船體分段建造工藝精度控制要點(diǎn)分析

匡 倩

（舟山中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，浙江舟山 316131）

0 引言

近年來，我國造船業(yè)發(fā)展迅速，為促進(jìn)航運(yùn)業(yè)發(fā)展提供了有力支撐。造船精度不僅關(guān)系到船舶的整體建造質(zhì)量，還對造船業(yè)和世界航運(yùn)業(yè)的發(fā)展具有重要影響。在現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)和造船業(yè)競爭日益激烈的背景下，對造船精度控制技術(shù)的分析和研究成為關(guān)鍵。提高船舶制造的精度控制水平，才能確保船舶制造質(zhì)量充分滿足船舶運(yùn)輸?shù)男枨蟆Υ?，船舶制造企業(yè)必須提高對精度控制的重視程度，加強(qiáng)對先進(jìn)制造工藝與科學(xué)測量體系的應(yīng)用水平，提高船舶制造的整體控制效益。提高船體分段建造工藝的精度是提高造船質(zhì)量的重要保證，本文對造船精度控制方法的發(fā)展歷程進(jìn)行闡述，并對各種造船精度控制技術(shù)進(jìn)行深入研究。

1 船體分段建造的發(fā)展

1.1 船舶建造的特點(diǎn)

船舶建造是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。船舶分段建造包括鋼材預(yù)處理、數(shù)控切割、加工、小組立、中組立和大組立等多道工序。待分段成型后，還需要進(jìn)行最后的精度測量。在進(jìn)行船體分段建造時，需根據(jù)吊車能力和船舶的結(jié)構(gòu)特征劃分分段并確定制作流程。由于船舶結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，部分零件需進(jìn)行熱處理、冷加工和焊接，這會帶來一定的尺寸誤差、結(jié)構(gòu)誤差和形狀誤差等，導(dǎo)致船舶精度的控制難度增加。

1.2 發(fā)展情況

造船精度是我國船企控制的重點(diǎn)，大多數(shù)船企以船體的有效組織和控制為目標(biāo)，控制零件的精度，進(jìn)而提高造船質(zhì)量。一些發(fā)達(dá)國家對造船廠的檢驗程序較為嚴(yán)格，不僅需要在生產(chǎn)前檢查零件的規(guī)格，還要在生產(chǎn)后檢查精度，確保品質(zhì)滿足要求。

1.3 重要意義

根據(jù)相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)，目前大多數(shù)中國造船企業(yè)非常重視船體建造的精度控制技術(shù)。這些企業(yè)以船體分段建造精度為控制目標(biāo)，通過精度控制技術(shù)和適當(dāng)?shù)慕ㄔ旃に噷崿F(xiàn)對不同部件的控制。此外，一部分中國造船企業(yè)還會學(xué)習(xí)國外先進(jìn)造船技術(shù)和精度控制技術(shù)，在造船過程中進(jìn)行更加全面的檢查和驗證，以保證船舶建造的安全性、可靠性和合理性。

研究精度控制技術(shù)，分析船舶建造過程中各鋼板的使用誤差和熱變形，可有效節(jié)省造船的物力和財力，降低勞動生產(chǎn)率，提高造船質(zhì)量。加強(qiáng)對船舶精密控制技術(shù)的研究和應(yīng)用，將船舶建造過程中產(chǎn)生的誤差控制在要求范圍內(nèi)，確保船舶性能達(dá)到預(yù)期效果，提高船舶安全性。

將精度控制技術(shù)應(yīng)用于船舶建造，可有效提高船舶的生產(chǎn)質(zhì)量，減少操作過程中的差錯和誤差，保證船上旅客和貨物的安全，提高船舶運(yùn)行效率，為船東實現(xiàn)價值，有助于提高我國造船業(yè)在國際造船市場上的競爭優(yōu)勢。

2 船體分段建造技術(shù)分析

2.1 胎架制造

胎架不僅是精密施工的基礎(chǔ)，還是船舶分段建造的基礎(chǔ)，不僅給船舶建造帶來極大的便利，也在保障船舶建造精度方面作出重要貢獻(xiàn)。胎架中幾毫米的誤差往往會導(dǎo)致分段產(chǎn)生十幾毫米或幾十毫米的誤差，特別體現(xiàn)在艏艉線型變化較大的分段中。胎架需具備足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和連通性，胎架模板的尺寸要精確。

曲面分段在胎架上的裝配精度直接影響到船舶建造的質(zhì)量和精度，胎架面應(yīng)與分段上胎的部分相貼合，分段成型后外板要保持光順，后期分段合龍時對接板縫應(yīng)平順一致。制作胎架時應(yīng)該根據(jù)上胎分段或分片的質(zhì)量大小進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，必須能提供足夠的支撐，防止分段在建造過程中發(fā)生變形或走方。確保分段片體進(jìn)入胎架的準(zhǔn)確性，可保證胎架施工的安全性，減少后續(xù)裝配過程中分段結(jié)構(gòu)的偏差，提高施工效率，對提高分段乃至全船的質(zhì)量和效率都有重要作用。

2.2 增加補(bǔ)償量和余量

傳統(tǒng)造船業(yè)采用增加補(bǔ)償量和余量的方法來實現(xiàn)船舶建造的完整性，并得到了廣泛的發(fā)展與應(yīng)用。船體構(gòu)件經(jīng)下料、冷熱加工、裝配、焊接和火工矯正等工序后，理論尺寸會發(fā)生變化（一般為縮?。?，因而在下料時需要構(gòu)件加放一定的裕度，即余量。船體構(gòu)件在焊接等施工過程中會產(chǎn)生收縮變形，造成尺寸變短，故在下料時需要加放一定的增量，即補(bǔ)償量。

余量/補(bǔ)償量可分為加工余量/補(bǔ)償量、裝配余量/補(bǔ)償量和焊接余量/補(bǔ)償量。余量和補(bǔ)償量的區(qū)別在于：余量加放的量值偏大，而補(bǔ)償量加放的量值較小且接近于收縮變形值。補(bǔ)償量所加放的量值，能逐一抵償構(gòu)件在各工藝階段的累計收縮值，使其加工制作完畢后，基本尺寸能夠控制在精度范圍內(nèi)。余量在一定工藝階段應(yīng)修整切除，而補(bǔ)償量無須切除；余量加放工藝簡單，而補(bǔ)償量加放難度高且復(fù)雜，必須依靠經(jīng)驗公式進(jìn)行計算。

2.3 劃線環(huán)節(jié)

在分段制造建造階段，先拼板，后劃線。劃線時，需要考慮焊接收縮量、補(bǔ)償量及余量，保證結(jié)構(gòu)在焊接后達(dá)到理論尺寸，符合報驗標(biāo)準(zhǔn)。拼板、小組立、中組立、大組立、總組及搭載等階段均含有劃線步驟，目的在于控制船舶的建造精度。在分段設(shè)計階段通常需要設(shè)計檢驗線、合龍縫對合線和100 mm Mark線等，這些線是保證造船精度的重要部分。工人需要在完成一道工序后進(jìn)行報驗，報驗合格后方能進(jìn)入下道工序，否則需要返修，直至合格為止。檢驗線和合龍縫對合線需要敲制洋沖點(diǎn)，以便于后續(xù)劃線工作。

2.4 構(gòu)件焊接

船舶各部件的焊接工藝是一項關(guān)鍵技術(shù)。良好的焊接工藝可有效減少后期返工時間、提高成品質(zhì)量、提高工作效率。為保證焊接作業(yè)的質(zhì)量、控制焊后殘余應(yīng)力，船舶各部分需要按特定的順序進(jìn)行焊接，使構(gòu)件滿足強(qiáng)度要求。焊接前可由相關(guān)人員進(jìn)行變形和殘余應(yīng)力的數(shù)值仿真和物理試驗，針對焊接殘余應(yīng)力高的部位提出具體的解決方案，并提醒現(xiàn)場人員在監(jiān)督過程中提供這些數(shù)據(jù)。

2.5 精度控制

在船舶建造精度管理中最重要的步驟是提前預(yù)算出船舶建造不同過程對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差。一般情況下，船舶建造精度控制包括4部分：1）零件加工、下料階段的精度控制。主要包括數(shù)控零件切割精度控制、數(shù)控板材四周100 mm檢驗線劃制、型材加工尺寸精度控制等。2）部件裝配、拼板階段的精度控制。主要包括兩面成型自動焊（Flux Copper Backing，F(xiàn)CB）拼板的外形尺寸控制、自動焊拼板的外形尺寸控制以及部件子材裝配的精度控制。3）分段制造階段的精度控制。主要包括胎架制造精度控制、鋪板及劃線精度控制、分段外形尺寸精度控制、分段外形方正度控制、舷側(cè)小分段的合龍定位尺寸控制等。4）船塢搭載階段的精度控制。主要包括分段總組尺寸精度控制、船塢搭載尺寸精度控制、船體主尺度控制、船體基線精度控制、軸系和舵系定位精度控制、主機(jī)機(jī)座面板的精度控制、船艙寬度和長度的精度控制、艙口圍板的精度控制等。

3 船體分段運(yùn)輸

在制造完成后，需要對分段進(jìn)行運(yùn)輸，包含分段的吊運(yùn)和水平運(yùn)輸。分段的吊運(yùn)需注意以下6點(diǎn)：1）檢查是否做好必要的加強(qiáng)工作；2）根據(jù)分段的質(zhì)量、形狀和尺寸確定具體的吊運(yùn)方法；3）檢查吊具的規(guī)格和品質(zhì)是否滿足要求；4）檢查分段與胎架之間是否完全割離；5）檢查吊環(huán)焊接是否牢靠、吊環(huán)位置是否合理、吊環(huán)強(qiáng)度是否滿足要求；6）鋼絲繩與鋼板邊緣處應(yīng)墊以方木、半圓管或角鋼以防變形和鋼絲繩斷裂。分段應(yīng)擱置在楞木上，對于形狀復(fù)雜、剛性較差的平面分段，擱置位置應(yīng)使其受力均勻，以防變形。若分段在吊裝后產(chǎn)生變形，必須及時消除，以滿足船舶建造的精度要求。散貨船典型的下舷側(cè)分段吊運(yùn)示意圖見圖1。

圖1 散貨船典型的下舷側(cè)分段吊運(yùn)示意圖

分段的水平運(yùn)輸需注意以下4點(diǎn)：1）確保分段可吊入/吊出船舶；2）根據(jù)分段的尺寸確定合適的放置方法；3）確保分段的尺寸可滿足陸路運(yùn)輸馬路寬度的要求；4）在分段運(yùn)輸前應(yīng)在分段下劃好墊塊的位置，墊塊應(yīng)布置在強(qiáng)力構(gòu)件下方。散貨船典型的上舷側(cè)水平運(yùn)輸示意圖見圖2。

圖2 散貨船典型的上舷側(cè)水平運(yùn)輸示意圖

4 結(jié)論

精度的控制在船舶建造中起著重要的作用，造船精度不僅關(guān)系到船舶的整體建造質(zhì)量，還對造船業(yè)和世界航運(yùn)業(yè)的發(fā)展具有重要影響。提高造船精度可確保安全生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。本文闡述了造船精度控制方法的發(fā)展歷程，深入分析了各種造船精度控制技術(shù)。船舶建造過程中要做好每一個環(huán)節(jié)，減少累積誤差，才能有效實現(xiàn)精度控制。