船体建造精度控制关键技术研究

2014-03-04金会芹

中国科技纵横 2014年20期

关键词：船台造船船体

金会芹

(福建东南造船厂,福建福州 350015)

船体建造精度控制关键技术研究

金会芹

(福建东南造船厂,福建福州 350015)

船体建造是一个极其复杂的过程,而引起船体工件收缩变形的因素繁多,因此造船精度控制就显得尤为重要。造船精度控制的技术核心就是补偿量的加放,以补偿量代替余量。

精度控制补偿量余量

补偿量——是指对零件、工件和中间产品由于加工、装焊和火工校正等多道工序，所产生的变形及收缩进行定量分析后，加放的工艺量值。补偿量在分段建造过程中消耗。可分加工补偿、装配补偿、焊接收缩和变形补偿三种。这种加放量无需切除就可控制工件基本尺寸能在所规定的公差范围内。

余量——是指对零件、工件和中间产品由于加工、装焊和火工校正等多道工序，所产生的变形及收缩进行定性分析后，加放的比实际变形和收缩值略大的工艺量值。

补偿量和余量区别在于，补偿量通过各工艺阶段施工后会逐步抵消掉，而余量则需要在各施工阶段通过预修整即切割来形成最终尺寸。

1 国内外造船精度控制技术现状

(1)国外日本和韩国已经形成了一整套精度控制管理体制体系，将精度控制管理贯穿于造船的全过程。即每年制定一个精度管理计划，确定基本方针、工作重点，各阶段精度控制项目，控制的目标值、实现测量值，责任单位，工艺流程，基准线系统等，并配有先进的三维坐标测量系统。日，韩几乎都达到了分段100%无余量上船台，除艉柱分段外，所有分段精度控制成功率为80%～95%。(2)国内部分船厂精度控制水平较高，已经基本达到内部构件无余量下料，全船分段无余量上船台合拢。大连造船厂建造的4.5万吨化学品/成品油轮、4.6万吨原油/成品油轮首制船的分段无余量制造比例分别达到31.5%和34.9%，船台无余量合拢比例分别达到67.8%和64.4%，创历史最高水平。南通中远川崎公司30万吨VLCC建造中，实施造船精度管理，实现无余量造船，利用统计技术和信息技术建立了造船生产全过程的精度控制和管理，从而真正实现了分段对接误差为零的无余量造船。

2 补偿量与精度控制

2.1 系统补偿量

(1)对第n道工序及其以后工序的工件尺寸补偿，其补偿量的加放一定要发生在n-1道及其以前工序的工件上;(2)加放了补偿量的工件，不存在第二次划线及切割问题;(3)精确的补偿量，取决于定型的工件或产品、稳定的工艺、补偿量的不断反馈及修正。

2.2 尺寸精度的补偿

(1)尺寸精度补偿的原则。稳定工艺原则：指建造方法、装焊程序、焊接方法，以及人员、设备等工艺稳定不变，并以此作为精度补偿的前提。(2)严格管理原则：提高管理水平与精度控制直接相关。(3)对影响工件收缩变形因素考虑原则：在确定补偿量值时，应全面考虑船体建造过程中各种因素对工件变形所起作用的大小，以及各种因素间的相互关系。

2.3 尺寸精度控制的相关方法

(1)加放主尺度缩短补偿量的经验方法：

船长——横骨架式，大接缝肋距加放5-15mm;

纵骨架式，大接缝肋距加放10-20mm;

船宽——万吨级船舶加放6-10mm;

千吨级船舶加放4-15mm;

型深——万吨级货船加放5-6mm;

千吨级油船加放10-15mm;

千吨级船舶加放2-5mm;

(2)放样和号料环节的精度控制。分段纵缝尽量排列成水平或直线，并尽量避开型线曲率变化剧烈的部位;须经火工加工的板，应特别地加放加工收缩补偿量;零件号料用的板材须平整，已成形工件的二次号料时应处于自由状态;零件号料时应加放割缝的补偿量，具有公共边的两个零件号料时更应该注意。

(3)气割工序的精度控制。根据板厚选用合适的割嘴和进给速度;气割割缝补偿，注意两工件共边缝和不共边缝的不同处理(结合号料);高精度门式切割机和数控切割机切割，设备保养(保养精度)，控制切割过程中的热变形。

(4)板材成形加工的精度控制。加工前合理加放余量;复杂曲度板加工，宜先冷弯大曲度方向，后水火弯小曲度方向。

2.4 部件装配的尺寸精度控制

(1)板列拼焊的精度控制。现行采用板列拼板后预修整工艺;板与板间定位方法，采用对合线;拼焊前后检验，共用“直检验线”。(2)T型材装焊的精度控制。剖面的不对称性引起装焊后的弯曲变形和面板倒边。(3)减小变形的焊接程序和方法。

2.5 分段装配的尺寸精度控制

(1)船台无余量装配技术。船体建造中，船台装配是一道技术性强、质量要求高的关键工序。长期以来，世界各国的许多造船厂一直采用分段一端加放20-50mm的余量，待分段上船台后经定位(或二次定位)、划线、切割，然后再合拢。使得船台装配阶段费时最多、工作环境最差、劳动强度最大，它对船台和船台建造质量有着很大的影响。船台无余量装配的实现的两条途径：①分段上船台前与修整。带余量制造，上船台前修整(划线、切割余量)。我国各大、中型船厂已完全掌握该项技术。但此种方法已经不再适应当前造船生产发展的需要。②分段无余量制造。全过程的无余量制造。实施无余量制造的核心技术——精度管理技术(其主要组成部分是精度控制技术)。

(2)分段装配的尺寸精度控制直接影响船体尺寸及形位精度。①系统误差反馈、分析、修正，不断循环，完善精度计划。制定并不断完善精度计划，即通过“建造→测量→系统误差反馈→修正补偿(或反变形)→再建造”的反复循环，逐步提高船体建造精度水平。②阶段性尺寸精度控制。分阶段控制精度：胎架;铺板、划线;构件安装;分段焊接。

(3)船台船体精度控制水平衡量。几何尺寸精度控制能力，主船体定位线，船坞搭载定位线，中心线，肋骨检验线。