某散貨船典型舷側(cè)分段制作工藝

張廣陽 阮磊

摘? ? 要：本文對某散貨船典型舷側(cè)分段制作工藝流程進(jìn)行全面介紹，闡述分段劃分、腳手架、掃砂等主要工藝流程，及分段DAP、焊接、精度、預(yù)密性等主要工藝方法，總結(jié)其分段制作工藝。

關(guān)鍵詞：散貨船；制作工藝；分段劃分；預(yù)密性

中圖分類號：U663.2? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Typical Broadside Blocks Manufacturing Process

of a Bulk Carrier

ZHANG Guangyang，? RUAN Lei

（ COSCO Shipping Heavy Industry（Zhoushan） CO.， Ltd.，? Zhoushan 316131 ）

Abstract： This paper gives a comprehensive introduction to the typical broadside blocks manufacturing process of a bulk carrier， expounds the main process such as blocks division， scaffolding， sand sweeping， and expounds the main process methods such as DAP， welding， dimension? control， advance tightness， as well as summarizes the excellent manufacturing process of this type of blocks.

Key words： bulk carriers; manufacturing process; blocks division; advance tightness

1? ? ?前言

造船業(yè)屬于勞動密集型、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，近年來人工成本上升和技術(shù)發(fā)展，必然要求造船企業(yè)注重船舶建造技術(shù)提升。船舶建造技術(shù)將逐步轉(zhuǎn)化為模塊化、中間產(chǎn)品成品化、殼舾涂一體化模式。當(dāng)今世界造船業(yè)競爭激烈，生產(chǎn)建造成本日益攀升，只有發(fā)展新技術(shù)、新工藝，解放勞動力，有效管控建造成本，才具有世界市場競爭力。

本文以某散貨船典型舷側(cè)分段制作工藝的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合日韓造船企業(yè)工藝方法，介紹制作此類型分段的優(yōu)良工藝流程。

2? ? 制作工藝工法

2.1? ?分段劃分

分段劃分是造船企業(yè)綜合制造能力的重要體現(xiàn)，是工藝工法的具體表現(xiàn)。分段劃分方式直接關(guān)系到生產(chǎn)各工序是否順暢，最終影響到整個船體建造的效益。

本舷側(cè)分段案例分為上、下舷側(cè)分段，分段平均重量約85 t，縱向長度約14 m，運(yùn)輸總高度（含門架高度）10 m以下，上、下舷側(cè)分段水平分割線在貨艙肋骨處，如圖1所示。

船體分段劃分原則上從四個方面綜合考慮：起重運(yùn)輸能力；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與強(qiáng)度；工藝和施工條件；生產(chǎn)計(jì)劃與勞動量。其中起重運(yùn)輸能力是首要條件。分段劃分需平衡生產(chǎn)各方面因素，適合企業(yè)自身?xiàng)l件。因各企業(yè)廠房、設(shè)備不同，分段劃分有所不同。

1）分段劃分首先要考慮制作車間起重能力。分段脫胎重量不能超過制作車間吊車的額定荷載，分段脫胎高度符合吊車起吊高度。其包括分段結(jié)構(gòu)重量、焊材重量、腳手架重量和預(yù)裝舾裝件重量等。結(jié)構(gòu)重量是吊車額定荷載的80%左右比較合適。

2）分段劃分需要考慮分段運(yùn)輸能力。大中型造船企業(yè)通常配置100 t、200 t和380 t甚至更大運(yùn)輸能力的平板車，這點(diǎn)可不做重點(diǎn)考慮。分段劃分需考慮平板車運(yùn)輸能力，及運(yùn)輸高度限制。通常需低于砂房、油漆房門眉高度0.3 m以上。

3）分段劃分需要考慮分段結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與強(qiáng)度。對于本案例上下舷側(cè)分段，環(huán)形接縫盡量避免布置在船體總強(qiáng)度或局部強(qiáng)度受力位置，如船舯、船梁剖面突變處，以及每一肋骨間距的中點(diǎn)；盡量減少縱骨架式船體的橫向分段接縫的數(shù)目；分段應(yīng)具有足夠的剛性，使不致因焊接、火工矯正及翻身吊運(yùn)而引發(fā)較大的變形。

4）從工藝和施工條件考慮。在一般情況下，底部分段的劃分，大型船舶以重量為主要考慮因素，中、小型船舶以尺寸和形狀為主要考慮因素；舷側(cè)曲面分段則主要考慮尺寸和形狀，同時也要考慮加強(qiáng)和翻身吊運(yùn)的方便性；首、尾總段則主要考慮重量，同時考慮翻身吊運(yùn)的方便型。本案例主要以重量為主要考慮因素。

5）從生產(chǎn)計(jì)劃與勞動量考慮。分段的劃分應(yīng)考慮企業(yè)的勞動組織、場地面積，以及對生產(chǎn)條件變化的適應(yīng)性。這個因素適用于全盤考慮企業(yè)的產(chǎn)能和勞動力安排。原則上分段縱向長度越長越好，越能發(fā)揮船廠的極限制造能力。

6）新工藝、新工裝的應(yīng)用。主要考慮分段組立順序DAP對各工序的影響和涂裝開孔搭設(shè)腳手架工藝的應(yīng)用。

2.2? ?分段組立順序DAP

編制分段組立順序DAP需要多部門協(xié)作。工藝工法人員參照立體模型，根據(jù)施工場地、車間設(shè)備、施工環(huán)境等因素決定分段結(jié)構(gòu)組立施工順序，最終由設(shè)計(jì)人員、工藝人員和工程主管人員共同評審確定方案，并在實(shí)施過程中持續(xù)改善。

1）DAP作為分段制作的指導(dǎo)性圖紙，其設(shè)計(jì)宗旨是施工簡單、效率高和降低制作成本。

2）避免狹小空間，便于結(jié)構(gòu)裝配方便，減少仰焊、立焊，多用高效焊，減少打磨量。組立平直對接焊縫、角焊縫使用自動角焊機(jī)焊接，斜坡板和外板的角焊縫使用自動角焊機(jī)焊接。斜坡板與內(nèi)地板對接節(jié)點(diǎn)改成鋼板冷彎成型，較大減少焊接工作量和無損檢測點(diǎn)。

3）適合組立場地空間及吊運(yùn)能力。組立場地配置的吊機(jī)起吊能力一般在32 t左右，各船企略有差異。

4）平衡小、中、大組立物量，減少大組工作量，縮短占胎時間。中組立越多，大組立成型越快。相反，小組立越多，大組立成型越慢，越不好施工。

5）有利于組立裝焊、吊裝變形控制，有利于精度控制，有利于工裝工法的使用推廣等。本案例中，貨艙肋骨裝配時機(jī)做了特別策劃，使用工裝對上胎板進(jìn)行封焊，每個分段先將艏、舯、艉三根肋骨“T”排下方的斜坡板焊縫焊接150 mm長再裝配三根“T”排，使用自動角焊機(jī)焊接斜坡板與外板角焊縫，打磨后，對此處角焊縫做預(yù)密性真空實(shí)驗(yàn)，最后使用肋骨裝配工裝裝配其余肋骨“T”排，使用自動角焊機(jī)完成“T”排焊接。最大限度的使用角焊機(jī)焊接，完成了密性焊縫預(yù)密性實(shí)驗(yàn)，避免了焊接收縮對分段精度的影響。

6）減少高空作業(yè)，高空作業(yè)地面做，減少腳手架搭設(shè)。本案例中，中小組立階段不搭設(shè)腳手架，分段大組立內(nèi)部利用涂裝開孔搭設(shè)一次腳手架，直至涂裝結(jié)束。

2.3? 鋼板和型材預(yù)處理

1）鋼板和型材在切割前應(yīng)使用預(yù)處理設(shè)備噴射磨料（噴丸或噴砂）完成除銹、形成表面粗糙度和車間底漆噴涂工作。

2）鋼板和型材表面預(yù)處理粗糙度等級要達(dá)到Sa2.5，即粗糙度在30-75μm范圍內(nèi)。這是非常重要的預(yù)處理指標(biāo)，直接影響分段在砂房的表面處理方式。若預(yù)處理階段表面預(yù)處理等級達(dá)到Sa2.5，分段在砂房只針對焊縫、燒損、污染的區(qū)域進(jìn)行砂槍掃砂處理，達(dá)到控制表面清潔度、粗糙度、油脂、灰塵和其它污染物的目的即可。反之，就要對分段所有表面進(jìn)行全面性砂槍沖砂。

2.4? 結(jié)構(gòu)焊接

1）焊接參數(shù)、焊接材料嚴(yán)格按照焊接工藝說明書（WPS）執(zhí)行。需要指出的是根據(jù)焊接環(huán)境選擇相對應(yīng)的焊接參數(shù)，選用正確的焊接設(shè)備和材料，是焊縫美觀、結(jié)構(gòu)精度控制的關(guān)鍵因素。大電流焊接產(chǎn)生的熱效應(yīng)對精度控制造成影響。

2）優(yōu)先采用半自動、自動焊接設(shè)備，焊接性能穩(wěn)定，成形美觀，減少修補(bǔ)和打磨。外板組立、斜坡板組立和甲板組立的鋼板對接、加強(qiáng)筋角焊、縱骨的角焊焊接，都是使用自動焊設(shè)備的絕佳場景，日韓船企高效焊焊接推廣應(yīng)用的非常成熟，具有事半功倍的效果。

3）注重船體焊接順序原則工藝的執(zhí)行。事實(shí)上，國內(nèi)很多船企沒有按照焊接順序焊接，導(dǎo)致一系列精度問題，反而事倍功半。

4）船體焊接順序的原則包括以下幾個主要方面[1]：先焊接對其他焊縫不起較大剛性拘束的焊縫；每條焊縫焊接時，盡量保持其一端有自由收縮的可能性；在構(gòu)架的板接縫相交的情況下，既有對接縫，又有角接縫，應(yīng)先焊接對接縫，再焊接角接縫；當(dāng)采用手工焊接，焊縫長度＞2 000 mm時，應(yīng)采用分中逐步退焊法焊接。

5）結(jié)構(gòu)件自由邊、流水孔、過焊孔等自由邊打磨成圓角，常用標(biāo)準(zhǔn)值R2。

2.5? 分段精度控制

1）精度尺寸是衡量分段制作成品是否合格的重要指標(biāo)，精度合格是制作過程中層層把控的結(jié)果。做好板片、型材下料和組立制作的精度控制，是獲得精度合格分段成品的基礎(chǔ)條件。

2）鋼板切割、型材切割必須要合格。 采用型材切割流水線，可快速加工切割型材，端部加工到位，尺寸精準(zhǔn)，效率高，節(jié)省人工。

3）精度自主測量的職責(zé)在班組，發(fā)揚(yáng)班組自主精度控制的責(zé)任意識。拼板焊前、焊后尺寸一定要按照工藝流程測量管控，及時調(diào)整導(dǎo)致尺寸偏差的不利因素。

4）分段主骨材焊接產(chǎn)生的“瘦馬”變形，分段自由邊焊接變形，均要及時背燒較正，避免搭載合攏階段再次背燒。

2.6? 分段預(yù)密性實(shí)驗(yàn)

1）分段預(yù)密性實(shí)驗(yàn)[2]，是指制作的子分段/分段在裝焊結(jié)束后涂裝前或總組結(jié)束后涂裝前，針對水密區(qū)域的手工角焊縫和對接焊縫進(jìn)行真空密性試驗(yàn)，對非焊透和部分焊透的角焊縫進(jìn)行角焊縫充氣試驗(yàn)。

2）保證密性焊縫能滿足密性試驗(yàn)的要求和完整性，包含的NDT探傷點(diǎn)完成并得到船東確認(rèn)。

3）真空密性試驗(yàn)，即對船體結(jié)構(gòu)中水密結(jié)構(gòu)，艙柜周界的全焊透角焊縫及所有手工焊接的對接焊縫進(jìn)行密性試驗(yàn)，將原來需要在分段合攏后再進(jìn)行的密性試驗(yàn)，提前至子分段/分段制作完工后進(jìn)行。試驗(yàn)合格后，該水密焊縫可與其他結(jié)構(gòu)同時在分段涂裝階段進(jìn)行涂裝作業(yè)。

4）角焊縫充氣試驗(yàn)，是指在子分段／分段裝焊結(jié)束后涂裝前，對子分段／分段結(jié)構(gòu)中有縱骨穿越孔的非焊透或部分深熔焊的水密結(jié)構(gòu)區(qū)域的角焊縫進(jìn)行密性試驗(yàn)。試驗(yàn)合格后，該水密焊縫可與其他結(jié)構(gòu)同時在分段涂裝階段進(jìn)行涂裝作業(yè)。

5）當(dāng)角焊縫充氣試驗(yàn)失敗時，可采用抽真空試驗(yàn)替代角焊縫充氣試驗(yàn)或者留到整艙充氣試驗(yàn)時檢測，當(dāng)采用抽真空試驗(yàn)大范圍替代時，需得到船東認(rèn)可。

6）部分狹窄或角落處水密角焊縫無法使用角焊縫充氣試驗(yàn)時，可采用著色試驗(yàn)替代密性試驗(yàn)。

7）實(shí)施分段預(yù)密性試驗(yàn)的好處是水密焊縫可在分段涂裝階段進(jìn)行涂裝作業(yè)，避免了搭載合攏階段大范圍檢查密性焊縫帶來的搭設(shè)腳手架、打磨、清潔、涂裝等大量工作，是分段完整性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

2.7? 腳手架搭設(shè)

1）分段在制作過程中必須努力減少腳手架搭設(shè)。中組立不要劃分的太高，高度不高于3 m為宜；通過中組立或分段翻身的方式消除焊接登高要求；使用簡易工裝平臺、爬梯替代腳手架。

2）上下舷側(cè)分段大組立制作基面固定，分段內(nèi)部通過開設(shè)涂裝開孔搭設(shè)腳手架。制作過程中只搭設(shè)一次腳手架，焊接、沖砂、油漆各工序共同使用，把腳手架搭設(shè)次數(shù)降至最少。

3）分段外圍不搭設(shè)腳手架，分段脫胎后進(jìn)入砂房和油漆房施工，均使用高空車進(jìn)行掃砂和噴涂油漆。

2.8? 舾裝件安裝

1）舾裝件應(yīng)安裝完整，小型舾裝件如扶手、踏步等在小組立階段就可安裝，鋅塊、直梯、斜梯等舾裝件可在大組立階段安裝。需要保護(hù)的舾裝件使用三防布做好保護(hù)，如壓載艙鋅塊。

2）分段內(nèi)部管系支架、管子在大組立階段預(yù)埋安裝，分段外部舾裝件按照高空作業(yè)低空做、外場作業(yè)內(nèi)場做的原則安裝，帶纜樁、欄桿可在脫胎后安裝。

3）搭載合攏用工裝腳手腳零件安裝完整。

2.9? 脫胎吊運(yùn)、駁運(yùn)

1）根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在肋骨“T”排上開設(shè)吊碼孔可替代吊耳使用。

2）脫胎吊運(yùn)吊耳設(shè)置在強(qiáng)結(jié)構(gòu)上，每組吊耳受力應(yīng)大致相等，吊運(yùn)鋼絲繩相互間角度原則上不大于60°。

3）分段脫胎后吊運(yùn)至門架擱墩上，擱墩形式各企業(yè)不盡相同，符合平板車駁運(yùn)穩(wěn)固要求即可。擱墩和分段之間放置若干200 mm高硬木塊，有利于擱墩處分段油漆完整性。

2.10 掃砂和涂裝

如果車間鋼板預(yù)處理線處理等級能夠達(dá)到Sa2.5級，在砂房只需對分段簡單的掃砂處理，去除表面輕微鐵銹、油污等污染物即可。否則，就要對分段進(jìn)行全面沖砂，使用大量鋼砂。因此車間鋼板預(yù)處理線效能達(dá)標(biāo)是分段在砂房簡易掃砂重要的必要條件。

涂裝油漆干膜厚度控制在500μm上下為宜。上舷側(cè)燃油艙室掃砂清潔后，噴涂一度車間底漆即可。

3? ? ?結(jié)束語

本文介紹某散貨船上、下舷側(cè)分段制作工藝工法的全流程。從大工法角度闡述分段劃分、腳手架、掃砂等主要工藝流程，從小工藝角度闡述分段DAP、焊接、精度、預(yù)密性、吊運(yùn)、駁運(yùn)和涂裝等工藝方法。大工法的強(qiáng)弱取決于造船企業(yè)的基建和設(shè)備優(yōu)勢，小工藝的優(yōu)劣取決于造船企業(yè)自身管理和企業(yè)文化，二者相互促進(jìn)方能占據(jù)制造優(yōu)勢地位，綜合效益突出。

參考文獻(xiàn)

[1] 李忠林.船舶建造工藝學(xué)［M］.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2006.

[2] 黃浩.船體工藝手冊［M］.北京：國防工業(yè)出版社， 2013.

作者簡介：張廣陽（1990- ），男，助理工程師。主要從事船舶與海洋結(jié)構(gòu)物生產(chǎn)工藝研究工作。

阮? 磊（1986- ），男，工程師。主要從事船舶與海洋結(jié)構(gòu)物工藝設(shè)計(jì)工作。

收稿日期：2022-10-08