造船企業船體建造精度控制技術淺析

王旨

摘 要：近幾年船舶市場不景氣，控制成本輸出同時使企業效益最大化成為市場競爭力的法寶之一，而船舶精度控制技術在這方面起到了舉足輕重的作用，因為它不僅能縮短船舶建造周期同時降低成本，并且能提高船舶質量，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的意義以及船體建造精度控制的國內外現狀，并結合船廠的實踐經驗提出了有效的精度控制方法。

關鍵詞：控制成本輸出；精度控制技術；意義；方法

1 概 述

船體建造精度控制技術以船體建造精度標準為基本衡量準則，通過利用現代科學管理技術手段，對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、完善精度檢測手段和方法并提出精度控制目標及其計劃等。

2 國內外造船精度控制技術現狀

我國從20世紀70年代初期開始就進行研究與實踐船體建造精度控制技術，在國內各大中型船廠逐步地取得了一些成果和寶貴的經驗，甚至有的船廠已做到了在生產設計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、補償量以及其它各種信息反映到船體放樣的零件上，實現所有零部件和分段的精度控制。隨著造船企業模式的轉型改革升級，即 “殼舾涂一體化”造船新方法新理論的實踐應用，船體建造精度控制技術在造船領域變得越來越重要。國外較先進的造船國家，如日本、韓國以及歐美國家等在船舶精度控制技術方面均已形成一整套基本模式，定期針對生產任務和產品特點，制定并完善精度控制技術和管理方案。以日本為典型代表的先進造船國家不斷創新推動建造過程的機械化和自動化以及施工工藝的優化，以此提高精度控制技術來占取市場競爭力份額。尤其是日本造船企業在建造一些難度較高、技術要求苛刻的船舶過程中已經積累了豐富經驗，他們已經在下料、加工、分段建造、分段總裝等方面均實現了全方位無余量（均以補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控切割機（NC）進行下料，可以有效提高整體精度和加工速度，同時各種精度信息如板材裝配理論線、板材對合線和各類檢驗線等都可以由數控機畫線功能完成。為了能夠更好地實施船舶建造精度控制技術，他們從船體生產設計階段開始就準確標注余量信息，確保補償量的合理分布，使船體建造整個過程處于精度控制技術的“監督”狀態中。由此促進造船業的不斷發展與變革。

3 精度控制技術研究與應用的現實意義

（1）船舶精度控制技術保證船體建造主尺寸和其他參數的誤差在允許范圍內，從而保證了船舶的最初設計性能和安全，保護了船東的利益，提高了造船企業的知名度和競爭力。

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

（3）由于減少了修割和返修量，降低了能源消耗并減少了環境污染。

（4）船舶精度控制技術有利于造船企業拓寬船舶市場的開發，如大型或超大型船舶建造、海洋工程平臺等項目。在這個船舶行業市場低迷激蕩的時期，高附加值船舶的修理與建造可以使企業在市場的競爭中保有一席之地。

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行。

（1）電腦放樣線型需光順。

（2）施工過程中裝配必須嚴格按照船體理論線進行，避免由此造成的錯位現象。

（3）對接板板厚差大于等于4mm的須進行板厚過渡。

（4）開設坡口及焊接規格要求應按照本單位的WPS執行。為防止分段整體變形，嚴格執行焊接工藝標準，合理安排焊接順序。

（5）板材收縮余量按照1‰放置，分段之間對接縫放50mm余量。

（6）所有結構應進行焊后退火，控制焊接變形和消除應力。

（7）為了保證分段之間對接處的平直度，必要時加梁固定，避免合攏時產生大的應力集中和變形。

（8）可根據具體分段的具體情況進行預舾裝。

（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 精度控制要點分析

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

（1）立體分段內部的焊接應力無法充分得到釋放進而引起變形。因為在分段建造過程中焊接應力無法及時得到釋放會導致脫胎時甲板或平臺面的變形。

（2）施工工藝不合理。

（3）施工人員素質良莠不齊，不能完全按照施工工藝進行裝配和焊接操作，分段內應力累積增加，當達到一定程度，由于不能及時釋放導致其變形。

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

6 防變形措施

立體分段在建造過程中產生的變形是不可避免的，如何控制其變形在允許范圍內或消除變形，通過采取合理的措施能夠有效預防變形。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行情況進行分析。

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

（2）在施工過程中，尤其在外板上結構以及外板對接縫焊接后，及時進行退火處理，以消除應力，避免脫胎架時甲板面或平臺面產生較大的變形。

（3）在施工過程中進行精度測量。分段安裝精度的測量，應始終貫穿在分段安裝的過程中，包括構件的裝配線是否準確，尤其是構件理論線的正確性容易忽視。并且在分段裝配完畢并進行數據測量合格后，才允許進入下道工序的施工，堅決避免前一工序的錯誤帶入到下一工序而造成誤差累積。

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

（5）控制焊接變形量。盡量采用高效的焊接技術，嚴格按照合理的焊接工藝的要求進行焊接，提高焊縫質量，減少焊縫返修量。同時在焊接時嚴格按照焊接規格表進行，避免焊腳過大或過小。

（6）分段吊運及翻身過程中，為防止發生變形也要對分段采取臨時加強措施，特別對于尺寸較大而剛性較差的分段，應加裝臨時扶強材。

（7）其他輔助手段。適當運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面以及外板的焊接過程中，采用長馬板騎縫，在高腹板構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）加強技術培訓。船體建造的具體操作者是精度管理工作的關鍵，要提高職工對精度控制的重視程度，加強技術培訓，提高人員素質，實現可持續發展，特別是對船廠的外包工人的技術培訓和管理。因為外包工人的人員流動性較大，但他們是造船企業船體建造的主力軍，所以需要長期堅持不懈地對他們進行培訓與管理，使他們了解精度控制的重要性，讓他們掌握具體操作工藝，把精度控制落實到每個人的具體操作實踐和細節中，從而形成一個完整的體系。

7 結語

造船技術中最重要的一項技術就是船體建造精度控制技術。船體建造精度控制技術的核心內容是精度控制，而船體精度控制的難點之一是分段變形問題。通過船廠的實踐，作者認為在船體分段預制過程中所采取的防變形措施總體來說是比較成功的，對工程的順利進行和質量的保證等方面起到了積極作用。但是對于能夠成功地靈活應用船體建造精度控制技術，需要較長的時間并且是一個循序漸進的過程。

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