33.6 m交通艇改造设计与改造方案

余仁伟

(中外运长航集团南京长江油运公司紫金山船厂，江苏 仪征 211900)



33.6 m交通艇改造设计与改造方案

余仁伟

(中外运长航集团南京长江油运公司紫金山船厂，江苏 仪征 211900)

在将原守岛供水船改造成内河交通艇的过程中，针对原船的缺点制定了详细的改造设计，通过周密的设计工作，明确了改造工程内容；在改造工程展开的前期做好详细的可操作性的施工计划及工艺方案，让整个改造施工过程工期可控、质量可控，效益达到预期目标。

交通艇；船舶改装；改造设计；改建实施方案

0 引言

南京港边防检查站边检3207艇改造项目主要目的是将原沿海“守岛供水船”改建成33.6 m内河交通艇。该艇改造成功后主要用于巡查长江南京段水域，并有集中会议室，可指挥其他船舶围堵救灾工作等。该艇改造面临的主要难度是原艇动力弱，船头线型不合理，船舶艏部倾斜严重等。针对原船这些难题，需要重新设计船艏部线型，改变船舶重量和船舶重心。通过实船测量以及相关方案的优化，最终明确改建的主要内容是改善船舶艏部线型，重新制作船舶艏部；原供水舱改为船员房间，原船员房间改造成集中会议室；将船舶上层建筑改为铝合金材质，降低船舶重心，增加船舶稳性。

1 交通艇改建设计要点

1.1 改造设计图纸文件编制及改造依据

《内河船舶法定检验技术规则》(2011)、《钢质内河船舶建造规范》(2009)及2012修改通报、中国造船质量标准CSQS(2006)。

1.2 船体设计要点

1.2.1 改建船舶主要要素对比

改建船舶主要要素对比见表1，改建船舶总布置图如图1所示。

图1 总布置图

表1 改建前后船舶主要要素对比表

1.2.2 稳性

根据《内河船舶法定检验技术规则》(2011)校核稳性。

1.2.3 救生消防

根据《内河船舶法定检验技术规则》(2011)配备救生消防设备。

1.2.4 舱室

1.2.4.1 隔热

所有阳光照射到有内装要求的部位的钢质外围壁及甲板内壁敷50 mm自熄泡沫板。

1.2.4.2 敷料及地面

主甲板餐厅、厨房、厨房内储藏室、卫生间钢丝网水泥底层填料地面找平后铺薄型防滑地砖；驾驶甲板驾驶室、内走道上铺地板；舱底船员室、内走道铺地板；空调机室地板为防滑甲板漆。

1.2.4.3 天花板及围壁

(1)主甲板上舱室天花板净高为1 800 mm，下沉区域天花板净高为 2 200 mm，驾驶甲板室天 花板净高为2 000 mm。

(2)会议室、餐厅、厨房、居住舱室及内走道的围壁及天花衬板选用阻燃防火板，其构架与其产品配制组装。

(3)厨房、卫生间的墙面围壁采用轻型不锈钢复合围壁板。

1.3 船舶轮机设计要点

轮机系统改造为局部调整。机舱内部主要设备不变动，轴系也不改动；压载管路、生活管路、透气管需要调整；主甲板上增加1台中央空调等。

1.3.1 拆除项目

(1)拆除原船上CO2灭火系统，包括机舱内的CO2喷头。

(2)拆除对外供水系统，包括机舱内的对外消防泵、对外消防泵启动器以及一些管道。

(3)拆除机舱以外的取暖管道以及一些附件。

(4)拆装驾驶室内主机、齿轮箱、舵机等操纵仪表及连接管线，待驾驶室改建好后重新布置安装。

(5)拆装船首储藏舱内的通风机，等船首储藏舱改建好后,如风机完好继续安装使用。

1.3.2 增加项目

(1)在甲板上增加1间中央空调室。中央空调服务于驾驶室、会议室、餐厅和船员室，根据房间总面积92.57 m2，选用ML(R)35I模块式冷(热)水机组空调，其制冷量约35 kW,制热量约38.5 kW，压缩机功率约11 kW。

(2)在机舱增加1台空调冷却水泵,型号为40CBZ-30。

1.3.3 局部改变项目

(1)由于卫生间和厨房位置调整，所以生活用水管系重新需要布置。

(2)由于本船舱室重新调整，舱底及消防管系需重新布置，原有的舱底消防压载总用泵不变。

(3)本船舱室重新调整，注入、测深系统需重新布置。

1.4 电气设计要点

本船电气系统根据船体改建总布置图和船东改建委托书的要求，对照内河的规范和法规进行改建，增加AIS等。

1.4.1 拆除项目

(1)可以拆除原有的火灾报警系统。

(2)因为中央空调取代了原有的分体式空调，原有的空调取消。此外取消为原有空调供电的空调分电箱。

1.4.2 增加项目

(1)根据船体总布置图，相应增加底部舱室的照明。

(2)根据轮机增加的空调设备和水泵等设备，在配电板或电力分电箱上增加供电分路。

(3)因为总布置图的变化，电力布置、照明布置、通信和报警设备布置、无线电航行设备布置均需重新调整。此外主干电缆的走向也重新调整。

(4)根据内河法规，增加AIS系统。

2 组织施工

组织施工是项目工作的重要部分。合理高效的施工组织能够缩短项目建造时间，提高项目利润。组织施工时，应通过细致列项，找出改建工程主要内容；通过分析改建工作主要内容编制改建计划。改建计划应该包括施工的总体方案、大节点计划、劳动力组织策划、质量控制以及关键部位施工工艺要求。

2.1 改建项目施工总体方案

改造项目施工总体方案如图2所示。

图2 改造项目施工总体方案

2.2 改建项目施工大节点计划

改建项目施工大节点计划见表2。

表2 33.6 m交通艇施工大节点计划

2.3 劳动力组织策划

(1)原船上层建筑割除、原首部分段割除、新船部首部分段制作安装等工作需要钢结构施工人员约9人。

(2)铝合金上层建筑分段制作安装，需要专业铝合金施工人员5人。

(3)上层建筑内饰装修需要专业内装施工人员10人。

(4)需要喷砂施工人员8人。

(5)需要油漆施工人员5人。

(6)需要专业电气施工人员4人。

(7)需要现场船体、轮机、电气、内装、涂装工程师2人。

2.4 改建项目施工主要工艺

2.4.1 船首分段制作工艺

船首分段制作采用分段正造法制作。以55号肋位面为基面上胎架制作，焊接按照焊接规格表的要求施工，分段脱胎前进行分段结构报检，合格后分段整体进入喷砂房喷砂涂装油漆。

2.4.2 铝合金上层建筑分段制作工艺

分段制作采用分段正造法制作。以主甲板平面为基面上胎架制作，焊接采用MIG及TIG焊接法，焊接根据焊接规格表要求施工，分段脱胎前进行分段结构报检。

2.4.2.1 铝合金焊接工艺

2.4.2.1.1 焊接前准备

(1)除去油、脂、水、污物，对重污染的情况可采用化学清洗的方法。

(2)焊前可用不锈钢丝刷、氧化铝砂纸打磨。

(3)焊接区域外表面可适当予以保护(防飞溅)。

(4)焊接施工区域应遮风挡雨。

(5)输气管道可考虑加热装置。

(6)低温情况下要考虑预热。

2.4.2.1.2 铝合金的焊接衬垫

(1)尽量避免使用永久性衬垫。

(2)当使用永久性衬垫时，衬垫本身也应与结构一样清洁。

(3)要尽可能在背面用角焊缝封底，以防潮湿积聚引起腐蚀。

(4)当采用临时衬垫时，最好采用不锈钢材质，不排除铝、陶瓷、普通钢材作为临时衬垫。

(5)避免使用铜垫。

2.4.2.1.3 铝合金的装配与固定

(1)避免强力安装，保证装配精度，减少间隙。

(2)以中心面对准或以某一面对准，避免错位。

(3)根据具体情况采用合适的工夹具、点固焊和定位板。

(4)定位焊的质量应与结构焊接相同。

(5)点固焊的数量应适当，并有一定的长度。

(6)应尽量减少定位板的使用。

(7)使用定位板宜有一定的方向变化。

(8)去除定位板不能用锤击法强力打掉(宜采用切割打磨的方法)。

2.4.2.1.4 铝合金焊接顺序

(1)密集性多条焊缝：从中心逐渐向四周。

(2)先焊船体内侧，再焊外侧，以中心到两边。

(3)尽量少留坡口间隙。

(4)尽量减少焊缝的焊道数量。

(5)采用高密度能量、快速焊接的方法。

(6)长焊缝采用分中对称焊或分步退焊法。

2.4.2.1.5 铝合金焊接注意点

(1)焊接预热一般是不需要的，以避免产生热裂纹。

(2)道间温度不超过60 ℃。

(3)采用引弧板和熄弧板，即使中断后再焊接也可考虑在焊缝上用引、熄弧板。

(4)采用间断焊时要注意填满弧坑。

(5)挖孔焊时，要注意孔开得大些，以免保护不到位，产生缺陷。

(6)若镁合金含量小于3%，对热处理后的焊缝产生腐蚀裂纹的敏感性较大。

2.4.2.1.6 焊后检查

(1)外观检查可借助3至5倍的放大镜。

(2)不允许裂纹、夹钨、未填满、表面气孔、过烧、焊瘤等存在。

(3)表面形状和焊脚尺寸满足要求。

(4)咬边的长度不得小于3 mm，若长度大于3 mm，则咬边的深度不大于0.5 mm。咬边连续长度不超过100 mm。

(5)无损检测的方法需要事先得到接受。

(6)对接焊用超声波或射线检查。

(7)角接缝用渗透检查。

2.4.2.2 铝合金与钢板连接要求

铝合金与钢板之间采用铝钢过度接头进行焊接，过度接头焊接要求根据厂家要求施工。钢铝爆炸成形接头的典型应用如图3所示。

图3 钢铝爆炸成形接头的典型应用

钢铝转换接头焊接时注意事项：

(1)接合部(SS/Ag界面)应避免200 ℃×30 min以上的加热。

(2)应采取先焊熔点低的铝侧，再焊不锈钢侧的焊接顺序。因为铝导热性好，先焊铝侧，可使整个过渡接头焊接时散热加快，降低临界温度。

(3)必要时铝侧要进行焊前预热。一般情况下，焊接铝时要进行200 ℃预热。为避免200 ℃×30 min以上的加热，最好进行80 ℃预热。

(4)为了避免接合部(SS/Ag)200 ℃×30 min以上的加热，层间温度要控制在80 ℃，焊接电流不能过大，且在焊接过程中不断向包裹在接头部位的湿棉布浇水，降低接头部位的温度。

(5)贴在钢铝转换接头外围的温度标签，焊接完成前绝不能除去。

(6)焊接后，对温度标签的色变进行确认。

3 结语

33.6 m交通艇改造过程中发现铝合金船体制作难度比钢质船体要大，铝合金焊接比较容易变形，控制焊接变形是铝合金船体制作的要点。同时铝合金与钢质船体之间的焊接通过钢铝爆炸成形接头是比较成功的方案，焊接质量较高，焊接难度小。

33.6 m交通艇通过降低船重，改变船首线型，改正原供水船的不足。经实船试验证明，试航性能良好，达到改建要求。

[1] 中国船级社.内河船舶法定检验技术规则[M].北京: 人民交通出版社,2011.

[2] 中国船级社.钢质内河船舶建造规范[M].北京:人民交通出版社,2009.

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[7] 王承权，夏炳仁.铝合金上层建筑与钢主船体的新型焊接过渡接头[J].船舶工程, 1999(4)：26-28，34.

[8] 毛秋水.舰船用铝-铝-钢复合材料焊接性能研究[D].镇江：江苏科技大学, 2010.

2016-04-23

余仁伟(1981—)，男，工程师，从事船舶建造及船舶维修工作。

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