造船企業(yè)船體建造精度控制技術(shù)淺析

王旨

摘 要：近幾年船舶市場(chǎng)不景氣，控制成本輸出同時(shí)使企業(yè)效益最大化成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的法寶之一，而船舶精度控制技術(shù)在這方面起到了舉足輕重的作用，因?yàn)樗粌H能縮短船舶建造周期同時(shí)降低成本，并且能提高船舶質(zhì)量，在船舶建造中起到了重要的地位。本文介紹了船舶建造精度控制技術(shù)的意義以及船體建造精度控制的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，并結(jié)合船廠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出了有效的精度控制方法。

關(guān)鍵詞：控制成本輸出；精度控制技術(shù)；意義；方法

1 概 述

船體建造精度控制技術(shù)以船體建造精度標(biāo)準(zhǔn)為基本衡量準(zhǔn)則，通過利用現(xiàn)代科學(xué)管理技術(shù)手段，對(duì)船舶建造過程中的尺寸精度控制，以此來不斷健全精度控制體系、建立精度管理體制、完善精度檢測(cè)手段和方法并提出精度控制目標(biāo)及其計(jì)劃等。

2 國(guó)內(nèi)外造船精度控制技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)從20世紀(jì)70年代初期開始就進(jìn)行研究與實(shí)踐船體建造精度控制技術(shù)，在國(guó)內(nèi)各大中型船廠逐步地取得了一些成果和寶貴的經(jīng)驗(yàn)，甚至有的船廠已做到了在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段將精度控制信息反映到工作圖上，來凸顯精度管理與控制的目的。通過將船體建造精度控制的原則、補(bǔ)償量以及其它各種信息反映到船體放樣的零件上，實(shí)現(xiàn)所有零部件和分段的精度控制。隨著造船企業(yè)模式的轉(zhuǎn)型改革升級(jí)，即 “殼舾涂一體化”造船新方法新理論的實(shí)踐應(yīng)用，船體建造精度控制技術(shù)在造船領(lǐng)域變得越來越重要。國(guó)外較先進(jìn)的造船國(guó)家，如日本、韓國(guó)以及歐美國(guó)家等在船舶精度控制技術(shù)方面均已形成一整套基本模式，定期針對(duì)生產(chǎn)任務(wù)和產(chǎn)品特點(diǎn)，制定并完善精度控制技術(shù)和管理方案。以日本為典型代表的先進(jìn)造船國(guó)家不斷創(chuàng)新推動(dòng)建造過程的機(jī)械化和自動(dòng)化以及施工工藝的優(yōu)化，以此提高精度控制技術(shù)來占取市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力份額。尤其是日本造船企業(yè)在建造一些難度較高、技術(shù)要求苛刻的船舶過程中已經(jīng)積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，他們已經(jīng)在下料、加工、分段建造、分段總裝等方面均實(shí)現(xiàn)了全方位無余量（均以補(bǔ)償量的形式代替余量）。為了保證加工精度，幾乎所有板材均由數(shù)控切割機(jī)（NC）進(jìn)行下料，可以有效提高整體精度和加工速度，同時(shí)各種精度信息如板材裝配理論線、板材對(duì)合線和各類檢驗(yàn)線等都可以由數(shù)控機(jī)畫線功能完成。為了能夠更好地實(shí)施船舶建造精度控制技術(shù)，他們從船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段開始就準(zhǔn)確標(biāo)注余量信息，確保補(bǔ)償量的合理分布，使船體建造整個(gè)過程處于精度控制技術(shù)的“監(jiān)督”狀態(tài)中。由此促進(jìn)造船業(yè)的不斷發(fā)展與變革。

3 精度控制技術(shù)研究與應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義

（1）船舶精度控制技術(shù)保證船體建造主尺寸和其他參數(shù)的誤差在允許范圍內(nèi)，從而保證了船舶的最初設(shè)計(jì)性能和安全，保護(hù)了船東的利益，提高了造船企業(yè)的知名度和競(jìng)爭(zhēng)力。

（2）船舶精度控制技術(shù)最大限度地提高了鋼材的利用率并減少了施工隊(duì)伍在裝配過程的修整量，從而降低了人力和材料成本同時(shí)提高了勞動(dòng)效率。

（3）由于減少了修割和返修量，降低了能源消耗并減少了環(huán)境污染。

（4）船舶精度控制技術(shù)有利于造船企業(yè)拓寬船舶市場(chǎng)的開發(fā)，如大型或超大型船舶建造、海洋工程平臺(tái)等項(xiàng)目。在這個(gè)船舶行業(yè)市場(chǎng)低迷激蕩的時(shí)期，高附加值船舶的修理與建造可以使企業(yè)在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中保有一席之地。

4 施工原則及要求

為控制精度，船體建造過程中需始終按照如下要求進(jìn)行。

（1）電腦放樣線型需光順。

（2）施工過程中裝配必須嚴(yán)格按照船體理論線進(jìn)行，避免由此造成的錯(cuò)位現(xiàn)象。

（3）對(duì)接板板厚差大于等于4mm的須進(jìn)行板厚過渡。

（4）開設(shè)坡口及焊接規(guī)格要求應(yīng)按照本單位的WPS執(zhí)行。為防止分段整體變形，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)，合理安排焊接順序。

（5）板材收縮余量按照1‰放置，分段之間對(duì)接縫放50mm余量。

（6）所有結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行焊后退火，控制焊接變形和消除應(yīng)力。

（7）為了保證分段之間對(duì)接處的平直度，必要時(shí)加梁固定，避免合攏時(shí)產(chǎn)生大的應(yīng)力集中和變形。

（8）可根據(jù)具體分段的具體情況進(jìn)行預(yù)舾裝。

（9）利用激光儀的配合，保證胎架的制作必須在同一水平面。

5 精度控制要點(diǎn)分析

在船體分段的制造過程中，精度控制的難點(diǎn)之一就是變形問題，如何導(dǎo)致變形，究其原因，概括如下：

（1）立體分段內(nèi)部的焊接應(yīng)力無法充分得到釋放進(jìn)而引起變形。因?yàn)樵诜侄谓ㄔ爝^程中焊接應(yīng)力無法及時(shí)得到釋放會(huì)導(dǎo)致脫胎時(shí)甲板或平臺(tái)面的變形。

（2）施工工藝不合理。

（3）施工人員素質(zhì)良莠不齊，不能完全按照施工工藝進(jìn)行裝配和焊接操作，分段內(nèi)應(yīng)力累積增加，當(dāng)達(dá)到一定程度，由于不能及時(shí)釋放導(dǎo)致其變形。

（4）火工矯正量過大。在分段制造過程中及完工后，一般進(jìn)行火工矯正，以消除應(yīng)力及控制變形。如果火工的矯正量過大，從而引起收縮量增多，導(dǎo)致產(chǎn)生收縮變形。

6 防變形措施

立體分段在建造過程中產(chǎn)生的變形是不可避免的，如何控制其變形在允許范圍內(nèi)或消除變形，通過采取合理的措施能夠有效預(yù)防變形。為控制分段的精度，在分段建造過程中，船廠采取了一系列措施，并取得了較好的效果，下面就這些措施的具體執(zhí)行情況進(jìn)行分析。

（1）胎架的精度控制。胎架是分段建造的基礎(chǔ)，尤其是對(duì)具有拋、昂勢(shì)以及防反變形胎架的測(cè)量，是建造過程的重點(diǎn)之一。為保證分段的精度，我們應(yīng)該對(duì)每一個(gè)立體分段都制定了具體的胎架制作要求，并要求每個(gè)胎架立柱的誤差控制在2mm范圍內(nèi)。

（2）在施工過程中，尤其在外板上結(jié)構(gòu)以及外板對(duì)接縫焊接后，及時(shí)進(jìn)行退火處理，以消除應(yīng)力，避免脫胎架時(shí)甲板面或平臺(tái)面產(chǎn)生較大的變形。

（3）在施工過程中進(jìn)行精度測(cè)量。分段安裝精度的測(cè)量，應(yīng)始終貫穿在分段安裝的過程中，包括構(gòu)件的裝配線是否準(zhǔn)確，尤其是構(gòu)件理論線的正確性容易忽視。并且在分段裝配完畢并進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量合格后，才允許進(jìn)入下道工序的施工，堅(jiān)決避免前一工序的錯(cuò)誤帶入到下一工序而造成誤差累積。

（4）在分段之間對(duì)接處加梁固定，以保證其尺寸平直度，避免合攏時(shí)產(chǎn)生大的變形。

（5）控制焊接變形量。盡量采用高效的焊接技術(shù)，嚴(yán)格按照合理的焊接工藝的要求進(jìn)行焊接，提高焊縫質(zhì)量，減少焊縫返修量。同時(shí)在焊接時(shí)嚴(yán)格按照焊接規(guī)格表進(jìn)行，避免焊腳過大或過小。

（6）分段吊運(yùn)及翻身過程中，為防止發(fā)生變形也要對(duì)分段采取臨時(shí)加強(qiáng)措施，特別對(duì)于尺寸較大而剛性較差的分段，應(yīng)加裝臨時(shí)扶強(qiáng)材。

（7）其他輔助手段。適當(dāng)運(yùn)用剛性固定的輔助措施，剛性固定方法是船廠施工中常用的一種控制變形的手段，例如在甲板面和平臺(tái)面以及外板的焊接過程中，采用長(zhǎng)馬板騎縫，在高腹板構(gòu)架焊接前用型材拉撐固定等，這些措施均有利于減少焊接角變形。

（8）加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)。船體建造的具體操作者是精度管理工作的關(guān)鍵，要提高職工對(duì)精度控制的重視程度，加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，提高人員素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，特別是對(duì)船廠的外包工人的技術(shù)培訓(xùn)和管理。因?yàn)橥獍と说娜藛T流動(dòng)性較大，但他們是造船企業(yè)船體建造的主力軍，所以需要長(zhǎng)期堅(jiān)持不懈地對(duì)他們進(jìn)行培訓(xùn)與管理，使他們了解精度控制的重要性，讓他們掌握具體操作工藝，把精度控制落實(shí)到每個(gè)人的具體操作實(shí)踐和細(xì)節(jié)中，從而形成一個(gè)完整的體系。

7 結(jié)語(yǔ)

造船技術(shù)中最重要的一項(xiàng)技術(shù)就是船體建造精度控制技術(shù)。船體建造精度控制技術(shù)的核心內(nèi)容是精度控制，而船體精度控制的難點(diǎn)之一是分段變形問題。通過船廠的實(shí)踐，作者認(rèn)為在船體分段預(yù)制過程中所采取的防變形措施總體來說是比較成功的，對(duì)工程的順利進(jìn)行和質(zhì)量的保證等方面起到了積極作用。但是對(duì)于能夠成功地靈活應(yīng)用船體建造精度控制技術(shù)，需要較長(zhǎng)的時(shí)間并且是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。

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