大型液化氣船建造監(jiān)控點(diǎn)精度控制

王 彥， 薛鴻祥， 朱錦標(biāo)

(1.上海交通大學(xué) 海洋工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 200000； 2.江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 上海 201913)

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大型液化氣船建造監(jiān)控點(diǎn)精度控制

王 彥1， 薛鴻祥1， 朱錦標(biāo)2

(1.上海交通大學(xué) 海洋工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 200000； 2.江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 上海 201913)

83 000m3大型液化氣船(VeryLargeGasCarrier，VLGC)的液貨艙與船體結(jié)構(gòu)連接處建造監(jiān)控點(diǎn)較其他船型多且復(fù)雜，精度控制要求高。為了提高監(jiān)控點(diǎn)安裝精度，提升施工及精度檢測(cè)效率，通過對(duì)83 000m3VLGC建造監(jiān)控點(diǎn)的設(shè)計(jì)和施工要點(diǎn)進(jìn)行研究和總結(jié)，得到現(xiàn)行建造監(jiān)控點(diǎn)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)難點(diǎn)，并對(duì)設(shè)計(jì)方法和測(cè)量方法進(jìn)行針對(duì)性優(yōu)化，為該類型船舶的現(xiàn)場(chǎng)施工提供可靠的精度控制方法和參考數(shù)據(jù)。

建造監(jiān)控點(diǎn)；大型液化氣船；精度控制

1 建造監(jiān)控點(diǎn)設(shè)計(jì)依據(jù)及規(guī)則要求

83 000 m3大型液化氣船(Very Large Gas Carrier， VLGC)，通過內(nèi)置于貨艙區(qū)內(nèi)的TYPE-A獨(dú)立棱形液貨艙裝載低溫貨物，每個(gè)液貨艙結(jié)構(gòu)平均重量約為1 300 t。通常，由液艙內(nèi)的垂向支座、防橫搖支座、縱向限位支座和止浮裝置等限制其各向運(yùn)動(dòng)并傳遞載荷，因此，對(duì)支承座連接處的精度要求非常高[1]。本文以英國LR船級(jí)社規(guī)范為主要參考標(biāo)準(zhǔn)，以服務(wù)現(xiàn)場(chǎng)施工為目的，控制設(shè)計(jì)原始偏差，優(yōu)化節(jié)點(diǎn)測(cè)量樣板，細(xì)化節(jié)點(diǎn)詳圖。

本文設(shè)計(jì)依據(jù)除滿足英國LR船級(jí)社規(guī)范[2]外，還需滿足《散裝運(yùn)輸液化氣體船舶構(gòu)造與設(shè)備規(guī)則(IGC Code)》[3]的特殊要求，并符合英國LR船級(jí)社可接受的船廠船舶建造質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[4]，如《中國造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,CommonStructuralRulesforBulkCarrier等。根據(jù)上述規(guī)范，建造監(jiān)控點(diǎn)典型類型有3種(見圖1)，監(jiān)控點(diǎn)的允許偏差值a有以下規(guī)定：

類型1: (理論性對(duì)齊)a≤tmin/3，其中tmin=min(t1,t2)，且a≤5mm。

類型2和類型3: (中心線對(duì)齊)a≤tmin/3，其中tmin=min(t1,t2,t3)，且a≤5mm。

圖1 建造監(jiān)控點(diǎn)典型類型

2 VLGC船建造監(jiān)控點(diǎn)及測(cè)量方法

83 000m3VLGC船建造監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量龐大，尤其集中在液貨艙頂部及底部支撐座部分。由于貨艙水密艙壁沒有采用槽型座墩，因此艙壁處建造監(jiān)控點(diǎn)相對(duì)簡單。建造監(jiān)控點(diǎn)布置如圖2所示，其中A～M節(jié)點(diǎn)為典型橫剖面中的監(jiān)控點(diǎn)，N、P節(jié)點(diǎn)為雙層底內(nèi)部防縱傾支撐座的監(jiān)控點(diǎn)，Q節(jié)點(diǎn)為針對(duì)貨艙區(qū)疲勞肘板而設(shè)置的監(jiān)控點(diǎn)。

圖2 建造監(jiān)控點(diǎn)布置

圖3 G節(jié)點(diǎn)裝配

對(duì)于十字接頭一般無法目測(cè)對(duì)位，通過直接測(cè)量結(jié)構(gòu)構(gòu)件中心線定位的方法也存在一定的困難,因此可采用理論線測(cè)量的方法來代替。在應(yīng)用理論線測(cè)量方法的位置，最大中心線公差應(yīng)被轉(zhuǎn)化成理論線值。參考線(100MARK線)，即距理論線100mm, 被標(biāo)記到連續(xù)板架的正反兩面，從而使接頭錯(cuò)位最小。不同監(jiān)控點(diǎn)的裝配如圖3和圖4所示。 相應(yīng)的結(jié)構(gòu)參考線做法如下：

圖4 H節(jié)點(diǎn)裝配

(1) 以圖4為例: 在底邊艙肋板和底邊艙斜頂板焊接完成后，將肋板的理論線反駁到斜頂板的上表面，圖示▽處。在距▽100mm的地方繪制出參考線。

(2) 參考線應(yīng)在分段建造階段劃好，并在線的兩端敲上洋沖印。

對(duì)于所有的重要接頭，錯(cuò)位值在建造的每個(gè)階段均要核實(shí)并且記錄。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工方法及修補(bǔ)方案

現(xiàn)場(chǎng)典型施工方法：

(1) 劃出構(gòu)架裝配線，然后反駁到構(gòu)架反面，繪制反面構(gòu)架裝配線。

(2) 偏離構(gòu)架裝配線100mm，朝船艏畫100標(biāo)記線，并在劃線兩側(cè)做洋沖點(diǎn)標(biāo)記位置。

(3) 構(gòu)架裝配前結(jié)合組立圖，用節(jié)點(diǎn)樣板進(jìn)行輔助定位，根據(jù)規(guī)范要求校核構(gòu)架裝配線是否正確。

(4) 定位確定后嚴(yán)格按照焊接工藝施焊，并控制焊接參數(shù)及焊接順序，保證焊接變形在精度要求范圍內(nèi)。同時(shí)，由于液化氣船大部分監(jiān)控點(diǎn)處角焊縫要求做深熔焊形式，因此還需注意建造監(jiān)控點(diǎn)的焊接坡口是否已經(jīng)修割到位。

(5) 焊后檢查，包括焊縫目視檢查、樣板測(cè)量檢查，并填寫建造監(jiān)控點(diǎn)記錄表。

(6) 報(bào)船檢檢驗(yàn)。

根據(jù)英國LR船級(jí)社規(guī)范，結(jié)構(gòu)對(duì)位超差的修正方法如下:

(1) 允許范圍：a≤tmin/3，且a≤5 mm,其中tmin=min(t1,t2,t3)。

(2) 當(dāng)tmin/3

(3) 當(dāng)a>tmin/2時(shí)，開刀修整，且修整長度至少達(dá)到50a，其中a為結(jié)構(gòu)錯(cuò)位值。

H節(jié)點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)分析如下：

在H節(jié)點(diǎn)FR50橫剖面中，t1=12,t2=14,t3=16,則a≤tmin/3=4mm，所以當(dāng)t1、t2中心線對(duì)齊時(shí)大肋骨腹板安裝線與參考線的距離為：L=100-(t2-t1)/2=99mm，故公差范圍為95～103mm。當(dāng)測(cè)量值超過95～103mm范圍內(nèi)且≤(99±4)mm×1.5，即模板測(cè)量值為93～95mm或103～105mm范圍內(nèi)，增加15%的焊腳。當(dāng)測(cè)量值>105mm或<93mm時(shí)，則需要開刀處理，開刀長度不小于錯(cuò)位量的50倍。

4 監(jiān)控點(diǎn)分解詳述

A、B節(jié)點(diǎn)為液貨艙底部防橫搖支撐座與主船體、液貨艙連接處建造監(jiān)控點(diǎn)。本文以B節(jié)點(diǎn)為例，B節(jié)點(diǎn)共需要測(cè)量2種數(shù)據(jù)。一組為下止搖支撐與肋骨之間的錯(cuò)位量測(cè)量，如圖5所示的B節(jié)點(diǎn)縱向視圖；另一組為下止搖支撐與縱骨之間的錯(cuò)位量測(cè)量。如圖5所示的B節(jié)點(diǎn)橫向視圖。以4號(hào)液貨艙為例，B節(jié)點(diǎn)測(cè)量偏差范圍如表1和表2所示。表中，a=min(t1,t2,t3)/3,且a≤5mm。

圖5 4號(hào)液貨艙B節(jié)點(diǎn)錯(cuò)位量測(cè)量視圖

表1 4號(hào)液貨艙B節(jié)點(diǎn)橫向錯(cuò)位量測(cè)量表 mm

表2 4號(hào)液貨艙B節(jié)點(diǎn)縱向錯(cuò)位量測(cè)量表 mm

C、D、E、F節(jié)點(diǎn)為液貨艙底部垂向支撐座與主船體、液貨艙連接處建造監(jiān)控點(diǎn)，同樣需要測(cè)量2種數(shù)據(jù)。一組為垂向支撐與肋骨之間的錯(cuò)位量測(cè)量；另一組為垂向支撐與縱骨之間的錯(cuò)位量測(cè)量。如圖6所示，測(cè)量表與B節(jié)點(diǎn)類似。

G節(jié)點(diǎn)為下水艙斜頂板和內(nèi)底板底部縱絎連接處建造監(jiān)控點(diǎn)，旨在保證斜頂板、內(nèi)底板、縱桁板中心線對(duì)齊。測(cè)量表格較為復(fù)雜，因?yàn)樾表敯搴蛢?nèi)底板的夾角θ并不是固定不變的，而是有46.5°，45°，45.9° 3個(gè)角度，需用3個(gè)不同角度的模板進(jìn)行測(cè)量。

圖6 C、D、E、F節(jié)點(diǎn)詳圖

H、I、K節(jié)點(diǎn)為貨艙區(qū)橫向/垂向大肋骨與斜頂板/斜底板及壓載艙肋骨框連接處建造監(jiān)控點(diǎn)。其中垂向大肋骨與斜頂板之間的H節(jié)點(diǎn)存在100.2°，84.6°，76.5°，96.75°，90°等5種夾角存在，故測(cè)量方法相對(duì)較為復(fù)雜，需要5種不同的模板測(cè)量。

J節(jié)點(diǎn)為液貨艙止浮支撐座與液貨艙斜頂板及橫框架連接處建造監(jiān)控點(diǎn)，如圖7所示。在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)裝配過程中曾經(jīng)由于對(duì)此節(jié)點(diǎn)裝配精度理解不夠，導(dǎo)致了大量工時(shí)的浪費(fèi)。此節(jié)點(diǎn)應(yīng)嚴(yán)格按照建造監(jiān)控點(diǎn)測(cè)量表格進(jìn)行安裝，必須保證錯(cuò)位量在表格誤差允許范圍內(nèi)，而由于焊接過程中過度收縮導(dǎo)致的液艙整體尺寸與理論尺寸存在偏差，此節(jié)點(diǎn)裝配時(shí)可不予考慮此偏差對(duì)支撐座劃線定位產(chǎn)生的影響。

圖7 J節(jié)點(diǎn)詳圖

L、M節(jié)點(diǎn)為液貨艙頂部防橫搖支撐座與液貨艙頂板及橫框架連接處建造監(jiān)控點(diǎn)，如圖8所示。此節(jié)點(diǎn)對(duì)精度要求非常高，除了需滿足建造監(jiān)控點(diǎn)處中心線對(duì)齊外，還要控制整體液罐變形量，以防止搭載階段主甲板分段和液貨艙分段伸出的支撐座搭載干涉。

圖8 L、M節(jié)點(diǎn)詳圖

N、P節(jié)點(diǎn)為液貨艙底部防橫搖支撐座液貨艙底板及橫框架連接處建造監(jiān)控點(diǎn)，如圖9所示。此節(jié)點(diǎn)同樣對(duì)精度要求非常高，除了需滿足建造監(jiān)控點(diǎn)處中心線對(duì)齊外，還要控制整體液罐變形量，以防止搭載階段主甲板分段和液貨艙底部伸出的支撐座搭載干涉。

圖9 N、P節(jié)點(diǎn)詳圖

Q節(jié)點(diǎn)為雙層底內(nèi)底板和橫向框架板及疲勞肘板連接處建造監(jiān)控點(diǎn)。此節(jié)點(diǎn)需注意疲勞肘板的全焊頭要求，并且焊后自由邊需打磨出2mm的圓角，以提高疲勞壽命。

5 建造監(jiān)控點(diǎn)測(cè)量樣板

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員來說，理論上的精準(zhǔn)只是施工的基礎(chǔ)，施工的簡易度和舒適度才是提高生產(chǎn)效率的重要體現(xiàn)。因此，需依照每一個(gè)不同角度、不同位置的建造監(jiān)控點(diǎn)，設(shè)計(jì)一批高精度、低重量的鋁合金樣板，用來對(duì)每一個(gè)建造監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量[5]。施工人員只需按照要求測(cè)量數(shù)據(jù)并記錄在設(shè)計(jì)下發(fā)的測(cè)量表格上就可以完成對(duì)建造監(jiān)控點(diǎn)的控制和記錄工作，并提交船級(jí)社報(bào)驗(yàn)。各監(jiān)控點(diǎn)的具體樣板形式此處不做贅述，典型監(jiān)控點(diǎn)樣板如圖10所示。

圖10 建造監(jiān)控點(diǎn)典型測(cè)量樣板

6 結(jié)束語

8萬m3級(jí)液化氣船為高附加值船型，復(fù)雜多樣的建造監(jiān)控點(diǎn)保證其在運(yùn)輸途中對(duì)各種極限工況和低溫環(huán)境的適應(yīng)能力。本文對(duì)83 000m3VLGC的建造監(jiān)控點(diǎn)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行研究和總結(jié)，得到結(jié)論如下：

(1) 檢測(cè)要求標(biāo)準(zhǔn)化。由于不同船級(jí)社對(duì)建造監(jiān)控點(diǎn)的達(dá)標(biāo)要求基本一致，因此可在船廠形成統(tǒng)一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

(2) 液化氣船的支撐座區(qū)域板厚差異較大，相關(guān)板架夾角較多，需要綜合考慮各區(qū)域錯(cuò)位量選取合理定位點(diǎn)。

(3)CM測(cè)量樣板可以一板多用，減少卡板數(shù)量，降低生產(chǎn)成本，方便檢測(cè)人員攜帶。

[1] 胡可一，李小靈. 中國首艘VLGC的設(shè)計(jì)和建造[J]. 中國造船，2014, 4：132-139.

[2] Lloyd's Register of Shipping. Rules and regulations for the construction and classification of ships for the carriage of liquefied gases in bulk[S/OL].[2010-05-22]http://www.docin.com/p-406491863.html.

[3] IMO.International code for the construction and equipment of ships carrying liquefied gases in bulk(IGC Code)[M].1993.

[4] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).中國造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 34000-2016[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

[5] 吳紅，包冬進(jìn)，馬蔣永，等. 船舶關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處通用模板的應(yīng)用[J]. 江蘇船舶, 2014, 31(3):32-34.

ConstructionMonitoringAccuracyControlinVLGC

WANGYan1,XUEHongxiang1,ZHUJinbiao2

(1.StateKeyLaboratoryofOceanEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200000,China; 2.JiangnanShipbuildingGroupCo.,Ltd.,Shanghai201913,China)

Construction monitoring in the joint between tank of 83 000 m3Very Large Gas Carrier(VLGC) and hull are complex and requires high accuracy control compared to that of other carriers. In order to improve the installation accuracy, the construction efficiency and precision of detection, the key points of the construction monitoring in VLGC from the design and construction points are studied and summarized, production design difficulty of construction monitoring is obtained, and design and measuring methods to provide better reliable accuracy of construction monitoring are optimized specifically. It provided reference data and accuracy control for design and construction of VLGC.

construction monitoring; Very Large Gas Carrier(VLGC); accuracy control

王 彥(1986-)，男，工程師，研究方向?yàn)榇w建造工藝設(shè)計(jì)

1000-3878(2017)03-0048-06

U

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