2700TEU箱船舵套筒分段階段安裝工藝研究

劉聰 黃楚暢 余富斌 李寧 徐波

摘 要：針對(duì)太古2750TEU集裝箱船舵套筒船塢階段安裝高空作業(yè)施工難度大、照光節(jié)點(diǎn)滯后，德翔2700TEU箱船進(jìn)行了工藝改善。本文以德翔2700TEU箱船為例，研究將舵套筒工序前移至分段階段裝焊，舵套筒總段搭載時(shí)通過反變形使舵套筒精度滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)箱船機(jī)艙快速成型，縮短照光周期有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：舵套筒;照光;機(jī)艙成型

中圖分類號(hào)：U674.13+1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2022）02-0105-04

1 傳統(tǒng)建造工藝簡介

舵套筒是指在船舶艉部區(qū)域結(jié)構(gòu)中用于懸掛安裝舵葉的裝置。舵套筒傳統(tǒng)安裝時(shí)機(jī)是船塢階段，機(jī)艙區(qū)域總段焊接完成后對(duì)軸舵系進(jìn)行粗拉線，定位舵套筒，通過合理的焊接順序控制焊接變形，使各項(xiàng)精度符合設(shè)計(jì)要求。傳統(tǒng)建造工藝舵套筒和假舵結(jié)構(gòu)高空作業(yè)施工難度大，腳手架搭設(shè)量大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，施工周期長，無法滿足“造船模式2.0”的需求。龍穴廠區(qū)建造太古2750TEU系列H5530船舵套筒在船塢散吊搭載定位，從吊裝定位到焊接結(jié)束，施工周期約為12天，高空作業(yè)施工難度大，見圖1，嚴(yán)重影響船塢的照光周期。

如何實(shí)現(xiàn)機(jī)艙快速成型，提前照光節(jié)點(diǎn)是縮短箱船船塢建造周期的主要瓶頸。本文以德翔2700TEU集裝箱船為例，舵套筒工序前移至分段階段裝焊，根據(jù)首制船舵套筒焊接收縮變化量指導(dǎo)后續(xù)船反變形量，使舵套筒搭載焊后精度滿足設(shè)計(jì)要求，不僅降低施工難度和安全風(fēng)險(xiǎn)，而且縮短機(jī)艙成型周期，提前照光節(jié)點(diǎn)。

臺(tái)灣德翔2700TEU集裝箱船H5681總長188.80m、型寬32.2 m、型深17.1m，機(jī)艙區(qū)域總段劃分詳見圖2。本文從舵套筒來貨檢查、分段安裝精度控制、焊接順序、總組搭載定位反變形、塢墩布置等方面介紹各階段的精度控制難點(diǎn)和施工注意事項(xiàng)。

2 舵套筒來貨檢查

德翔2700TEU箱船舵采用全懸掛扭曲舵，高分子材料襯套等已有設(shè)備廠家完成了機(jī)械加工。舵套筒的納期需根據(jù)分段的上胎計(jì)劃制定，上胎前一周需到貨。舵套筒來貨時(shí)工藝精度人員要對(duì)舵套筒進(jìn)行全面檢查，舵套筒來料檢查內(nèi)容有：

（1）精度檢查：舵套筒上下內(nèi)孔直徑，上下端面或外側(cè)面有無四分刻度線，舵套筒本身的直線度;

（2）機(jī)加工面檢查：舵套筒正上方面和上方內(nèi)側(cè)面為機(jī)加工面，首先檢查機(jī)加工面是否完好，其次在施工過程中不允許在機(jī)加工面點(diǎn)焊作業(yè);

（3）結(jié)構(gòu)檢查：檢查與船體對(duì)接結(jié)構(gòu)的厚度，坡口形式及位置是否準(zhǔn)確，且標(biāo)注清楚舵套筒前后左右的方向。

3 舵套筒分段裝焊工藝要點(diǎn)

3.1 舵套筒分段階段吊裝定位

安裝舵套筒的106分段所有結(jié)構(gòu)要求焊接完成，且主體結(jié)構(gòu)精度測(cè)量完成，分段整體水平度滿足精度要求;舵套筒區(qū)域結(jié)構(gòu)火工結(jié)束，方可對(duì)舵套筒進(jìn)行吊裝定位。

（1）以分段基準(zhǔn)線為基準(zhǔn)在分段下方地上劃出分段中心線位置的“0”肋位十字線，同時(shí)在上胎板反面和外板反面相同位置劃出中心線和“0”肋位線，并打上洋沖標(biāo)記。

（2）以外板上的“0”肋位十字線中心為圓心開設(shè)直徑Φ1225mm（根據(jù)各船舵套筒圖紙數(shù)據(jù)）的圓孔，并在上胎板反面焊接4件擋板，作為舵套筒限位用。

（3）最后檢查外板內(nèi)側(cè)與舵套筒連接的結(jié)構(gòu)之間的距離是否滿足實(shí)際舵套筒安裝，若間距過小，先畫好余量線并提前切除，同時(shí)開設(shè)好坡口打磨光順，單邊結(jié)構(gòu)對(duì)接間隙6～8mm。

（4）利用舵套筒上自帶的吊耳，把舵套筒從開好的外板開孔處吊入分段里面，吊裝時(shí)注意舵套筒前后和左右方向和船體結(jié)構(gòu)的方向一致。

（5）在裝配過程中假舵上方用角鋼制作一個(gè)掛線錘的工裝架，用于吊線或拉中心線用，采用吊線錘的方式，檢測(cè)舵套筒的安裝準(zhǔn)確度。從垂線支架上吊垂線與地面上的“0”點(diǎn)重合，檢測(cè)上胎板位置舵套筒四分線的內(nèi)圍壁邊緣到吊線的距離是否相同，舵套筒定位好后精度要機(jī)裝作業(yè)區(qū)和精度管理室確認(rèn)。封焊前在平臺(tái)板內(nèi)側(cè)和外板外側(cè)各焊接四塊限位碼板，防止封焊時(shí)舵套筒中心發(fā)生變化;定位焊每段長度≥150mm，前后左右對(duì)稱布置，定位焊間距合理，注意保證定位焊的焊接質(zhì)量;在舵套筒左右兩邊用直徑Φ≥168mm、壁厚≥8mm的圓管或20a槽鋼焊接支撐加強(qiáng)，見圖4，以防止焊接過程中產(chǎn)生傾斜。

3.2 舵套筒分段階段焊接順序

舵套筒和分段周界結(jié)構(gòu)按圖4的焊接順序進(jìn)行焊接，焊接順序?yàn)棰佟凇邸?，焊接時(shí)采用雙數(shù)焊工安排在對(duì)稱位置同時(shí)焊接，焊接速度和參數(shù)需基本一致。編制舵套筒專項(xiàng)焊接過程精度檢測(cè)表，上述每個(gè)焊接順序完成后都要對(duì)舵套筒中心線進(jìn)行檢查，線錘是否偏離地面上的“0”位，如出現(xiàn)偏離，調(diào)整到偏離的反方向進(jìn)行焊接。精控員專人進(jìn)行監(jiān)控，并保證焊接過程中每半個(gè)小時(shí)左右進(jìn)行一次精度測(cè)量，并將焊接過程數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

舵套筒為船舶重要設(shè)備，在安裝過程中要做好保護(hù)措施，特別是舵套筒上下端面和內(nèi)部不能有劃傷或焊接痕跡。上下端面除了在吊線測(cè)量時(shí)打開上下端面的封板，其他時(shí)間都要用木板或三防布封閉。

通過上述的精度管控措施，德翔2700TEU集裝箱船H5681船106分段舵套筒焊后完工往左舷偏1mm，同心度差0.5mm，上端面水平度0.5mm，舵套筒焊后精度數(shù)據(jù)見圖4，滿足公差標(biāo)準(zhǔn)：舵套筒中心位置度偏差≤2mm，舵套筒垂直度偏差≤2mm，上端面水平度≤ 1mm。

4 舵套筒總段總組搭載工藝要點(diǎn)

4.1 舵套筒分段總組定位工藝要點(diǎn)

總組階段精度管理關(guān)鍵是把106、143、153各分段四角水平調(diào)整至4mm內(nèi)，且需單獨(dú)保證舵套筒上下垂直度在1mm內(nèi);各分段肋骨檢驗(yàn)線必須在同一條直線上，誤差不能超過2mm;同時(shí)143及153平臺(tái)板上縱剖線到106船體中心線上間距偏差不能超過3mm，這樣才能確保總段及舵套筒精度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)?？偨M階段各分段基準(zhǔn)線及水平控制網(wǎng)格見圖5。

4.2 塢墩布置和反變形量的制定

船塢階段，艉部伸出主船體部分會(huì)在臨時(shí)支撐拆除后受重力的影響出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，艉部船體下沉?xí)?dǎo)致舵系垂直度發(fā)生變化。塢墩的數(shù)量和枕木硬度對(duì)機(jī)艙軸舵系的下沉量影響較大，機(jī)艙區(qū)域總段外底板標(biāo)志、油漆需在總段進(jìn)塢前完工，枕木選擇油浸的受壓過的硬木，枕木需平整無裂縫。艉部有線型處額外布置2-5處可拆式塢墩，見圖6，下水前拆除。

盡管增加了機(jī)艙塢墩的數(shù)量，但由于枕木的壓縮，機(jī)艙艉部仍有下沉的趨勢(shì)，相同枕木數(shù)量艏制船機(jī)艙艉部的下沉量數(shù)據(jù)收集顯得尤為重要，是后續(xù)船軸舵系設(shè)置反變形量的重要核心依據(jù)。收集海工廠區(qū)建造太古2750TEU和Cape2700TEU集裝箱船舵套筒反變形加放數(shù)據(jù)，用來指導(dǎo)后續(xù)船德翔2700TEU集裝箱船H5681和H5682舵套筒反變形量。

4.3 舵套筒總段搭載縫焊接順序

舵套筒總段吊裝后，10B*（14A+15A）搭載縫詳見圖7，按從下往上，從船舯到外板、先立焊后平焊，先板縫后結(jié)構(gòu)的總體原則進(jìn)行焊接，總體焊接順序?yàn)棰瘛颉蟆簟?，雙數(shù)焊工左右對(duì)稱分段追焊，比如焊接順序第Ⅳ步，將主甲板/上平臺(tái)焊縫繼續(xù)細(xì)化分段追焊，先焊接靠近外板的區(qū)域，焊接順序?yàn)?''→2''→3''。上述介紹的搭載環(huán)縫焊接順序可最大程度地降低搭載縫焊接對(duì)舵套筒精度的影響。

精拉線采用吊線錘的方法復(fù)核舵系中心線精度，舵桿套筒應(yīng)保證達(dá)到以下精度要求：

（1）舵桿套筒中心線與船體中心線偏差±3mm;

（2）舵桿套筒中心線距“0”#肋位偏差±3mm;

（3）舵桿套筒中心線與基線垂直度誤差≤1/1000;

（4）位置偏差≤4mm。

見表1，舵套筒總段搭載縫的焊接和艉部受重力影響的下沉對(duì)點(diǎn)B左右數(shù)據(jù)影響不大，主要影響艏艉方向。德翔2700TEU集裝箱船H5681舵套筒向艉加放5mm的反變形量，搭載定位焊前精度數(shù)據(jù)見圖6和表1，搭載縫焊接完成拆除支撐后舵套筒垂直度偏差抵消了4mm的反變形量。根據(jù)H5681的艉部下沉量H5682舵套筒向艉加放4mm的反變形量，最終精拉線各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)接近理論值。計(jì)劃2022年7月進(jìn)塢的后續(xù)船H5683擬按H5682舵套筒焊前數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，舵套筒向艉加放4mm的反變形量。

5 結(jié)論

舵套筒在分段階段安裝與在搭載階段散吊安裝相比，可縮短約10-12天船塢的照光周期，且取消了高空作業(yè)，降低了施工難度和安全風(fēng)險(xiǎn)。

德翔2700TEU集裝箱船H5681/H5682船舵套筒前移至分段階段安裝并成功實(shí)施，是黃埔文沖龍穴廠區(qū)多個(gè)部門大膽創(chuàng)新、小心求證、緊密配合、協(xié)同奮進(jìn)的結(jié)果，過程中各項(xiàng)精度管控措施均得到有效落實(shí)。在后續(xù)建造的中聯(lián)1900、德翔1900、GW2700集裝箱船建造工藝策劃中已將舵套筒工序前移分段階段裝焊固化，實(shí)現(xiàn)公司降本增效之目標(biāo)。

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