修船立体分段精度控制技术研究与应用

【摘 要】本文将对修船立体分段技术进行研究，并结合中海工业（上海长兴）有限公司承接的海损船“春晟”轮的实际工程应用为依托，对修船工程立体分段建造及精度控制方面的有关问题进行研究和分析，并提出有效的控制精度的方法。

【关键词】海损；立体分段；精度控制

引言

伴随目前国际航运市场的萧条以及修船市场对船期和质量等要求的日益增高，修船企业对修船工艺和精度控制的要求也随之有了提高。目前我国修船业基础设施已颇具规模，但在软件方面与亚洲的日韩、新加坡等修船强国相比还有很大差距。以前我国修船业基本处于换板、除锈、油漆等技术含量较低的水平，目前在船舶改装工程以及海损船的修理方面已略有起色，主要体现在修船立体分段的制造与安装方面，而分段精度控制是其中一个关键环节。本文将对修船立体分段技术进行研究，并结合中海工业（上海长兴）有限公司承接的海损船“春晟”轮的实际工程应用为依托，对修船工程立体分段建造及精度控制方面的有关问题进行研究和分析，并提出有效的控制精度的方法。

一、工程背景

“春晟”轮，92500dwt散货船，总长229.20m，型宽38.00m，型深20.70m，于2012年6月份进厂海损修理。主要钢质工程范围为船艏右舷区域：宽度方向为DL7至舷侧，长度方向为FR240至船艏，高度方向为7000水线+100（距基线，下同）至艏楼甲板，涉及12000平台，17000平台，主甲板，艏楼及艏楼舷墙等。

二、分段划分

综合考虑海损部位工程施工的可行性，以及具体的船体结构，并结合厂内的起重运输能力与预舾装要求等，采用立体分段与平面分段相结合的施工方式。

1.艏部FR252-150～船艏上甲板以下区域划分为三个立体分段进行预制，具体如下：

7000平台+100～12000平台+150（包括12000平台板）为S1A分段；

12000平台+150～17000平台+150（包括17000平台板）为S1B分段；

17000+150平台～主甲板（包括主甲板）为S1C分段。

2.艏楼及艏楼舷墙区域分为两个立体分段和一个平面分段，具体如下：

艏楼FR250～FR259-150为FW1分段；

艏楼FR259-150至艏部为FW2分段；

艏楼FR250～船艏艏楼甲板以上舷墙为BW分段。

3.№1边舱FR240～FR252-150区域分为一个立体分段和一个平面分段，具体如下：

10500水线～16650水线为S2A分段；

16650水线～主甲板为S2B分段。

其中，上述分段中S1A、S1B、S1C、FW1、FW2及S2B分段为立体分段，BW及S2A为平面分段。

三、施工原则及要求

为控制精度，分段建造过程中需始终按照如下要求进行。

1.电脑线型光顺，外板展开，结构放样，生成零件表及零件图；

2.施工时结构安装严格按照船体理论线进行，避免由此造成的板厚错位；

3.对接板板厚差大于等于4mm的须进行板厚过渡；

4.焊接按照焊接规格表进行，不能过大或过小；

5.主要坡口型式按照厂内认可的WPS进行；

6.板材收缩余量按照1‰放置，立体分段之间对合接缝放50mm余量；

7.排板原则根据工程部和物资部提供的来料规格进行；

8.为防止分段整体变形，一定要牢固封胎，严格执行焊接工艺标准，合理安排焊接顺序；

9.所有结构应进行焊后退火，控制焊接变形和消除应力；

10.保证分段之间对合口处的尺寸平直度，必要时加梁固定，避免合拢时产生大的应力集中和变形；

11.尺寸按照工艺要求测量，并根据施工图纸要求切割余量；

12.可根据具体分段的具体情况进行预舾装。

四、精度控制要点分析

在船体分段的制造过程中，精度控制是保证船体建造质量的一个重要因素，而产生变形的主要原因有如下几点：

1.立体分段建造由于刚性较大，分段的焊接应力无法充分得到释放进而引起变形。多数立体分段主要是采用反造法，即以甲板或平台为胎架面，然后安装内部结构，再安装外板，最后进行外板上结构和外板对接缝的焊接。焊接应力无法得到释放会导致脱胎时甲板或平台面的变形。

2.施工工艺不合理。这个原因分为两个方面，一是为立体分段制定的施工工艺不合理，二是在施工过程中作业者没有严格按照施工工艺进行，从而引起分段变形。

3.焊脚偏大。这方面的原因有两点，一是结构间装配间隙较大，二是焊工的焊接规范掌握不好，导致焊脚过大。

4.火工矫正量过大。在分段制造过程中及完工后，一般进行火工矫正，以消除应力及控制变形。火工的矫正量过大有时会引起收缩量增多，产生收缩变形。

五、防变形措施及执行情况

立体分段在建造过程中产生的变形是一个复杂的控制过程，而采取合理措施能够有效预防变形。为控制该轮预制立体分段的精度，在分段建造过程中，船厂采取了一系列措施，并取得了较好的效果，下面就这些措施的具体执行情况进行分析。

1.胎架的精度。胎架是分段建造的关键所在，尤其是对具有抛、昂势以及放反变形胎架的测量，是建造过程的重中之重。为保证分段的精度，我们对每一个立体分段都制定了具体的胎架制作要求，并要求每个胎架立柱的误差控制在2mm范围内。

2.在施工过程中，尤其在外板上结构以及外板对接缝焊接后，及时进行退火处理，以消除应力，避免脱胎架时甲板面或平台面产生较大的变形。

3.在施工过程中进行精度测量。分段安装精度的测量，应始终贯穿在分段安装的过程中，包括安装构件的角度，尤其是外板上的构件角度的正确性，并且在分段装配完毕并进行数据测量后，才进入下道工序的施工，坚决避免前一工序的错误带入到下一工序而造成误差累积。

4.在分段之间对合口处加梁固定，以保证其尺寸平直度，避免合拢时产生大的变形。

5.控制焊接变形。严格按照焊接工艺的要求进行焊接，并尽量采用高效的焊接工艺提高焊缝质量，减少焊缝返修量。同时在焊接时严格按照焊接规格表进行，避免焊脚过大或过小。

6.分段吊运及翻身过程中，为防止发生变形也要对分段采取临时加强措施，特别对于尺寸较大而刚性较差的分段，应加装临时扶强材。

7.辅助手段。适当运用刚性固定措施，刚性固定方法是船厂施工中常用的一种控制变形的手段，该轮在甲板面和平台面以及外板的焊接过程中，采用长马板骑缝，在高腹板构架焊接前用型材拉撑固定等，这些措施均有利于减少焊接角变形。

六、精度控制措施执行情况小结

经实践证明，在该轮立体分段预制过程中所采取的防变形措施总体来说是比较成功的，对海损修理工程的顺利进行以及工程质量的保证等方面起到了积极作用。同时，随着类似工程的不断实践，我们一定会汲取各种经验，对修船立体分段精度控制技术进一步完善。

参考文献：

[1]邓永红，《甲板驳立体分段的偏差与矫正》，造船技术，1993.02.

[2]李歌乐、于金玲，《首尾立体分段无余量合拢精度控制方法》，大连船研，1998.03.

[3]宋峰，《大型船舶改装工艺的技术要点》，广东造船，2008.04.

作者简介：

王天义，中海工业（上海长兴）有限公司，工程师。