造船企业船体建造精度控制技术浅析

王旨

摘 要：近几年船舶市场不景气，控制成本输出同时使企业效益最大化成为市场竞争力的法宝之一，而船舶精度控制技术在这方面起到了举足轻重的作用，因为它不仅能缩短船舶建造周期同时降低成本，并且能提高船舶质量，在船舶建造中起到了重要的地位。本文介绍了船舶建造精度控制技术的意义以及船体建造精度控制的国内外现状，并结合船厂的实践经验提出了有效的精度控制方法。

关键词：控制成本输出；精度控制技术；意义；方法

1 概 述

船体建造精度控制技术以船体建造精度标准为基本衡量准则，通过利用现代科学管理技术手段，对船舶建造过程中的尺寸精度控制，以此来不断健全精度控制体系、建立精度管理体制、完善精度检测手段和方法并提出精度控制目标及其计划等。

2 国内外造船精度控制技术现状

我国从20世纪70年代初期开始就进行研究与实践船体建造精度控制技术，在国内各大中型船厂逐步地取得了一些成果和宝贵的经验，甚至有的船厂已做到了在生产设计阶段将精度控制信息反映到工作图上，来凸显精度管理与控制的目的。通过将船体建造精度控制的原则、补偿量以及其它各种信息反映到船体放样的零件上，实现所有零部件和分段的精度控制。随着造船企业模式的转型改革升级，即 “壳舾涂一体化”造船新方法新理论的实践应用，船体建造精度控制技术在造船领域变得越来越重要。国外较先进的造船国家，如日本、韩国以及欧美国家等在船舶精度控制技術方面均已形成一整套基本模式，定期针对生产任务和产品特点，制定并完善精度控制技术和管理方案。以日本为典型代表的先进造船国家不断创新推动建造过程的机械化和自动化以及施工工艺的优化，以此提高精度控制技术来占取市场竞争力份额。尤其是日本造船企业在建造一些难度较高、技术要求苛刻的船舶过程中已经积累了丰富经验，他们已经在下料、加工、分段建造、分段总装等方面均实现了全方位无余量（均以补偿量的形式代替余量）。为了保证加工精度，几乎所有板材均由数控切割机（NC）进行下料，可以有效提高整体精度和加工速度，同时各种精度信息如板材装配理论线、板材对合线和各类检验线等都可以由数控机画线功能完成。为了能够更好地实施船舶建造精度控制技术，他们从船体生产设计阶段开始就准确标注余量信息，确保补偿量的合理分布，使船体建造整个过程处于精度控制技术的“监督”状态中。由此促进造船业的不断发展与变革。

3 精度控制技术研究与应用的现实意义

（1）船舶精度控制技术保证船体建造主尺寸和其他参数的误差在允许范围内，从而保证了船舶的最初设计性能和安全，保护了船东的利益，提高了造船企业的知名度和竞争力。

（2）船舶精度控制技术最大限度地提高了钢材的利用率并减少了施工队伍在装配过程的修整量，从而降低了人力和材料成本同时提高了劳动效率。

（3）由于减少了修割和返修量，降低了能源消耗并减少了环境污染。

（4）船舶精度控制技术有利于造船企业拓宽船舶市场的开发，如大型或超大型船舶建造、海洋工程平台等项目。在这个船舶行业市场低迷激荡的时期，高附加值船舶的修理与建造可以使企业在市场的竞争中保有一席之地。

4 施工原则及要求

为控制精度，船体建造过程中需始终按照如下要求进行。

（1）电脑放样线型需光顺。

（2）施工过程中装配必须严格按照船体理论线进行，避免由此造成的错位现象。

（3）对接板板厚差大于等于4mm的须进行板厚过渡。

（4）开设坡口及焊接规格要求应按照本单位的WPS执行。为防止分段整体变形，严格执行焊接工艺标准，合理安排焊接顺序。

（5）板材收缩余量按照1‰放置，分段之间对接缝放50mm余量。

（6）所有结构应进行焊后退火，控制焊接变形和消除应力。

（7）为了保证分段之间对接处的平直度，必要时加梁固定，避免合拢时产生大的应力集中和变形。

（8）可根据具体分段的具体情况进行预舾装。

（9）利用激光仪的配合，保证胎架的制作必须在同一水平面。

5 精度控制要点分析

在船体分段的制造过程中，精度控制的难点之一就是变形问题，如何导致变形，究其原因，概括如下：

（1）立体分段内部的焊接应力无法充分得到释放进而引起变形。因为在分段建造过程中焊接应力无法及时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。

（3）施工人员素质良莠不齐，不能完全按照施工工艺进行装配和焊接操作，分段内应力累积增加，当达到一定程度，由于不能及时释放导致其变形。

（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。如果火工的矫正量过大，从而引起收缩量增多，导致产生收缩变形。

6 防变形措施

立体分段在建造过程中产生的变形是不可避免的，如何控制其变形在允许范围内或消除变形，通过采取合理的措施能够有效预防变形。为控制分段的精度，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）胎架的精度控制。胎架是分段建造的基础，尤其是对具有抛、昂势以及防反变形胎架的测量，是建造过程的重点之一。为保证分段的精度，我们应该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，包括构件的装配线是否准确，尤其是构件理论线的正确性容易忽视。并且在分段装配完毕并进行数据测量合格后，才允许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）在分段之间对接处加梁固定，以保证其尺寸平直度，避免合拢时产生大的变形。

（5）控制焊接变形量。尽量采用高效的焊接技术，严格按照合理的焊接工艺的要求进行焊接，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）其他辅助手段。适当运用刚性固定的辅助措施，刚性固定方法是船厂施工中常用的一种控制变形的手段，例如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。

（8）加强技术培训。船体建造的具体操作者是精度管理工作的关键，要提高职工对精度控制的重视程度，加强技术培训，提高人员素质，实现可持续发展，特别是对船厂的外包工人的技术培训和管理。因为外包工人的人员流动性较大，但他们是造船企业船体建造的主力军，所以需要长期坚持不懈地对他们进行培训与管理，使他们了解精度控制的重要性，让他们掌握具体操作工艺，把精度控制落实到每个人的具体操作实践和细节中，从而形成一个完整的体系。

7 结语

造船技术中最重要的一项技术就是船体建造精度控制技术。船体建造精度控制技术的核心内容是精度控制，而船体精度控制的难点之一是分段变形问题。通过船厂的实践，作者认为在船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，对工程的顺利进行和质量的保证等方面起到了积极作用。但是对于能够成功地灵活应用船体建造精度控制技术，需要较长的时间并且是一个循序渐进的过程。

参考文献：

[1]滕本旺.浅析船舶建造精度控制[J]. 江苏船舶，2011（05）.

[2]邓永红.甲板驳立体分段的偏差与矫正[M].造船技术，1993（02）.

[3]李歌乐，于金玲.首尾立体分段无余量合拢精度控制方法[J].大连船研，1998（03）.

[4]宋峰.大型船舶改装工艺的技术要点[M].广东造船，2008（04）.