81 600 DWT 散货船下舷侧舭部圆弧变形的控制

张登宇，阮 磊

（舟山中远海运重工有限公司，舟山 316131）

1 前言

船体是钢板和型材骨架组成的长箱型结构，下舷侧分段是其重要组成部分。船舶平行中体区域下舷侧分段舭部多为规则圆弧状，承担着外底板和舷侧外板的过渡功能，舭部圆弧处装有舭龙骨，起横向减摇作用。在船体总组和合拢过程中，舭部圆弧对位是否良好直接影响合拢精度、油漆完好、报验节点、船台周期。如何提高舭部圆弧对位精度，减少对油漆的破坏，提高生产效率，对下舷侧舭部圆弧错位成因的研究显得尤为重要。

我司建造的81 600 DWT 散货首制船“爱琴海”在合拢定位时发现，624 分段和625 分段舭部圆弧对接错位严重，最大偏差量达到25 mm，如图1 所示。

图1 舭部圆弧错位情况

舭部圆弧外板为整板辊压成形的圆弧型结构，考虑到美观效果，错位后不能开刀调整，一般选择直接装配，靠装配拉顺舭部圆弧。调整错位时，因应力向两边延伸，往往会出现纵向硬折角或者横向瘪圆状，调整效果达不到装配精度要求，调整难度很大。现场大多采用打断内部纵骨或者横向骨架，采用加长排方式调整，如果调整效果不理想，最终只能挖补舭部换板，浪费大量工时，增加建造成本，影响船台合拢周期。

2 下舷侧舭部圆弧对位错位的应对措施

2.1 主要措施

（1）弧形板加工阶段的校正，控制变形；

（2）分段制作过程中，中间阶段的定位尺寸、测量方法的改进和控制，加强材的设置；

（3）借助IN-ANALY 分析软件，进行完工数据和模拟搭载数据的分析对比，对相应的超差点提前整改；

（4）焊接顺序、热工作业的控制；

（5）分段在门架上搁置变形、搭载墩子摆放位置的改进、总组/搭载定位尺寸的控制。

2.2 下料及加工阶段的精度控制

（1）技术部门提供切割指令，拷入软盘，作为控制信息输入到数控自动切割机；切割前试机，切割同等板厚试板，符合切割精度标准后开始切割，下料后检查长、宽、对角线，公差要求±1 mm，保证其外形尺寸；

（2）此系列船舭部不是规则的圆弧线型，每个分段线型均不一致，存在两个方向的曲度。为此先用冷弯机械加工出一个方向的曲度（该方向曲度较大），再用水火弯板法加工出另一方向的曲度；水火弯板时加热线的位置、疏密、长短对板材成型效果影响极大，注意加热线不可跨越构件横剖面的中和轴；加工完用活络三角样板检查加工弧度是否满足要求，根据计算机提供的样板型值表在坐标钢平台上进行样板的调节，舭列板与样板靠紧后间隙小于2 mm，不贴合的要继续校正直至满足要求，如图2；

图2 活络曲线样板检查加工弧度

（3）满足要求的圆弧板不能随意叠压，防止受外力挤压使圆弧型值发生变化，应放置于专用工装托架上。

2.3 制作中的过程控制

（1）舭部圆弧集中在平行中体区域，为了减少脚手架搭设量，同时避免二次翻身，采用正造法制作；

（2）舭部圆弧板为片状结构，单独散装贴合在肋板框架上。分段装配时，以外底板为基准建造，多数情况下往往目光聚焦于双层底和三角仓组件上，而忽略了内部肋板框架的定位控制，导致肋板框架定位偏差大；舭列板贴装上去后，由于肋板框架本身的型值已经偏差，而分段完工只注重于外围大合拢缝区域的数据控制，所以圆弧纵向框架之间经常有硬折角情况发生，影响整个舭部线型的光顺，所以对肋板框架的定位过程要进行控制；

① 以水平基准点,定位双层底组件，重点是控制分段首尾两端11 900 mm纵壁和内底板交点(三心对中)的水平，调整到±2 mm。这两点是整个分段定位的灵魂，一定要保证；同时，测量框架下口舭列板和外底板对接缝处的水平，接缝位置承上启下，保证圆弧下口线型；定位完成后把上胎板和胎架有效封胎，防止变动，之后吊装肋板框架；

② 以三心对中点为定位基点，检查肋板定位测量点的高度和半宽。此点是肋板过焊孔两边延长线的交点，舭列板是整板，中间无拼接，只需测首尾两道框架即可；为了补偿焊接收缩和变形，框架定位一般做成0～5 mm 的正公差，如图3 所示，△B 取值为5 mm、△H 取值为3 mm；

图3 肋板框架定位

③ 贴装舭列板，前后两头和外底板平齐，保证没有端差；同时左右方向和肋板框架光顺贴合，间隙小于3 mm；

④ 肋板框架和舭部圆弧板定位好后，需在下方相应位置打好支撑，防止上面三角舱组立件定位时框架发生下沉，导致舭部圆弧精度超差。

（3）内部加强安装。舭列板定位好之后，若舭部强框架距离合拢口较远，一般远离1.5 m 以上时，可在合拢口里侧约300 mm 处加设保型模板。保型模板为圆弧型扁铁构件，其外侧线性与舭部圆弧板内侧理论圆弧线性一致，增加舭部圆弧板刚性；保型模板采用数控下料，外形精度较高，装配过程中不许随意修割，装焊后永久保留，减少辅助性装、焊、磨工作量；

（4）舭部圆弧精度测量。测量、分析基准为11 900 纵壁上端面三心对中位置，要求分析基准点的偏差小于2 mm；因为圆弧存在两个方向的线型，宽度方向Y 值和高度方向Z 值互相影响，若采用捕捉最近点的传统取点方法，即在IN-ANALY 软件上根据实测数据用眼睛瞄取方式选择最靠近模型的点，取值难度大，不能准确的反映圆弧精度状态，因而采用如下新的检测方法：

① 焊前测量时，从基准点向下画出500、800、1 100、1 400 以及距中15 000 共5 个控制点（见图4），测量时保证取点位置准确；

图4 基准点选点位置

② 量取外板第一根型材和边底第一根型材之间的弧长，对每个测量点进行复查，检查圆弧总长，确认无误后做好样冲标记，保留到焊后阶段；

③ 采集以上五个固定点的三维数据进行分析，利用IN-ANALY 分析软件的捕捉任意点功能。把1～4 号点的Z 值修正到零，即在圆弧模型光顺型线上选取与实测数据高度有相同的Z 值的理论点和实测点绑定连接；把5 号点的Y 值修正到零，即在圆弧模型光顺型线上选取与实测数据高度有相同的Y 值的理论点和实测点绑定连接，然后分析1～4 号点的Y 值和5 号点的Z 值，最终其相对应的Y 和Z 数值反映的就是圆弧的真实状态；圆弧三维型值公差±5 mm,若不满足要求需重新定位直到符合标准，经现场检查确认后方可焊接；

④ 对每个分段圆弧位置误差进行数据统计管理，对接分段的同一点不容许出现超过5 mm 的反向偏差；对接分段还在焊前阶段的，对比已完工分段调整正在制作分段，按照同一偏差方向进行调整，5 mm 之内的可不用调整。

2.4 变形控制

（1）内部结构焊接。焊接应遵循正确的焊接顺序，如图5 所示：先焊自由构件，后焊约束构件；先焊主要构件或部件，后焊次要构件或部件；先焊接的构件或部件不能对其他焊接部位形成强大的刚性约束；构件中同时存在对接焊缝与角焊缝时，应先焊对接焊缝，后焊角焊缝；每条焊缝焊接时，尽量保持其一端能自由收缩；当采用手工焊接时，焊缝长度＞2 000 mm 时应采用分中逐步退焊法焊接；分段构架焊接时，焊工应成双数由中间向四周分散焊接，把焊接变形对圆弧的影响控制在最小；

图5 舭部结构焊接顺序

（2）舭部圆弧外板焊后，禁止堆焊、火工、修割等热工作业，不得不产生热工作业的，需要通过报验后跟踪复测的方式监控圆弧状态，如变化较大超过标准要求，需在涂装前重新进行精度测量并返工调整，直到满足精度要求；

（3）分段下胎搁置在门架上，让横向强框架落在门架上受力。不允许落位非强框架的位置上，避免随着时间推移，舭部非强框架位置受力集中，导致弹性变形最终转变成不可逆的塑形变形；根据分段重心在分段驳运图中对门架摆放位置进行定置标识，现场按工艺图纸施工。

2.5 总组/搭载定位尺寸的精度控制

（1）船台搭载时，因船台斜度，分段首部首先会与墩子接触，首部落墩区域墩子上的坞墩斜木要先去掉，以降低首部墩子高度，避免圆弧外边底触碰坞墩导致受力变形；

（2）总组/搭载时支撑墩是点状受力，要坐落在强框架上；铺垫在分段外底板下的坞墩斜木高度不能超过300 mm,保证分段四角均匀受力；分段调整水平后，用打墩器把坞墩斜木打紧，防止分段下沉；

（3）按照分段完工后的数据进行定位，保证定位的关键控制节点和分段制作定位基准相互统一，偏差一致，不能出现反向偏差导致圆弧对接偏差量放大。简单的说，就是以基准线为定位基准，基准线由分段完工后勘画，并流转到搭载使用，基准线精度标准为±2 mm，满足舭部圆弧定位要求；

（4）分段定位前，根据分段完工数据进行模拟搭载，出具定位数据报告，实际按照模拟搭载数据进行调整和定位，定位状态尽量贴合分析数据，最大限度减少错位；

（5）分段搭载报验测量时，注意让坞墩受力稳定后再行测量和封焊，吊车吊钩和钢丝绳应处于松弛状态，防止吊车松钩后分段产生新的位移变化；封焊的原则是保证分段不倒不动，既保证分段搭载合拢安全又保证分段原有的精度数据状态。

3 总组和搭载阶段的合拢效果

经过以上工序的工艺技术改进，分段完工阶段舭部圆弧精度数据达到了精度要求，全船20 个下舷侧分段，总组/搭载定位时其舭部错位全部在5 mm 之内，大部分圆弧对接达到0 mm 无错位状态，纵向硬折角和横向瘪圆的问题全部消除，实现了预期目标，得到了船东肯定。

4 结束语

本文对船舶建造中的舭部圆弧精度难点进行了攻关，取得良好效果，减少了错位，未发生换板，降低了动能和油漆消耗，提高了效率，减少了人工，降低了生产成本，提高了质量。精度管理在其中发挥着重要的作用，有效降低造船成本，促进企业迈向高质量发展。