1500T 扒桿起重船—“嘉泰68”輪異地改裝檢驗的質(zhì)量控制措施研究

李天明

（皖江船舶檢驗局，安徽 蕪湖 241000）

1 “嘉泰68” 概況及改建準備工作

“嘉泰68”一艘非自航近海工程船，該船為雙層底、混合骨架形式。根據(jù)市場需要，公司擬將該艘船舶改建成1500T 起重工程船，在目前水運市場中求得一席之地。

船舶所屬公司詳細了解此類船舶的設計、建造的技術重點和技術難點，經(jīng)多次調(diào)研，并結合“嘉泰68”船現(xiàn)有的技術狀況和船體結構，公司技術人員一致認為該船改裝成1500T 非自航起重船技術可行，安全可控。然后聘請曾經(jīng)設計過國內(nèi)最大的固定扒桿式起重工程船（2600T），改建過固定扒桿式（1000T）起重工程船的改裝等比較多的起重工程船設計、改建設計經(jīng)驗的揚州海翔船舶科技有限公司對該艘船舶的改裝進行設計。要求在不改變主船體結構的基礎上增加1500T 級扒桿起吊設備。揚州海翔船舶科技有限公司先后5 次上船進行丈量、測厚、勘驗，通過反復計算，確認該船現(xiàn)有的船舶主體結構滿足1500T 扒桿起重工程船的強度及穩(wěn)性要求，其改裝增加的起吊扒桿、千斤柱及扒桿底部局部強度也通過了江蘇科技大學的有限元強度校核也滿足相關要求，并依此完成了改裝設計。

在改裝設計同時，公司安排技術人員遠赴江蘇、福建從船廠資質(zhì)、技術條件、建造/維修能力、質(zhì)量控制、試驗條件、成本控制等方面綜合考察擬實施改建的船廠，并初步確定改建船廠為福建省興聯(lián)船業(yè)有限公司。

最后 “嘉泰68”改建檢驗的請示經(jīng)皖江船檢局、安徽省船檢局批示后上報部海事局，經(jīng)部海事局批復，同意由皖江船檢在福建實施異地改裝檢驗。

2 主要改建工程項目

2.1 船體部分

現(xiàn)船舶基本技術參數(shù)：總長：90.8m；船寬：35m；型深：6.78m；設計吃水：4.463m；空載排水量：4578.85t；滿載排水量：13435.37t；航區(qū)：近海；結構型式：縱骨架式；總噸位：6042。

改建后的技術參數(shù)：設計吃水：5m；航區(qū)：近海拖帶、沿海作業(yè)；總噸位：6158；起重能力參數(shù)：①主鉤起重量750t+750t；②副鉤起重量500t+500t；③主鉤滿載起升速度0～0.625m/min；④主鉤空載起升速度0～1.25m/min；⑤副鉤滿載起升速度0～0.83m/min；⑥副鉤空載起升速度0～1.67m/min；⑦當扒桿仰角65°時主鉤起吊重量750+750，幅度35.2m，起升高度60.0m 副鉤起吊重量500t+500t，幅度45.0m，起升高度81.0m；⑧當扒桿仰角60°時主鉤起吊重量650t+650t，幅度40.9m，起升高度56.7m 副鉤起吊重量400t+400t，幅度52.50m，起升高度76.70m；⑨當扒桿仰角55°時主鉤起吊重量550t+550t，幅度46.2m，起升高度52.9m 副鉤起吊重量300t+300t，幅度59.6m，起升高度71.9m；⑩當扒桿仰角50°時主鉤起吊重量450t+450t，幅度51.2m，起升高度48.6m 副鉤起吊重量200t+200t，幅度66.2m，起升高度66.4m；當扒桿仰角65°時主鉤起吊重350t+350t，幅度55.8m，起升高43.9m 副鉤起吊重量 100t+100t，幅度72.3m，起升高度60.3m。

根據(jù)改建圖紙，船舶的主尺度不變，船舶外板、內(nèi)底板、甲板、船底骨架、舷側骨架、甲板骨架、艙壁板、艙壁板扶強材等不變，并且船舶外板、內(nèi)底板、甲板、船底骨架、舷側骨架、甲板骨架、艙壁板、艙壁板扶強材均滿足設計要求。吊臂支座位置船體內(nèi)部的加強設計與本船現(xiàn)狀亦相符，船體內(nèi)部僅需在千斤柱安裝位置作局部加強。局部加強強度的位置在船體的雙層底以上，因此，船體改建工程主要是船舶舾裝件工程；另因安放船舶起重控制系統(tǒng)需要，現(xiàn)有甲板室需要加大；現(xiàn)有的強力甲板、舭部底板、船底龍骨滿足、并且超出圖紙、規(guī)范的要求。

表1 “嘉泰68”船舶改建前后船體主要結構及構件對照表

2.2 輪機部分

本船改建后仍為無動力工程船。根據(jù)設計圖紙，船舶需增加1 臺350KW 的柴油發(fā)電機組，并利用現(xiàn)有的一個空艙作為油艙。船舶現(xiàn)海水閥及主海水管均滿足改建后的設計要求。除此之外，該船的消防水、生活供水、空氣壓縮、冷卻水、排氣、滑油、燃油、機艙通風等系統(tǒng)及所有相關管系均在舾裝碼頭按改建圖紙由專業(yè)技師完成。

2.3 電氣部分

全船所有的電氣設備均按所有電氣設備安裝原則施工，電氣設備應設置在不遭受到機械損傷的危險或有水、汽、油類過熱損壞的地方。

工作時溫度有可能超過 40℃的電氣設備禁止安裝在油艙、油柜的壁上。

電氣控制室按照圖紙進行設置及安裝。并且，加裝一套備用電路系統(tǒng)。

2.4 起重部分

起重系統(tǒng)是改建的重點工程。新增結構中主要的鋼結構為：吊臂（扒桿）、吊臂（扒桿）底座及千斤柱。

2.5 起吊試驗

起吊試驗在船廠碼頭采用浮箱壓水進行試吊試驗。第一批次預計重量是1000T，時間是36—72 小時；第二批次預計重量是1800T，時間是36—72 小時。

3 改建過程質(zhì)量的控制

3.1 構件施工質(zhì)量控制措施

（1）本船吊臂為A 型結構形式，主弦桿采用“武漢鋼鐵有限責任公司”生產(chǎn)的“WDB620D”高強鋼板（廠家提供探傷報告），并在“江蘇玉龍鋼管股份有限公司”制成直縫鋼管（廠家提供探傷報告）?！癢DB620D”鋼板是“武漢鋼鐵有限責任公司”的特種產(chǎn)品，是一種超低碳貝氏體鋼，該類材料具有良好的強韌性匹配、優(yōu)良的低溫沖擊韌性和冷成型性、良好的焊接性能，特別是〈=50mm 鋼板，具有焊前不需預熱、焊后不需熱處理的特點，使現(xiàn)場施工簡單。

（2）管相交節(jié)點處理、胎架設計、相貫型線處理等方面。船廠的技術部門在按設計好的圖紙完成吊臂結構建模和放樣后，對于圖紙上的設計的難裝、難焊的節(jié)點，我們將采用其他起重船的吊臂制作經(jīng)驗，在滿足節(jié)點強度要求的情況下盡量拉開由于2 條和2 條以上管子相交造成的裝配和焊接死點之間的距離，提高裝配效率和焊接質(zhì)量。根據(jù)船廠的場地大小和起重能力等現(xiàn)有的硬件條件，我們將吊臂設計成三個分段制作。由于單條吊臂總長約80m，為了生產(chǎn)安全和方便進行“三段組裝”，胎架之間應盡量靠近，并且胎架的設計不能過于節(jié)約材料，必須保證胎架要有足夠的強度和剛性。胎架要能提供形成一個剛性底座的功能，用于固定和控制扒桿桁架裝焊過程中產(chǎn)生的焊接變形，并對下桁管的裝焊起到臨時加強作用。為保證吊臂桁桿（管）內(nèi)外緣相貫線的準確性和坡口光滑度，在吊臂結構建模完成后，先由設計人員用專業(yè)軟件對每一個管節(jié)點進行展開放樣。之后由現(xiàn)場工人根據(jù)設計人員的放樣數(shù)據(jù)逐一進行實體放樣，最后圍管切割并打磨修正。

（3）典型節(jié)點裝配及焊接質(zhì)量控制方面。為方便吊臂構件之間的連接和力矩傳遞，吊臂和千斤柱設計過程中普遍采用了可靠有效的梳狀結構連接方式。但是由于梳裝節(jié)點方式對下料、裝配順序要求高，因此為保證施工質(zhì)量在號料及舯段材料上胎架前，對裝配、焊接等各施工相關工種進行現(xiàn)場施工技術指導，由船廠工藝部門技術員現(xiàn)場進行劃線示范，根據(jù)設計的裝配順序勘劃出詳細的梳裝開口。為了能割出細小平直的割縫，還應對裝配工進行專門培訓，要求裝配工應耐心、細致，并逐個插裝，此外應盡量減少吊臂的定位焊焊點，定位焊的焊接質(zhì)量還應與焊縫焊接質(zhì)量相同，且定位焊長度不超過30～50 mm，為保證吊臂焊接質(zhì)量和起吊安全，吊臂焊接施工前應清除板縫和角焊縫的不合格點焊。針對WDB620D 高強鋼這種特種鋼材，在開工前船廠應在船東、監(jiān)理、船檢三方見證下，按規(guī)范要求進行包含拉伸、低溫沖擊等物理性能的焊接工藝評定。焊接方面主要工藝措施有：采用短弧窄道焊方法進行多層多道焊；在滿足焊接規(guī)范的要求下使用小電流快速焊接法；焊接前一般不預熱，焊接后不做后熱處理，不過當空氣相對濕度大于85%、環(huán)境溫度低于零攝氏度等陰雨天氣，或者個別位置結構剛性很大，應適當越熱至50 攝氏度左右，以去除母材表面吸附的水分；焊接的層間溫度應嚴格控制在50 至120 攝氏度范圍之內(nèi)。扒桿的主管材料是WDB620D，為保證焊接質(zhì)量焊接時采用手工電弧焊和半自動二氧化碳氣體保護焊，手工電弧焊使用型號為J607RH 這種超低氫鈉型高韌性焊條，二氧化碳氣體保護焊焊絲使用型號為GHS60N 低合金焊絲。由于吊臂的焊接工作量大，焊接難度大，對焊接工人的焊接技術要求高，為保證焊接質(zhì)量，參與吊臂焊接的工人必須全部持有有效的CCS 認可頒發(fā)的焊工證，并且焊接施工過程中要嚴格按施工圖紙的技術參數(shù)要求施焊，保證全焊透和深熔焊的焊接質(zhì)量，此外焊接前裝配質(zhì)量應嚴格檢驗，船廠及相關方檢驗人員在裝配檢驗時應重點檢驗焊接坡口是否滿足施工圖紙和規(guī)范要求，這項工作有安排駐廠人員對每一個構件逐一進行檢查；對于完成裝配、焊接的構件，駐廠人員對每一個構件逐一進行探傷檢查，做好記錄并且存檔，按質(zhì)、按量保證施工工藝、質(zhì)量。為了確保臂桿主弦桿對接接頭節(jié)點的施工質(zhì)量，船廠施工部門應按1:1 實際尺寸做模擬試樣試驗。試樣應根據(jù)生產(chǎn)設計圖紙要求沿內(nèi)緣整圓裝設一5×50mm 的工藝墊板，按圖紙標示預留裝配間隙、開設坡口，之后根據(jù)焊接工藝要求施焊，并對試樣進行斷面剖切作外觀檢驗和金相檢測。試樣檢測滿足要求后，根據(jù)試樣施工條件和程序如實編寫吊臂作業(yè)指導文件和焊接程序文件，指導現(xiàn)場管系對接接頭焊接。

（4）吊臂三段預制完畢并預拼裝后，由浮吊整體吊裝至舾裝碼頭或本船上進行拼裝。千斤柱及吊臂底座同樣在船臺上預制，并利用浮吊吊至本船進行安裝。

按照相關圖紙，起重系統(tǒng)4 臺起重絞車、2 臺變幅絞車均對外定制采購，并安裝于甲板上，安裝的位置局部加強。所要求絞車均有兩套剎車系統(tǒng)（帶斷電剎車功能），可確保系統(tǒng)安全。所采用的鋼絲繩、滑輪組、吊鉤同樣對外定制采購，并在千斤柱、吊臂底座安裝完畢、吊臂整體拼裝完成后在船廠舾裝碼頭進行總裝。相關機構由起重設備綜合控制臺控制，實現(xiàn)各絞車控制集中在控制室內(nèi)操作。此外，新增限制力矩、顯示吊重、超限報警、限制吊高等功能。

3.2 檢驗質(zhì)量控制措施

（1）安徽省船檢局召開專題會議，成立“嘉泰68”船改建檢驗的科技攻關項目組，確定項目組成員，項目組人員在福建龍海對該船進行了實船技術勘驗和船廠適檢條件評估，評估結論認為該船現(xiàn)有的技術條件基本滿足改建的技術要求并確定實施改建船廠為福建省興聯(lián)船業(yè)有限公司。

（2）安徽省皖江船舶檢驗局制定詳細的異地改建過程節(jié)點質(zhì)量控制方案，對該船的改建質(zhì)量進行有效控制。

（3）設計公司，負責全程技術指導“嘉泰68”起重工程船改建過程全部工作。安排有資質(zhì)的船體、輪機、電氣工程人員，駐廠監(jiān)督、檢驗。

（4）改建過程中，聘請技術監(jiān)理，全程進行技術把關；監(jiān)理公司安排質(zhì)檢技術主管、無損檢測技術主管、船體、輪機、電氣專業(yè)人員、CCS 頒發(fā)的Ⅱ、Ⅰ級無損檢測資格證書人員駐廠監(jiān)督、檢測，駐廠人員將設辦公室、暗室、資料柜等，安排檢測專用車1 輛、超聲波探傷儀1 臺、多用途磁粉探傷儀1 臺、X 光射線機1 臺、超聲波測厚儀2 臺、激光經(jīng)緯儀等各種船舶修造行業(yè)專用檢測設備。

（5）船廠建立質(zhì)量管理體系，依照質(zhì)量管理體系要求，對改裝的每一個重要節(jié)點進行質(zhì)量監(jiān)控，出具過程檢驗記錄，及時反映和記錄改建過程中的問題，提出整改方案。

（6）船東安排船舶技術人員（船東代表）駐廠，密切監(jiān)控船舶的改建質(zhì)量，協(xié)調(diào)和解決一些具體問題。并將派出300T 起重工程船，全程協(xié)助進行特種構件的起吊及安裝工作。

4 結束語

嘉泰68 輪目前已經(jīng)投入運營，實際應用中能夠很好地完成各項設計參數(shù)要求，達到既定的功能。經(jīng)過實踐證明，我們采取的建造檢驗質(zhì)量控制措施是有效的。該項目的順利完成為我局今后承檢異地檢驗項目和特殊船舶檢驗及流程積累了經(jīng)驗，有效地鍛煉了我局驗船師非常規(guī)檢驗業(yè)務的技術能力，遠程檢驗能力和協(xié)調(diào)能力，為我局以后承檢更加復雜、技術含量更高的檢驗業(yè)務提供了技術經(jīng)驗支持，并且因此形成了富有我局特色和實際情況的且成熟有效的檢驗方法。由于我局是第一次承檢此類船改建及異地檢驗業(yè)務，在此次改建檢驗的過程中出現(xiàn)了各種各樣的問題和矛盾，不過通過解決這些問題和矛盾也為筆者后續(xù)的檢驗工作和思維方式產(chǎn)生了極其重要的影響，為后續(xù)的工作提供了重要的參考。