散貨船艙口蓋建造工藝技術(shù)研究

郭磊 彭沈健 顧浩 上海外高橋造船海洋工程有限公司

艙口蓋對于散貨船而言，主要用于保證貨艙不受海浪和雨水的侵入。艙蓋對于船舶的安全性，裝卸貨時間都有一定的影響，而且艙蓋與舾裝附件占有相當(dāng)比例的船舶總造價，因此也越來越受到船級社、船東和船廠的重視[1]。隨著散貨船的大量訂單，后續(xù)對側(cè)移式艙口蓋會有大量的需求，以及對精度等方面更高要求的提出，生產(chǎn)設(shè)計方式和工藝方面也隨之提高標(biāo)準(zhǔn)。本文主要結(jié)合多型210KBC艙口蓋建造經(jīng)驗，總結(jié)整理一套散貨船艙口蓋生產(chǎn)設(shè)計流程和建造技術(shù)指導(dǎo)。

一、艙口蓋設(shè)計階段

從艙口蓋的結(jié)構(gòu)形式、艙口蓋動力系統(tǒng)進行簡單對比。

艙口蓋主要分為五種類型：1.吊離式：由起貨設(shè)備直接吊起，操作簡單，維修方便。2.單拉式：拉動首端蓋板，由鏈條拉動其余蓋板，適用于艙口寬度小、甲板載荷小的中小型干貨船。3.折疊式：主動蓋板繞端鉸鏈軸旋轉(zhuǎn)，將從動蓋板滾輪拉上軌道，適用于中小型散貨船。4.側(cè)移式：蓋板間接縫縱向設(shè)置，左右蓋板分別向兩側(cè)開啟，適用于艙口寬度占船寬50%以下的大型散貨船。5.背載式：通過動力蓋板背著無動力蓋板運動實現(xiàn)開啟。因收藏位置靈活，故使用范圍廣泛。[2]

艙口蓋的動力系統(tǒng)有兩種方式：液壓驅(qū)動與電力驅(qū)動。液壓驅(qū)動是由蓋板之間的液壓頂升裝置將蓋板頂升來實現(xiàn)升降運動，由艙口蓋兩側(cè)液壓驅(qū)動實現(xiàn)蓋板的側(cè)向移動；電動操作是由電機完成頂升和拉移動作，頂升作業(yè)主要由連桿裝置采用杠桿原理來實現(xiàn)蓋板的升降。

其中液壓驅(qū)動的技術(shù)相對成熟，且具有較好的穩(wěn)定性和安全性，作業(yè)效率高，但為實現(xiàn)液壓驅(qū)動操作需要大量機械構(gòu)件、液壓單元，使得液壓系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，占用大量甲板空間，現(xiàn)場安裝要求較高；而電力驅(qū)動取代了液壓系統(tǒng)的頂升設(shè)備，節(jié)約船體空間也減少了安裝工作量。

本次討論的21000T散貨船考慮成本因素，且滿足側(cè)移式艙口蓋的艙口寬度占比，故以電動側(cè)移式艙口蓋為主要研究對象。

二、轉(zhuǎn)化設(shè)備資料圖紙及技術(shù)文件

在生產(chǎn)設(shè)計準(zhǔn)備階段，對MACGREGOR/TTS提供的艙口蓋詳細(xì)設(shè)計圖紙（退審版）和技術(shù)文件進行圖紙轉(zhuǎn)化、深化設(shè)計和生產(chǎn)設(shè)計，以滿足我廠的管理和建造模式[3]。主要從以下五點入手：1.設(shè)備資料圖紙是否存在頁面錯誤和安裝節(jié)點缺失；2.Delivery list與圖紙內(nèi)物資來源和數(shù)量是否一致；3.船廠自制物資內(nèi)是否含有需委外的機加工件（較高粗糙度和倒角等要求）；4.焊腳是否符合船廠使用要求、結(jié)構(gòu)是否滿足現(xiàn)場施工要求；5.從生產(chǎn)建造方面是否能對部分結(jié)構(gòu)和材質(zhì)進行優(yōu)化，并統(tǒng)一反饋廠家意見。

三、生產(chǎn)設(shè)計階段

對于艙口蓋這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型舾裝件，通常需要采用精細(xì)化建模的模式，由于210KBC艙口蓋技術(shù)相對已經(jīng)成熟，所以為提高生產(chǎn)設(shè)計效率，我們結(jié)構(gòu)采用精細(xì)化建模的方式，見圖1。

圖1 結(jié)構(gòu)板件模型

在結(jié)構(gòu)模型中能更加有效地發(fā)現(xiàn)焊腳形式、坡口方向以及施工問題，并及時反饋。同時在模型中結(jié)構(gòu)需要標(biāo)注坡口信息、焊接收縮量、切割余量信息，保障圖紙質(zhì)量，為現(xiàn)場提供詳細(xì)施工信息，保證順利施工。

而舾裝附件設(shè)備由圖紙設(shè)計方提供，僅有少量的有粗糙度要求的自制件，故采用“非建模出圖模式”，通過設(shè)備資料圖紙和Delivery list整理交貨清單，并按照我公司生產(chǎn)模式，將物資清單分為自購部分以及麥基嘉供貨部分（僅用于托盤）進行制作POR。為保證現(xiàn)場物資領(lǐng)取和機加工件的整理，在生產(chǎn)設(shè)計時，完成機加工件的切割版圖和零件號的一一對應(yīng)。如表1和表2，為設(shè)計制作清單，用于現(xiàn)場領(lǐng)取物資和委外加工。

表1 自制件清單（以液壓式為例）

表2 物資清單（區(qū)分供貨方以及物資流向）

在轉(zhuǎn)化舾裝件設(shè)備資料時完成各艙舾裝件安裝信息總結(jié)，并標(biāo)注各附件中英文名稱和詳細(xì)零件圖圖號加強生產(chǎn)設(shè)計工作對現(xiàn)場的協(xié)同優(yōu)化作用，保證現(xiàn)場安裝施工的準(zhǔn)確性。

四、材料統(tǒng)計與訂貨

材料主要分為結(jié)構(gòu)板材和舾裝附件。由于精細(xì)化建模，結(jié)構(gòu)進行完整的板材零件套料，并對模型抽取信息得到準(zhǔn)確的材料清單，進行原材料訂貨。

舾裝材料訂貨，根據(jù)Delivery list完成麥基嘉供貨POR（僅用于托盤制作），還需根據(jù)圖紙?zhí)峁┳灾启秆b件，典型自制件有艙口蓋SUS304材質(zhì)的橡皮壓緊條、帶粗糙度或倒角的機加工件、特殊部件（如鍛鋼件），對于自制件的訂貨，需要考慮工藝施工余量和附件表面處理，并根據(jù)技術(shù)要求提供船級社證書。

例如：210KBC散貨船橡皮壓緊條和壓緊末端圓臺的材質(zhì)為SUS304；滾升眼板孔內(nèi)表面粗糙度要求為6.3，鉆孔處±0.5公差要求和M12的攻螺紋；壓緊楔的孔邊需要5X5倒角；縱向限位塊艙蓋部分為鍛鋼件。

五、建造過程交底

艙口蓋的生產(chǎn)設(shè)計涵蓋了建造過程所有的技術(shù)要點，需要與現(xiàn)場多次技術(shù)交底溝通，對后期優(yōu)化部件、精度工藝、結(jié)構(gòu)建造、舾裝安裝以及圖中焊接點和余量信息進行提醒。此處以21萬噸散貨船H1479（電動艙口蓋）為例：

（一）精度和工藝要求方面

1.艙口蓋外板有20mm的精度原則；

2.艙口蓋建造收縮余量根據(jù)制造廠的規(guī)定，長寬的精度尺寸公差范圍控制在12mm以內(nèi)，以滿足艙口蓋設(shè)計公司、船廠、船東船檢的精度檢驗要求；

3.在車輪導(dǎo)向塊處，對于結(jié)構(gòu)建造的角度要求較高，角度控制為38°，艙口圍上的角度是根據(jù)艙口蓋制定；

4.由于艙蓋尺寸較大，在建造過程中會有一定的塑性形變，為控制變形量，設(shè)置蓋板的反變形下垂量為5-8mm，蓋板之后再依次建造齒輪，四角支撐和四輪支撐；

5.FZ-STOPPER端部支撐座在技術(shù)文件中有平整度要求和公差要求；

6.標(biāo)明左右舷主垂直基準(zhǔn)線（MVP），電動馬達需要按照這個基準(zhǔn)線進行安裝；

7.在焊接建造完成后，需進沖砂房噴丸，艙蓋附件的滾輪需要進行保護（或是拆卸后進行沖砂）；

8.在后續(xù)艙蓋安裝橡皮時，黑灰膠不可用于橡膠端部，可用于橡膠拐角處小孔內(nèi)。

（二）結(jié)構(gòu)建造裝配流程

對艙蓋DAP附件安裝流程進行交底：

對安裝細(xì)則提出注意事項：艙口蓋頂板焊接順序：球扁鋼、小梁、大梁、四周圍板；外圍輔件的封板在最后階段焊接，該密閉空間無須噴涂；小于1.5m3的密閉空間無須做密性試驗。

（三）舾裝附件安裝要點

艙口蓋舾裝是船舶建造的重要部分，其安裝精度和安裝工藝的優(yōu)良將直接影響到艙口蓋的使用性能：

1.艙蓋分離接縫處的橡皮擋板采用焊珠堆焊的形式，為保證安裝定位尺寸，矩形橡皮留有一定余量，根據(jù)擋板位置進行修割；

2.部分船型的艙蓋蓋板編碼由5mm鋼板數(shù)控切割制成，并非焊珠字；

3.保證支承塊和安裝位置處的坡口方向，以及安裝順序，電機驅(qū)動裝置附近的導(dǎo)向塊安裝位置；

4.部分船型的直升機著陸區(qū)域直徑為14m，平臺上欄桿拉索采用非插座形式的不銹鋼底座；

5.自動壓緊楔，對應(yīng)的結(jié)構(gòu)板開孔，結(jié)合已生產(chǎn)的現(xiàn)場實際情況，考慮圓形的切割精度，需要進行擴孔處理。

（四）油漆物料統(tǒng)計

艙口蓋表面處理及涂裝要求按照《油漆明細(xì)表》，油漆明細(xì)表后續(xù)補充，設(shè)備完工狀態(tài)交貨。并提供每個艙蓋對應(yīng)的油漆重量，制作《各艙口蓋重量明細(xì)表（含油漆）》。

生產(chǎn)設(shè)計對現(xiàn)場建造施工環(huán)節(jié)進行細(xì)致的工藝精度分解，以及對施工的優(yōu)化工作，能減低20%—30%的建造成本[4][5]。

六、吊裝運輸及海運方案確定

在吊裝運輸過程中需要控制艙口蓋的塑性變形，根據(jù)成本工程推進的項目，做到盡量多疊放運輸，并進行細(xì)化運輸，增加側(cè)向加固，在堆疊運輸中需要計算艙口蓋上層對下層的受力點需要在結(jié)構(gòu)加強處，或增加支撐塊。

具體吊裝需求由艙蓋本身吊耳滿足，堆疊綁扎運輸方案中。

1.各艙蓋板之間采用硬木墊木擱置，并且硬木按照結(jié)構(gòu)加強位置進行布置；

2.蓋板的堆放遵循寬度優(yōu)先長度的原則，滿足最高堆放6層布置，蓋板底部周圍用頂推槽鋼限位，上層采用鋼絲繩索固定于蓋板吊耳處。如圖2所示。

圖2 艙蓋堆放固定方案

七、總結(jié)

210KBC多型艙口蓋的建造實踐證明，將詳細(xì)建造要求和流程落實在施工圖紙上，保證圖面信息完整準(zhǔn)確，可減少現(xiàn)場返工率，從而達到降本增效的目的，本文從艙蓋生產(chǎn)設(shè)計方式、精度、工藝要求交底，到結(jié)構(gòu)裝配流程總結(jié)散貨船艙口蓋生產(chǎn)設(shè)計流程和建造技術(shù)指導(dǎo)要求，為后續(xù)承接的艙口蓋建造提供技術(shù)支持。