可只支撐固定槽型上口位置。)

對(duì)于大跨度槽型下座墩近地側(cè)為保證下墩水平及直線度，需根據(jù)實(shí)際情況增加角鋼支撐或使用可調(diào)節(jié)拖手工裝裝置。(可調(diào)節(jié)拖手從經(jīng)濟(jì)性角度來講代價(jià)較大，下坐墩水平調(diào)整為方便和安全角度考慮，建議使用接觸面積大的螺紋頂升裝置或油泵)，見圖13。

圖13 槽型下胎水平調(diào)節(jié)油泵工裝

3.2 槽型駁運(yùn)改進(jìn)方案

3.2.1 槽型進(jìn)涂及場(chǎng)內(nèi)流轉(zhuǎn)改進(jìn)方案

1)對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間的場(chǎng)地調(diào)整擱置，具體改進(jìn)方案同槽型脫胎翻身擱置局部水平較差改進(jìn)方案。

2)槽型在進(jìn)、出涂，進(jìn)塢前等待短時(shí)間擱置具體改進(jìn)如下。

①擱置前門架/隔墩均勻分布(考慮分段重心)，使用水平儀對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行粗略水平測(cè)量，并將地勢(shì)低處在隔墩、門架上使用與差值等高的墊木進(jìn)行找平(隔墩布置見圖14黑色圓圈)。

圖14 槽型擱置塢墩擺放及四角支撐

②分段放置隔墩后四角(如圖14中三角形標(biāo)記)使用高度可調(diào)隔墩節(jié)支撐頭對(duì)槽型進(jìn)行水平調(diào)整和支撐。

高度可調(diào)節(jié)隔墩支撐頭，見圖15。

優(yōu)點(diǎn)：①循環(huán)利用；②適應(yīng)性強(qiáng)；③制作簡(jiǎn)單，節(jié)約成本。④較固定隔墩安全系數(shù)高(固定需在上面加放墊木、馬板等)。

注：高度可調(diào)節(jié)隔墩支撐頭，其高度較傳統(tǒng)固定隔墩低約350 mm(主要是適應(yīng)母/子公司場(chǎng)地水平：母公司地勢(shì)水平0～200 mm,子公司地勢(shì)水平0～300 mm)，350 mm為其可調(diào)節(jié)高度的行程。圖15 高度可調(diào)節(jié)支撐頭

槽型在外協(xié)廠家及外高橋造船海洋工程有限公司流轉(zhuǎn)駁運(yùn)至外高橋過程中，往往會(huì)因?yàn)轳g船的橫/縱傾顛簸產(chǎn)生塑性變形，在塢內(nèi)搭載時(shí)影響搭載節(jié)點(diǎn)。為防止合格的產(chǎn)品在流轉(zhuǎn)駁運(yùn)過程中出現(xiàn)精度問題，改進(jìn)流轉(zhuǎn)駁運(yùn)的擱置問題變得勢(shì)在必行。

3.2.2 流轉(zhuǎn)駁運(yùn)擱置問題改進(jìn)方案

1)根據(jù)駁船甲板拋勢(shì)、甲板面積及肋位分部情況以及分段重心等進(jìn)行槽型艙壁分段駁運(yùn)擺放圖的制作，指導(dǎo)起重裝船人員作業(yè)。

2)制作3.2.1所述的高度可調(diào)節(jié)支撐頭對(duì)槽型艙壁分段四角進(jìn)行支撐固定。

3)槽型下座墩近駁船甲板面一側(cè)硬檔與駁船進(jìn)行點(diǎn)焊支撐固定。

3.2.3 槽型制作及擱置駁運(yùn)中積水問題改進(jìn)

1)槽型制作過程中建議在上頂板與槽板交接處進(jìn)行放水孔的開設(shè)[放水孔規(guī)格30×10(小于坡口高度)]。(放水孔開設(shè)優(yōu)點(diǎn)：①便于積水及時(shí)排放；②代替雨季人工排水，節(jié)約成本。)

2)槽型焊后擱置及駁運(yùn)過程中及時(shí)對(duì)槽型槽板內(nèi)積水進(jìn)行排放，減少積水對(duì)槽型的變形影響。

4 槽型改進(jìn)實(shí)踐跟蹤

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2020年度較上一年度槽型艙壁分段船塢搭載反饋率下降50%，通過分段制作過程精度控制工藝和擱置駁運(yùn)變形的改善目前公司在做槽型重合度、垂直度、合攏口錯(cuò)位空縫問題得到了較大的改觀，且本年度主要反饋為下座墩直線度不良問題，在后續(xù)分段制作及駁運(yùn)擱置過程中，對(duì)槽型艙壁分段下座墩直線度控制為后續(xù)工藝改善控制的重點(diǎn)。

1)下座墩經(jīng)過線對(duì)線裝配和重合度管理目前座墩角度偏差在0.6°以內(nèi),重合度偏差5 mm以內(nèi),槽型搭載垂直度不良反饋率下降明顯(本年度只有一例)。

2)經(jīng)過地線改善、12線激光對(duì)線儀等的改進(jìn)槽型在胎水平、角尺度控制后三維測(cè)量數(shù)據(jù)良好(水平10 mm以內(nèi)，角尺10 mm以內(nèi)) 。

3)三角板經(jīng)過線對(duì)線及座墩直線度工藝改進(jìn)公司在做槽型三角板已實(shí)現(xiàn)100%前移裝配。

4)槽型經(jīng)過擱置駁運(yùn)工藝改進(jìn)及積水排放工藝改進(jìn)，目前槽型流轉(zhuǎn)駁運(yùn)變形發(fā)生概率有所下降(諸如408、401兩翼下沉問題基本消除解決)。

5 結(jié)論

通過槽型艙壁分段制作精度控制和擱置駁運(yùn)變形的分析和改進(jìn)，有效的減少和避免了槽型搭載高頻修正和換板問題的發(fā)生。

其中不足之處是401、408中槽下座墩下口直線度仍然是需要持續(xù)改善的，其難點(diǎn)在于分段橫向跨度大(接近40 m)。一般采用槽鋼加固的方法，需要先對(duì)接槽鋼然后對(duì)分段進(jìn)行加強(qiáng)固定。由于跨度大、槽鋼自身自重的影響旁彎現(xiàn)象較為明顯，因此對(duì)分段的剛性加強(qiáng)也隨之減弱。解決該問題最好的方式為：①中槽可以橫向劃分成兩個(gè)分段，從而減小了分段跨度，利于使用槽鋼進(jìn)行加強(qiáng)和固定；②下座墩層高方向分成兩層，近基線一層先行裝配在雙層底，上面與槽型連接部分與之對(duì)接，如此將角接焊縫轉(zhuǎn)換成平對(duì)接焊縫，可有效應(yīng)對(duì)直線度不良問題。

新工藝方法的應(yīng)用與實(shí)施解決了槽型艙壁分段制作精度不良問題，同時(shí)線對(duì)線裝配的新工藝方法的首次應(yīng)用不但提高了槽型艙壁分段下座墩制作速度也解決了三角板與艙底管系沖突的問題以及槽型艙壁分段垂直度不良和錯(cuò)位開刀的問題。最終為后續(xù)槽型(OTS)無余量搭載做好了充分的準(zhǔn)備。