400 000 DWT VLOC舷側(cè)分段總組精度控制技術(shù)

楊曉斌，鄒相輝，顧楊飛

(上海外高橋造船有限公司,上海 200137)

400 000 DWT VLOC大型礦砂船是公司首制礦砂船，各階段分段、總段建造存在難點。在總組過程中，每個總段都相對于其他船型比較大，在建造過程中端面重合度、主尺寸、半寬等尺寸容易產(chǎn)生變化。舷側(cè)總組總段高低約25 m。對于此類總段，在總組過程中端面、寬度、高度尺寸任何一組數(shù)據(jù)發(fā)生變化，則其他相關(guān)數(shù)據(jù)都會發(fā)生變化，進(jìn)而影響搭載對接錯位量、定位時間、吊裝時間、以及原始坡口保留；同時導(dǎo)致裝配電焊工作量增加，消耗大量時間及人力物力，影響船塢周期。為此，根據(jù)建造數(shù)據(jù)和現(xiàn)場經(jīng)驗，同時結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實際，由結(jié)構(gòu)形式分析精度關(guān)鍵控制技術(shù)、制造工藝規(guī)范管理思路及各環(huán)節(jié)注意點。

1 舷側(cè)總段結(jié)構(gòu)分析及施工存在問題

1.1 舷側(cè)總段總組形式

舷側(cè)總組一般由4個分段(見圖1，①～④)總組在一起，且舷側(cè)總段總高度約25 m?？偨M過程中，由于總段較高，對于分段主尺寸、端面，以及高度較難控制；同時，在儀器(全站儀)使用時受環(huán)境影響，使總段精度控制存在難度，因此儀器使用時要考慮周圍環(huán)境及儀器擺放位置。

圖1 舷側(cè)分段總組示意

1.2 典型問題

1)礦砂船舷側(cè)分段在平臺總組時上口開口最終尺寸偏小20～30 mm，舷側(cè)總段旁板(7XX、6XX)分段總組定位后裝配電焊后數(shù)據(jù)變化見表1、2。

表1 7XX數(shù)據(jù)變化表

表2 6XX數(shù)據(jù)變化表

分段片體主尺寸較大，結(jié)構(gòu)較弱，在制作、運輸?shù)冗^程中容易導(dǎo)致變形；總段主尺寸較大，總高度達(dá)到25 m，且總組形式是立胎總組，因此導(dǎo)致在總組裝配電焊過程中尺寸變化較大,此為主要原因。

產(chǎn)生后果：①甲板與舷側(cè)上下對接斜板和外板左右錯位嚴(yán)重，見如圖2；②舷側(cè)與舷側(cè)前后對接外板和斜板左右錯位嚴(yán)重，開刀量大。

圖2 主板修割

主要改善方案：①舷側(cè)總組按照焊接收縮情況對旁板及斜板開口反變形加放(斜板做負(fù)公差5 mm，旁板做正公差20 mm)；②裝配電焊施工時按照工藝圖紙正確施工；③甲板總組時開口控制在±5 mm。

2)前后對接間隙超差，導(dǎo)致端面原始坡口修割，見圖3。

圖3 主板錯位

主要原因：①分段主板拼板制作存在拼板斷差，主尺寸存在偏差;②總組時受裝配電焊施工順序影響，導(dǎo)致端面同步度偏差。

產(chǎn)生后果：對接合攏縫原始坡口修割，同時影響現(xiàn)場施工效率，影響自動焊推進(jìn)使用。

主要改善措施：分段階段制作時保證拼板直線度在2 mm以內(nèi)，主尺寸±4 mm。總段階段定位施工按照工藝圖紙進(jìn)行定位，保證定位主尺寸±5 mm，現(xiàn)場裝配電焊施工順序按照焊接工藝進(jìn)行正確施工，總組定位時上口增加變形設(shè)置等。

2 精度控制措施

結(jié)合舷側(cè)存在問題，根據(jù)公司目前舷側(cè)總組現(xiàn)狀，提升舷側(cè)總段總組精度主要從以下幾個方面考慮。

1)上下道分段/總段統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)及基準(zhǔn)，避免因定位、測量、分析基準(zhǔn)不統(tǒng)一造成偏差。

2)分段階段施工保證主板主尺寸，避免在總組時主尺寸借調(diào)影響總段整體精度。

3)總組基礎(chǔ)工作按要求實施，保證過程中監(jiān)控數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

4)旁板、斜板總組定位開口反變形設(shè)置，使分段建造完成后開口在精度范圍內(nèi)，減少總段搭載對接左右錯位。

2.1 分段/總段標(biāo)準(zhǔn)及基準(zhǔn)統(tǒng)一

2.1.1 分段制作標(biāo)準(zhǔn)

按照精度內(nèi)部控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分段各階段精度控制。分段階段精度控制標(biāo)準(zhǔn)(見表3)。

表3 分段控制標(biāo)準(zhǔn)

2.1.2 總組階段精度控制標(biāo)準(zhǔn)

由于總段主尺寸相比分段大，在總組過程中精度控制標(biāo)準(zhǔn)要整體考慮，因此總段控制標(biāo)準(zhǔn)比分段階段稍大，但在整個總段精度過程中嚴(yán)格按照總組精度要求執(zhí)行(見表4)。

表4 總段控制標(biāo)準(zhǔn)

2.1.3 分段/總段分析基準(zhǔn)統(tǒng)一

由于從加工、組立、搭載要經(jīng)過多個階段制造才能形成一個完整總段，為了避免各階段制造過程中基準(zhǔn)不統(tǒng)一造成基準(zhǔn)偏差，對后道施工造成累積偏差。因此需要統(tǒng)一分析基準(zhǔn)(見表5)。

表5 分析基準(zhǔn)

2.2 分段制作階段精度控制

2.2.1 外板及斜板主板精度控制

1)拼板劃線基準(zhǔn)：以無余量邊為基準(zhǔn)邊，開角尺線，劃出基準(zhǔn)線。對基準(zhǔn)線進(jìn)行自檢，并檢查基準(zhǔn)線內(nèi)對角線。確認(rèn)基準(zhǔn)線無誤后，根據(jù)基準(zhǔn)線進(jìn)行劃線。

2)拼板注意：注意拼板端差。拼板后整體平整度精度。

3)背燒及加強(qiáng)：內(nèi)部材全部裝好后，對片段整體進(jìn)行背燒，運輸前按照工藝要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。

2.2.2 6XX與7XX分段控制

6XX與7XX 2個分段內(nèi)部結(jié)構(gòu)較多，分段精度對于總組階段控制很重要，此分段也是總段重要組成部分，同時此2個分段主尺寸都比較大，因此在分段階段精度控制要求如下。

1)胎架及主板上胎：胎架水平調(diào)整，保證胎架與主板接觸率。主板上胎后，四周須固定好。

2)內(nèi)部材定位：內(nèi)部肋板進(jìn)行裝配，肋板垂直度及間距尺寸確認(rèn)。并在肋板定位后，用斜撐固定。對于肋板垂直于外板的情況，要將線錘掛好，并在過程中時刻監(jiān)控數(shù)據(jù)。對與肋板與外板有角度的，要使用三維儀器對其監(jiān)控檢查，保證肋板角度。并重點關(guān)注肋板邊緣處數(shù)據(jù)，防止對接時錯位。大肋板底部盡量不要修割，防止半寬方向偏短。

3)橫梁重點控制：橫梁定位時，要使用三維儀器檢查，并保證橫梁高低、前后、半寬方向尺寸。完工后重點檢查，有問題要修正后放行。光靶粘貼：事先可粘貼光靶，提高測量準(zhǔn)確性。

4)100MK線制作：嚴(yán)格按圖紙要求和精度管理標(biāo)準(zhǔn)制作100MK基準(zhǔn)線，并標(biāo)記MK線，便于后道準(zhǔn)確使用。見圖4。

圖4 基準(zhǔn)線施工

2.2.3 雙層底分段精度控制

雙層底分段主尺約18～20 m。由于分段較大，結(jié)構(gòu)較弱，在制作、運輸及擱置過程中各方面數(shù)據(jù)都容易產(chǎn)生變化。因此在分段制作過程中應(yīng)加大精度控制力度，避免總組時產(chǎn)生嚴(yán)重的對接問題，主要控制點及要求如下。

1)胎架及主板上胎：胎架水平調(diào)整，保證胎架與主板接觸率。主板上胎后，四周須固定好。

2)內(nèi)部構(gòu)件定位：內(nèi)部材間距，平直雙層底區(qū)域水平，轉(zhuǎn)圓處主尺寸等按要求施工到位。

3)內(nèi)部大肋板垂直度控制：內(nèi)部大肋板定位、裝配焊接時，掛好線錘，進(jìn)行自檢測量，有問題及時修正。檢查時，應(yīng)重視精度表的垂直度偏差數(shù)據(jù)，重點關(guān)注趾端數(shù)據(jù)，有問題及時修正。

4)轉(zhuǎn)圓水平控制：雙層底在總組階段外板肋板處高低間隙容易超差，在制作時外口水平適當(dāng)做高5 mm。

5)擱置與運輸：帶轉(zhuǎn)圓雙層底結(jié)構(gòu)較軟，脫胎時注意放置區(qū)域的水平狀態(tài)，盡量選擇水平區(qū)場地放置，防止由于擱置原因?qū)е伦冃巍Ｈ糇罱K偏差較大，搭載時用油泵頂升等方法調(diào)整。

2.3 總段總組精度控制

2.3.1 總組基礎(chǔ)工作及基準(zhǔn)分段定位

1)胎架布置。由于旁板與雙層底總組時肋板高低間隙容易超差，在胎架制作時外口胎架做高5 mm。

2)定位基準(zhǔn)線(地樣線)制作時要根據(jù)分段實際環(huán)境制作(由于雙層底沒有前后及左右總組的分段，因此定位基準(zhǔn)線可以做在雙層底分段外底板上)，制作位置為外底板與縱橫相交處，見圖5。定位基準(zhǔn)線制作完成要用基準(zhǔn)線符號進(jìn)行標(biāo)記。

圖5 基準(zhǔn)線制作

3)基準(zhǔn)分段定位前在內(nèi)底板邊線處前后兩角裝焊定位“靠山”。

4)基準(zhǔn)分段上胎后進(jìn)行水平調(diào)整，外口調(diào)高5 mm。

5)基準(zhǔn)分段到位后，在分段四周用槽鋼將分段與地面預(yù)埋鐵焊牢固定。

2.3.2 旁板分段6XX分段總組定位

舷側(cè)總段中 6XX旁板總組時半寬變化最大，最容易產(chǎn)生變形。在旁板總組時要對旁板半寬進(jìn)行反變形設(shè)置15 mm(極限20 mm)，高低方向做正公差+5 mm(極限10 mm)?？偨M過程中具體施工過程如下。

1)旁板定位吊裝前對控制點進(jìn)行反射片張貼，張貼反射片時要注意坡口補(bǔ)齊，避免坡口尺寸引起控制點數(shù)據(jù)偏差。

2)全站儀架設(shè)位置確定(儀器位置要架設(shè)在旁板非構(gòu)架面位置)，并在全站儀內(nèi)設(shè)置定位基準(zhǔn)。

3)定位旁板時，以雙層底內(nèi)口縱桁首部為基準(zhǔn)點，縱橫與外板相交線為基準(zhǔn)線(定位前開設(shè)好的基準(zhǔn)線)進(jìn)行定位。

4)旁板定位反變形設(shè)置，將上口做大約15～20 mm， 高低方向正公差5～8 mm(見圖6)。

圖6 旁板反變形施工

5)旁板定位完成后對分段進(jìn)行封焊固定，封焊位置要在外板首、中、尾3個位置，同時首、中、尾肋板靠近趾端位置進(jìn)行封焊。

6)裝配電焊施工，裝配時不要提前拆除定位焊，必須在裝配達(dá)到50%以上才能拆除。裝配電焊施工順序必須先做外板縫，再施工結(jié)構(gòu)縫。

7)過程監(jiān)控，由于旁板層高較高，肋板下口趾端處高低尺寸變化2 mm的情況下旁板上口半寬會變化8 mm。在裝配電焊過程中變形數(shù)據(jù)隨時都發(fā)生變化，因此在裝配電焊施工過程中進(jìn)行半寬數(shù)據(jù)監(jiān)控，見表6。偏差超過5 mm，則需進(jìn)行重新調(diào)整分段主尺寸后在進(jìn)行裝配電焊施工。

表6 首位半寬監(jiān)控表

2.3.3 小隔艙4XX分段總組定位

小隔艙總組定位時要注意旁板電焊施工完整率，小隔艙總組時旁板電焊率需達(dá)到30%以上，當(dāng)旁板半寬反變形焊接收縮基本達(dá)到精度要求值+5 mm左右，小隔艙才能總組定位；相反，隔艙上去后旁板半寬反變形收縮值達(dá)不到預(yù)設(shè)要求。小隔艙裝配電焊順序需從分段中間往兩邊、下面往上面施工。

2.3.4 斜板7XX分段總組定位

斜板總組后半寬變化數(shù)據(jù)變化不是很大，但在斜板總組時還是要注意半寬、端面、高低控制。旁板定位時注意旁板與隔艙電焊率。在沒有小隔艙的情況下，旁板電焊率必須達(dá)到50%以上；有小隔艙的情況下，小隔艙電焊率達(dá)到30%。具體步驟如下。

1)斜板定位吊裝前對定位控制點進(jìn)行反射片粘貼，粘貼反射片時要注意坡口補(bǔ)齊，避免坡口尺寸引起控制點數(shù)據(jù)偏差。

2)全站儀架設(shè)位置確定(儀器位置要架設(shè)在旁板非構(gòu)架面位置)，并在全站儀內(nèi)設(shè)置定位基準(zhǔn)。

3)定位斜板時，以雙層底內(nèi)口縱桁首部為基準(zhǔn)點，縱橫與外板相交線為基準(zhǔn)線(定位前開設(shè)好的基準(zhǔn)線)進(jìn)行定位。

4)斜板定位反變形設(shè)置，在外板、隔艙只做裝配未電焊的情況下，斜板的半寬反變形做大8～10 mm，同時保證舷側(cè)總段上口全寬控制在15 mm左右。在外板及隔艙電焊達(dá)到要求的情況下斜板定位半寬反變形做大5 mm，同時保證舷側(cè)總段上口全寬10 mm左右，見圖7、8。

圖7 總段上口反變形設(shè)置 (外板未電焊)

5)斜板定位完成后對分段進(jìn)行封焊固定，封焊位置要在外板首、中、尾3個位置，同時首、中、尾肋板靠近趾端位置進(jìn)行封焊。

6)斜板裝配電焊施工，裝配時不要提前拆除定位焊，必須在裝配達(dá)到50%以上才能拆除。裝配電焊施工順序必須先做外板縫，再施工結(jié)構(gòu)縫。

7)過程監(jiān)控，由于斜板層高較高，肋板下口趾端處尺寸變化2 mm的情況下斜板上口半寬變化8 mm。裝配電焊過程中數(shù)據(jù)隨時都發(fā)生變化，因此在裝配電焊施工過程中進(jìn)行半寬數(shù)據(jù)監(jiān)控，偏差超過5 mm，則需進(jìn)行重新調(diào)整分段主尺寸后在進(jìn)行裝配電焊施工。

圖8 總段上口反變形設(shè)置(外板已電焊)

3 結(jié)論

400 000 DWT VLCC舷側(cè)總組在實際制造過程中得到一定改善，但在后續(xù)生產(chǎn)中還需不斷探索、優(yōu)化和改進(jìn)施工方式。從目前來看，針對400 000 DWT VLOC總段施工過程要控制總段施工反變形加放及過程控制；分段主尺寸標(biāo)準(zhǔn)控制；分段/總段整個施工過程控制電焊順序及電流電壓，減小施工過程變形；在分段/總段搭載定位基準(zhǔn)點要統(tǒng)一。對于總段在搭載合攏時，零開刀率、零修割率是最終的目標(biāo)。