液化乙烯船典型鞍座精度控制

张新波

摘 要：本文以我司36 000 m3液化乙烯船为研究目标船，通过对鞍座补偿量加放技术、鞍座精度测量技术、鞍座现场建造精度控制等3个方面进行研究，系统性的介绍了液化乙烯船鞍座的精度管理与过程控制技术与方法。

关键词：鞍座；精度；管理

中图分类号：U671.16 文献标识码：A

Precision Control for Typical Saddle of Liquefied Ethylene Ship

ZHANG Xinbo

（ Yangzhou Dayang Shipbuilding Co.， Ltd. Yangzhou 225107 ）

Abstract： This paper expounds the precision management and process control techniques of saddle for the 36000 cubic meters liquefied ethylene ship， including the amount of compensation to be set for the saddle， saddle precision measurement technology and saddle manufacture accuracy control.

Key words： Saddle； Accuracy； Management

1 前言

液化乙烯船要求船舶使用寿命40年以上，由于该类船的船体结构相当复杂，并且主体构件较薄，所以对船体的结构疲劳强度提出了极高的要求，且在下料、加工、装配、焊接、运输等过程中和常规船舶相比更容易产生变形。与此同时，液化乙烯液罐、燃料灌、液货系统的安装要求较高，特别是液货舱区域的结构精度关系到货舱围护系统的质量。液罐外包裹的绝缘材料对货舱内表面的舱室尺寸和结构的平整度的要求非常高，因此该类船舶建造的精度控制要求也非常高。对于大直径、长跨度的鞍座，支撑着整个液罐，对其进行精度控制的研究显得尤为重要。

2 船舶简介

本文以德国船东公司承建的36 000 m3液化乙烯船为目标船型，其为单桨带首楼的全冷冻/半压缩的液化乙烯气体运输船，具体性能参数见表1。

36 000 m3液化乙烯船有3个液罐货舱，液罐为三联式，在船长方向共设置了6个液罐鞍座，见图1。

鞍座结构，依照分段划分为双层底部分和舷侧部分。他们主要由三部分结构构成：和液罐接触的鞍座面板；鞍座腹板；鞍座的支撑肘板。

3 鞍座補偿量加放

考虑到液罐安装的精度要求，全船鞍座的面板均为船坞散装件，腹板为分段阶段安装，并且腹板与面板的连接处加放了50 mm的余量，鞍座肘板上边缘同样加放50 mm的余量。

鞍座补偿量需按照船舶生产七个制造级分别计算，并于与精度控制阶段相对应，其计算方法参考《船体工艺手册》及焊接经验公式：

（1）焊缝纵向焊接收缩量

焊缝的纵向收缩量按下式计算：

（1）

（2）

式中：Δ——焊缝的纵向收缩量，cm；

Δ——构件截面的单位纵向收缩量，cm；

l ——焊缝长度，cm；

F——构件横截面面积，cm2；

V——焊缝的纵向收缩单位体积，cm3。

（对单条焊缝） （3）

（对双面单层角焊缝的T形梁）（4）

（5）

式中：qn——线能量，cal/cm；

η——焊接电弧的热利用系数；

q——焊接电弧的有效热功率，cal/s；

V——焊接速度，cm/s。

（2）焊缝横向焊接收缩量计算

焊缝的横向收缩量，按下式计算：

Δb=1.01e0.046 4δ （对对接焊缝） （6）

Δb=-0.001 7δ2+0.023δ+0.843 3（对角接焊缝）（7）

式中：Δb——焊缝横向收缩量，mm；

δ——焊接件板厚，cm；

e=2.718 281 828。

例：以鞍座焊缝纵向焊接收缩量计算为例，货舱区域肋距700 mm，板厚10 mm，焊接电流400 A，电压30 V，焊接电弧的热利用系数η= 0.8，焊接速度0.12cm/s。代入上述公式得：

线能量 = 1.92x104 cal/cm

纵向收缩单位体积V1= 3.6 x 10-6qn=6.912x10-2cm3

构件横截面积F=70 cm2

单位纵向收缩量 =0.987x10-3

则每档肋距焊缝纵向收缩量Δl = 0.987x10-3 x700 = 0.69 mm；

因此，根据计算结果：鞍座角焊缝纵向按0.7mm/LS加放；鞍座腹板在分段接缝处加放13 mm焊接收缩量；鞍座腹板与中纵桁连接处不加放焊接收缩量；鞍座腹板与货舱内地板连接处不加放焊接收缩量；鞍座面板在分段接缝处加放13 mm焊接收缩量；肘板和内地板接缝处以及于腹板的接缝处均不加放焊接收缩量。

4 鞍座精度测量技术

随着测量技术的发展，一些数字化测量工具逐渐被应用到造船工业之中，包括：激光干涉仪、全站仪等。表2为鞍座在各个施工阶段的精度测量方法.

5 鞍座现场建造精度控制

考虑液罐安装的精度要求，鞍座的腹板及肘板在分段阶段安装，因此需重点控制安装尺寸。总组或搭载过程中，重点控制鞍座间距及鞍座腹板横截面同曲度。endprint

5.1双层底鞍座精度控制

（1）确认鞍座腹板零件的平整度，如平整度不良应先火工或机械矫平；

（2）对左腹板喷墨线中心线、肘板位置线进行检查确认，对超差位置进行修正；

（3）绘制腹板下口的正作位置线，同时用作部件制作的校直线，并向上作出100 M.K 洋冲标记；

（4）肘板装配时严格控制上口端差在-2～0 mm；并用角尺保证肘板与腹板垂直度，角尺与构件间隙控制在1 mm；

（5）一侧肘板安装完成后，翻身在另一侧以中心线/靠中的第一个肘板划线为基准进行二次划线（误差1 mm内），然后重复（2）内容；

（6）肘板与面板的角焊缝按照焊接工艺施焊，肘板与腹板的角接缝焊接保留，分段阶段安装时根据装配情况进行装焊；

（7）两侧肘板装焊完成后，粉线检查腹板上、下口直线度、平直度，以及首尾端肘板上口与腹板的断差情况，对于直线度、平整度、断差不良位置进行矫正；

（8）安装面板时，需检查鞍座面板与腹板的垂直度及吻合度，间隙超差位置按照腹板线型进行矫正，注意面板与腹板间断差，面板中心线与腹板中心线重合度，焊接结束后进行火工矫正作业，保证面板的平面度；

（9）鞍座部件完工后对鞍座进行相应的加强，以保证鞍座的开口尺寸及直线度。

5.2 舷侧部位鞍座精度控制

（1）确认腹板各零件的平整度，如平整度不良应先火工或机械矫平；

根据100 M.K对鞍座各腹板构件进行拼板，根据零件校直线检验腹板拼板的平整度，同时注意腹板拼板的断差控制；

（2）拼板焊接时按照焊接工艺要求施工，完工后进行直线度及平整度确认及误差矫正工作，有效控制焊接变形；

（3）对腹板上的构架安装喷粉线精度进行检查确认，超差喷粉线进行二次划线；

（4）肘板装配时严格控制下口端差在-1～0 mm内，并用角尺保证肘板与腹板垂直度，角尺与构件间隙控制在1 mm；

（5）一侧肘板安装完成后，翻身在另一侧以靠中的第一个肘板划线为基准进行二次划线（误差1 mm内）；

（6）肘板与面板的角焊缝按照焊接工艺施焊，肘板与腹板的角接缝焊接保留，分段阶段安装时候根据装配情况进行装焊；

（7）两侧肘板装焊完成后，粉线检查腹板上、下口直线度、平直度，以及首尾端肘板下口與腹板的断差情况，对于直线度、平整度、断差不良位置进行矫正；

（8）鞍座部件完工后对鞍座进行相应的加强，以保证鞍座的开口尺寸及直线度。

6 结束语

船舶精度控制是一门综合性技术，它包含了整个造船技术以及大量的精度管理流程。船舶精度控制涉及广泛，项目管理非常复杂，其精度控制技术直接决定了产品的质量。所以船舶建造精度控制技术有着很高的研究价值，这是解决中国造船业跨越式发展的一个重要课题，也是一个需要长期研究的项目。

参考文献

[1] Watana M， Satoh K. Fundamental study on bucking of thin steel plate due to

bead-welding[J]. Journal of Japan Welding Society， 1959， 27（6）.

[2] 郭云. 船舶制造精度管理及过程控制技术探究[J]. 中国信息化，2013

（14）.

[3] 周宏，蒋志勇，马晓平.基于质量控制的船舶建造精度管理探讨[J].

造船技术，2001（6）.endprint