双相不锈钢化学品船建造快速搭载工艺研究及应用

孙德一

摘 要：为降低对龙门吊的占用时间，提升双相不锈钢化学品船建造的船台搭载效率，结合双相不锈钢化学品船的特殊施工要求，从提升分段制作精度、创新槽型舱壁加强方案等方面研究设计了一系列双相不锈钢化学品船建造的快速搭载工艺，并在实践中得到应用。实践证明，该系列工艺方案在提升搭载效率方面功效显著，可供同行们参考。

关键词：双相不锈钢；化学品船；快速搭载工艺

中图分类号：U671.8 文献标识码：A

Abstract： In order to reduce the occupation time of the gantry crane and improve the efficiency of erection during the construction of the duplex stainless steel chemical tanker， according to the special construction requirements for the duplex stainless steel chemical tanker and from the purpose of improving the block fabrication accuracy and innovating the bulkhead reinforcement scheme， a series of rapid erection processes for the duplex stainless steel chemical tanker are designed and applied. It is proved that this series of technology schemes can improve the efficiency of erection obviously.

Key words： Duplex stainless steel； Chemical ship； Rapid erection process

1 引言

化学品运输船是一种高技术、高附加值的船型，能够建造化学品船—尤其是带不锈钢液货舱的化学品船，是企业技术能力和管理水平的综合体现[1]。

双相不锈钢是指金相组织由铁素体和奥氏体两相组成的不锈钢，在其固溶组织中铁素体相和奥氏体相约各占一半。双相不锈钢将奥氏体不锈钢所具有的良好耐蚀性、塑韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度、耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。

双相不锈钢填补了普通奥氏体不锈钢如316和高合金奥氏体不锈钢之间的空白，将一般的二类化学品船可装载的化学品种类由几十种提升至几百种。目前，世界上仅有中、美、韩等少数国家掌握了双相不锈钢化学品船的建造技术[2]。

近几年国际海运一致处于低位震荡状态，海洋工程、干散货船、油轮等船舶市场一片低迷，然而双相不锈钢化学品船的新增订单却逆势而上，逐步攀升。

面对低迷的船舶市场，我司积极谋求产品转型升级发展。2016年初，公司承接了2艘13 000 DWT双相不锈钢化学品船的建造订单，由此开启了华南地区第一家建造双相不锈钢化学品船的新篇章。该船货舱区与化学品接触的界面全部采用2205双相不锈钢，其余结构仍采用常规船用碳钢材料。

2 快速搭载必要性分析

2.1 周期紧、难度大

该船建造周期非常紧，按照我司先前相近尺寸客滚船的建造经验，船台周期比计划周期要偏长。另外，该船建造难度大、工艺技术要求高，又是公司的首制船，因此为了该船能按计划如期建造，必须提前进行提升搭载效率的工艺技术方案研究。

2.2 船台吊机资源约束

该船计划搭载船位所在的2#船台仅有1台龙门吊，而且翻身能力仅有75 t，致使该船分段划分多达80多个，吊装数量多、龙门吊使用频率高；此外，在该船分段吊装搭载时还需要进行其他船舶的吊装搭载，因此龙门吊资源紧张。

2.3 客观环境需求

我司地处珠江入海口，存在多雨、空氣湿度大、盐份大和风力大等客观环境，而双相不锈钢的焊接对污染更敏感，特别是湿气、油污、油脂和水分等污染物都会影响材料的抗腐蚀性及力学性能[3]。因此，确保货舱区能够短时间内形成环段或者整体成型，是双相不锈钢的保护和施工要求。

2.4 市场需求

时下化学品船市场需求旺盛，为了能够快速形成品牌效应，抢占市场，必须要在预定周期内优质高效的完成首制船的建造工作。

3 快速搭载工艺方案设计与应用

与传统的碳钢相比，双相不锈钢在材料加工、焊接变形、材料表面保护、变形矫正等方面有着特殊的施工要求。根据这些施工要求，结合其他船舶建造搭载过程中发现的问题，我们从分段制作精度等几个方面开展了双相不锈钢化学品船建造快速搭载工艺研究与应用工作。

3.1 提升分段制作精度

分段制作精度是影响船台搭载定位效率的一个主要因素，特别是对双相不锈钢化学品船来讲，分段制作精度更为重要，主要原因如下：

（1）采用无余量下料

与碳钢不同，双相不锈钢的边缘加工全部采用冷加工即机械加工，为了提高加工效率和质量，双相不锈钢全部采用无余量下料，因此双相不锈钢焊接过程中产生的收缩量是影响材料尺寸精度的主要因素；

（2）焊接变形大

双相不锈钢相比碳钢热传导率还要小，这就不可避免地要产生较大的焊接变形，因此如何减小焊接变形是双相不锈钢焊接中必须解决的问题，这对于保证实船结构平整度尤为重要[4]；

（3）换板周期长、成本高

碳钢材料通常是采购标准规格的板材，然后在厂内自行按照实际需求尺寸套料、切割与加工。但双相不锈钢通常是直接采购成品，无需进行二次套料、切割与加工。此外，双相不锈钢大多是国外进口，因此一旦发生由于精度超出公差范围需要换板处理的话，成本和周期将很难把控。

由上述分析可知，与碳钢分段制作相比，焊接收缩和焊接变形控制是影响双相不锈钢化学品船分段制作精度的关键因素。对此，我们采取的主要措施如下：

（1）针对双相不锈钢焊接收縮问题

主要通过多次试验掌握不同焊接参数下双相不锈钢的焊接收缩量，以试验数据确定放样下料尺寸数据；此外，在实际的作业过程中，及时的进行跟踪测量与板缝间隙微调等手段，以此来确保双相不锈钢片体尺寸精度。

（2）针对双相不锈钢焊接变形问题

在拼板阶段主要采用扩大板幅、减少焊缝、放置压铁等方式；而在分段制作阶段主要通过胎架反变形、焊接顺序、焊接参数、放置压铁，以及安装保型模板等多种举措来尽可能将变形控制在允许的公差范围内。

实践证明，通过上述措施，首制船货舱区分段完工精度报验一次合格率达到了90%以上。

3.2 槽型舱壁分段的保型与快速定位

经过调研分析，影响槽型舱壁分段搭载定位效率的主要因素除分段制作精度外，分段的保型和定位准确性是两个主要因素。针对这两个因素，采取的主要措施如下：

（1）针对分段的保型问题

图1所示是调研过程中其他单位的常用方法，据工人反馈存在拆除时机早和施工强度大等问题。在此基础上，我们研究创新了一种新的槽型舱壁保型工艺方案（如图2所示），该方案优点如下：

① 保型效果好：通过在槽内安装加强保型支撑材，使整个槽型舱壁形成了一个刚性结构，可以同图1所示方式一样达到保型效果；

② 拆除难度低：该工艺方案单个加强支撑材重量约20 kg，拆除时完全不用吊机配合。而图1所示方式的加强横梁单个重量高达几百公斤，拆除难度大，且须要吊机配合；

③ 保型时间长：该工艺方案加强支撑材因长度短、重量轻，拆除后工人可以轻松搬出舱外，因此加强保型支撑材可以持续到整舱成型焊接完毕后再拆除；而图1所示加强方案则必须在甲板分段吊装前保型横梁就需要拆除，否者将非常困难吊出舱外。

（2）针对快速定位问题

主要采取在内底板上提前完成反线（距槽型舱壁理论安装线100 mm画检验线）和安装限位板。由于槽型舱壁同下部加强结构的对合性要求较高，将槽型舱壁的定位安装检验线反线工作前移至分段阶段完成，在船台搭载阶段就可以节省划线等待时间，快速检查是否定位到位，从而降低对龙门吊的占用时间。

此外，为使槽型舱壁分段能够快速落放在限定区域内，设计安装了限位板，如图3所示。该限位板一方面便于搭载时将分段快速落放在预定的区域内，降低调节移位时间；另一方面可以用作舷侧分段吊装时的防倾倒拉线固定马使用，从而减少了对双相不锈钢材料原始表面的破坏。

3.3 舷侧分段高位支撑安装前移

根据之前船舶的搭载经验，影响舷侧分段搭载效率的因素除分段制作精度外，主要是船台阶段安装高位支撑时施工难度大、吊机无效等待时间长。

为缩短船台安装高位支撑的时间，我们将一部分高位支撑的安装提前至分段制作阶段（如图4所示），这样就可以实现高空作业低处作，从而大大降低船台高位支撑安装的难度和劳动强度，缩短对吊机的占用时间，达到提升船台搭载效率的目的。

3.4 研制快速施工装置

分段在吊装定位完毕后，由于分段还未进行装焊固定，吊机仍不能脱钩，但占用时间越长，搭载效率就越低。

为使工人能够快速进行装焊固定工作，通常需要较长时间搭设脚手架，这是影响快速脱钩的一个主要因素。为缩短脚手架搭架时间，结合双相不锈钢的施工要求，我们设计了一套该船专用的快速施工装置（如图5所示）。该装置可以快速为工人创造施工条件，大大减少了船台搭载脚手架的时间。

4 结论

如上所述是我司在建造双相不锈钢化学品船首制船时，为提升船舶搭载效率研究制定的主要工艺方案。实践证明，这些工艺方案在首制船的船台搭载中发挥了积极的作用，搭载定位速度快、吊机脱钩快、脚手架搭设工作量大幅降低，整个船舶建造周期比预期缩短近1个月。

上述工艺方案可供同行们研究参考。

参考文献

[1] 陈国秋等.3000吨级不锈钢化学品船的建造及分折.第十届全国内河船舶与航运技术学术会议论文集[C]. 2006 .

[2] 化学品船的“新宠”——双相不锈钢化学品船[J].交通建设与管理， 2006（07）.

[3] 岳斌.2205 双相不锈钢的焊接工艺研究[J].化工机械.36 （1）.

[4] 杨继承.不锈钢舱化学品船焊接工艺技术研究 [D].哈尔滨工程大学， 2011.