液化乙烯船典型鞍座精度控制

張新波

摘 要：本文以我司36 000 m3液化乙烯船為研究目標船，通過對鞍座補償量加放技術、鞍座精度測量技術、鞍座現場建造精度控制等3個方面進行研究，系統性的介紹了液化乙烯船鞍座的精度管理與過程控制技術與方法。

關鍵詞：鞍座；精度；管理

中圖分類號：U671.16 文獻標識碼：A

Precision Control for Typical Saddle of Liquefied Ethylene Ship

ZHANG Xinbo

（ Yangzhou Dayang Shipbuilding Co.， Ltd. Yangzhou 225107 ）

Abstract： This paper expounds the precision management and process control techniques of saddle for the 36000 cubic meters liquefied ethylene ship， including the amount of compensation to be set for the saddle， saddle precision measurement technology and saddle manufacture accuracy control.

Key words： Saddle； Accuracy； Management

1 前言

液化乙烯船要求船舶使用壽命40年以上，由于該類船的船體結構相當復雜，并且主體構件較薄，所以對船體的結構疲勞強度提出了極高的要求，且在下料、加工、裝配、焊接、運輸等過程中和常規船舶相比更容易產生變形。與此同時，液化乙烯液罐、燃料灌、液貨系統的安裝要求較高，特別是液貨艙區域的結構精度關系到貨艙圍護系統的質量。液罐外包裹的絕緣材料對貨艙內表面的艙室尺寸和結構的平整度的要求非常高，因此該類船舶建造的精度控制要求也非常高。對于大直徑、長跨度的鞍座，支撐著整個液罐，對其進行精度控制的研究顯得尤為重要。

2 船舶簡介

本文以德國船東公司承建的36 000 m3液化乙烯船為目標船型，其為單槳帶首樓的全冷凍/半壓縮的液化乙烯氣體運輸船，具體性能參數見表1。

36 000 m3液化乙烯船有3個液罐貨艙，液罐為三聯式，在船長方向共設置了6個液罐鞍座，見圖1。

鞍座結構，依照分段劃分為雙層底部分和舷側部分。他們主要由三部分結構構成：和液罐接觸的鞍座面板；鞍座腹板；鞍座的支撐肘板。

3 鞍座補償量加放

考慮到液罐安裝的精度要求，全船鞍座的面板均為船塢散裝件，腹板為分段階段安裝，并且腹板與面板的連接處加放了50 mm的余量，鞍座肘板上邊緣同樣加放50 mm的余量。

鞍座補償量需按照船舶生產七個制造級分別計算，并于與精度控制階段相對應，其計算方法參考《船體工藝手冊》及焊接經驗公式：

（1）焊縫縱向焊接收縮量

焊縫的縱向收縮量按下式計算：

（1）

（2）

式中：Δ——焊縫的縱向收縮量，cm；

Δ——構件截面的單位縱向收縮量，cm；

l ——焊縫長度，cm；

F——構件橫截面面積，cm2；

V——焊縫的縱向收縮單位體積，cm3。

（對單條焊縫） （3）

（對雙面單層角焊縫的T形梁）（4）

（5）

式中：qn——線能量，cal/cm；

η——焊接電弧的熱利用系數；

q——焊接電弧的有效熱功率，cal/s；

V——焊接速度，cm/s。

（2）焊縫橫向焊接收縮量計算

焊縫的橫向收縮量，按下式計算：

Δb=1.01e0.046 4δ （對對接焊縫） （6）

Δb=-0.001 7δ2+0.023δ+0.843 3（對角接焊縫）（7）

式中：Δb——焊縫橫向收縮量，mm；

δ——焊接件板厚，cm；

e=2.718 281 828。

例：以鞍座焊縫縱向焊接收縮量計算為例，貨艙區域肋距700 mm，板厚10 mm，焊接電流400 A，電壓30 V，焊接電弧的熱利用系數η= 0.8，焊接速度0.12cm/s。代入上述公式得：

線能量 = 1.92x104 cal/cm

縱向收縮單位體積V1= 3.6 x 10-6qn=6.912x10-2cm3

構件橫截面積F=70 cm2

單位縱向收縮量 =0.987x10-3

則每檔肋距焊縫縱向收縮量Δl = 0.987x10-3 x700 = 0.69 mm；

因此，根據計算結果：鞍座角焊縫縱向按0.7mm/LS加放；鞍座腹板在分段接縫處加放13 mm焊接收縮量；鞍座腹板與中縱桁連接處不加放焊接收縮量；鞍座腹板與貨艙內地板連接處不加放焊接收縮量；鞍座面板在分段接縫處加放13 mm焊接收縮量；肘板和內地板接縫處以及于腹板的接縫處均不加放焊接收縮量。

4 鞍座精度測量技術

隨著測量技術的發展，一些數字化測量工具逐漸被應用到造船工業之中，包括：激光干涉儀、全站儀等。表2為鞍座在各個施工階段的精度測量方法.

5 鞍座現場建造精度控制

考慮液罐安裝的精度要求，鞍座的腹板及肘板在分段階段安裝，因此需重點控制安裝尺寸。總組或搭載過程中，重點控制鞍座間距及鞍座腹板橫截面同曲度。endprint

5.1雙層底鞍座精度控制

（1）確認鞍座腹板零件的平整度，如平整度不良應先火工或機械矯平；

（2）對左腹板噴墨線中心線、肘板位置線進行檢查確認，對超差位置進行修正；

（3）繪制腹板下口的正作位置線，同時用作部件制作的校直線，并向上作出100 M.K 洋沖標記；

（4）肘板裝配時嚴格控制上口端差在-2～0 mm；并用角尺保證肘板與腹板垂直度，角尺與構件間隙控制在1 mm；

（5）一側肘板安裝完成后，翻身在另一側以中心線/靠中的第一個肘板劃線為基準進行二次劃線（誤差1 mm內），然后重復（2）內容；

（6）肘板與面板的角焊縫按照焊接工藝施焊，肘板與腹板的角接縫焊接保留，分段階段安裝時根據裝配情況進行裝焊；

（7）兩側肘板裝焊完成后，粉線檢查腹板上、下口直線度、平直度，以及首尾端肘板上口與腹板的斷差情況，對于直線度、平整度、斷差不良位置進行矯正；

（8）安裝面板時，需檢查鞍座面板與腹板的垂直度及吻合度，間隙超差位置按照腹板線型進行矯正，注意面板與腹板間斷差，面板中心線與腹板中心線重合度，焊接結束后進行火工矯正作業，保證面板的平面度；

（9）鞍座部件完工后對鞍座進行相應的加強，以保證鞍座的開口尺寸及直線度。

5.2 舷側部位鞍座精度控制

（1）確認腹板各零件的平整度，如平整度不良應先火工或機械矯平；

根據100 M.K對鞍座各腹板構件進行拼板，根據零件校直線檢驗腹板拼板的平整度，同時注意腹板拼板的斷差控制；

（2）拼板焊接時按照焊接工藝要求施工，完工后進行直線度及平整度確認及誤差矯正工作，有效控制焊接變形；

（3）對腹板上的構架安裝噴粉線精度進行檢查確認，超差噴粉線進行二次劃線；

（4）肘板裝配時嚴格控制下口端差在-1～0 mm內，并用角尺保證肘板與腹板垂直度，角尺與構件間隙控制在1 mm；

（5）一側肘板安裝完成后，翻身在另一側以靠中的第一個肘板劃線為基準進行二次劃線（誤差1 mm內）；

（6）肘板與面板的角焊縫按照焊接工藝施焊，肘板與腹板的角接縫焊接保留，分段階段安裝時候根據裝配情況進行裝焊；

（7）兩側肘板裝焊完成后，粉線檢查腹板上、下口直線度、平直度，以及首尾端肘板下口與腹板的斷差情況，對于直線度、平整度、斷差不良位置進行矯正；

（8）鞍座部件完工后對鞍座進行相應的加強，以保證鞍座的開口尺寸及直線度。

6 結束語

船舶精度控制是一門綜合性技術，它包含了整個造船技術以及大量的精度管理流程。船舶精度控制涉及廣泛，項目管理非常復雜，其精度控制技術直接決定了產品的質量。所以船舶建造精度控制技術有著很高的研究價值，這是解決中國造船業跨越式發展的一個重要課題，也是一個需要長期研究的項目。

參考文獻

[1] Watana M， Satoh K. Fundamental study on bucking of thin steel plate due to

bead-welding[J]. Journal of Japan Welding Society， 1959， 27（6）.

[2] 郭云. 船舶制造精度管理及過程控制技術探究[J]. 中國信息化，2013

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[3] 周宏，蔣志勇，馬曉平.基于質量控制的船舶建造精度管理探討[J].

造船技術，2001（6）.endprint