科考船導(dǎo)流罩安裝工藝合理性分析

王友樂，張永存，邢志廣，龐明岳

(天津新港船舶重工有限責(zé)任公司,天津 300452)

某科考船是我國1 500噸級中最先進的海洋科考船，無限航區(qū)。該船設(shè)置實驗室和甲板調(diào)查作業(yè)設(shè)施，適用于物理海洋和大氣科學(xué)、海上油氣相互作用，地質(zhì)和地球物理、海洋生態(tài)和環(huán)境保護、遙感和遙測、海岸帶和海洋工程等方面的海洋考察。該船導(dǎo)流罩內(nèi)原有設(shè)備為：深水多波束發(fā)射陣、深水多波束接收陣、聲學(xué)多普勒流速剖面儀(ADCP)、淺水多波束4套設(shè)備，要增加的設(shè)備為：淺剖儀、單波束接收器、單波束發(fā)射器、魚探儀接收器、魚探儀發(fā)射器5套設(shè)備。圖1為原導(dǎo)流罩形狀及內(nèi)部設(shè)備布局示意圖，圖2為改造后內(nèi)部設(shè)備布局示意圖。

圖1 原導(dǎo)流罩形狀及內(nèi)部設(shè)備布局示意圖

圖2 改造后內(nèi)部設(shè)備布局示意圖

新制導(dǎo)流罩底部為平板，橫向?qū)嵗甙寮苁剑呔?00 mm，整體尺寸(長×寬×高)為10 000 mm×4 000 mm×920 mm，分段質(zhì)量約為6 t。

1 安裝工藝流程

導(dǎo)流罩主要改造流程見圖3。

圖3 改造流程圖

1.1 設(shè)備特性

制定安裝工藝前要熟悉每個設(shè)備的特性及與導(dǎo)流罩連接節(jié)點，與導(dǎo)流罩相連的均為科考船設(shè)備的底座，設(shè)備需要用螺栓固定在底座上，僅有ADCP水箱與船底相連，其余均不與船底相連。

1.2 新制導(dǎo)流罩

經(jīng)過對設(shè)計圖紙及各設(shè)備安裝圖紙的綜合分析，不與船底相連的設(shè)備底座均可預(yù)制安裝在導(dǎo)流罩內(nèi)，唯有ADCP水箱與船底焊接，不能與導(dǎo)流罩提前焊接為一體，為保證改造工期要求，我們選擇對導(dǎo)流罩整體進行建造(縮短塢期)、吊運、安裝、焊接，僅留ADCP水箱及與之相連的肋板散裝，待導(dǎo)流罩整體與船底焊接完成后再進行定位裝配[1]，最后裝外板與尾板。制做流程如下。

1)胎架制作，平底胎，使用L60×60×8的角鋼為支柱，高度800 mm，胎架上平面用激光經(jīng)緯儀或全站儀抄平。

2)凡是涉及到有鉗工和機加工的設(shè)備底座及法蘭面板，應(yīng)優(yōu)先于框架制作；與設(shè)備連接的面應(yīng)上車床加工，保證其平面度及設(shè)計尺寸。

3)底板拼板，為減小焊接變形量，拼板采用CO2氣體保護焊，單面坡口連續(xù)焊接型式，余高不得超過2 mm(貼陶瓷襯墊焊接要有6～8 mm的間隙量，應(yīng)在開坡口時計算在內(nèi)并切除)。

4)導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)裝配。

(1)以底板為底正造，底板拼接完成后，封胎，劃線，裝設(shè)備底座。

(2)鋪設(shè)肋板，肋板在有線型的地方加10 mm余量(應(yīng)加防傾倒構(gòu)件，防止其傾倒傷人)，對設(shè)備底座的底平面抄平，保證設(shè)備的縱傾橫傾角及平面度在誤差允許范圍內(nèi)，定位焊接。

(3)考慮到裝配工藝的合理性，導(dǎo)流罩外板待其結(jié)構(gòu)在塢內(nèi)焊接完成后再裝。

(4)焊接工裝件，為保證導(dǎo)流罩整體剛性，建議在各肋板間加裝(點焊)L100×100×10的臨時加強結(jié)構(gòu)。

(5)焊接，由于該項目對設(shè)備安裝的精度要求相當(dāng)高，所以在焊接時應(yīng)盡量減小焊接變形。

5)根據(jù)導(dǎo)流罩改裝的涂裝要求進行涂裝。

(1)導(dǎo)流罩內(nèi)部應(yīng)涂5度通用耐磨環(huán)氧底漆(注意：肋板焊口位置用透明膠帶粘上，內(nèi)部焊接完成后補涂，鋅塊用塑料布或者膠帶包住)。

(2)導(dǎo)流罩外部及該區(qū)域的船底外板部分涂1度通用耐磨環(huán)氧底漆，待導(dǎo)流罩整體焊接完成后對第1度涂層進行修補，再進行其余4度油漆的涂裝作業(yè)。

1.3 塢內(nèi)安裝流程

1)將運輸板材備件的平板車(高度為800 mm)2臺,叉車2臺，事先放在船首導(dǎo)流罩改裝區(qū)域的兩舷側(cè)，用鋼絲繩將叉車與平板車聯(lián)接。

2)將新制導(dǎo)流罩及其外板放在平板車上，啟動叉車，將平板車推到導(dǎo)流罩改裝區(qū)域下方。

3)在船底焊接臨時吊點(完成吊裝任務(wù)后留根、切除、磨平)，吊鼻數(shù)量根據(jù)吊裝需求確定，4個或6個，每個吊鼻的最小吊裝質(zhì)量為5 t。

4)利用全站儀及船體結(jié)構(gòu)找出導(dǎo)流罩底部的定位面及定位點。

5)導(dǎo)流罩內(nèi)部采用CO2氣體保護焊雙面連續(xù)焊接，對焊接難度較大的區(qū)域可采用開單面坡口單面焊接的型式，特別需要注意的是淺剖儀設(shè)備頂部的肋板焊接時應(yīng)為單面開坡口單面焊接，氣體保護焊不能達到焊接要求可選擇手工電孤焊焊接。

6)對ADCP水箱進行定位，利用垂線法在導(dǎo)流罩底部打出定位點，劃線切割底板，由下向上裝ADCP水箱，到位后先定位焊，再滿焊。

7)裝配外板、尾板。

8)安裝各設(shè)備(換能器)，根據(jù)安裝圖進行安裝。

9)校驗、驗收,如有設(shè)備的垂直度、縱傾值、橫傾值不滿足要求的，應(yīng)進行微調(diào)。

10)設(shè)備調(diào)試，驗收合格后根據(jù)船東和設(shè)備廠的要求進行設(shè)備相應(yīng)的調(diào)試工作。

2 完工后分析

由于該導(dǎo)流罩在建造時，是通過塢內(nèi)散裝完成的整個安裝流程，且裝配方式與本次改造過程大不相同，加之工期要求比較緊，于是沒有按照原船建造工藝進行施工；此次選用整體安裝的形式，通過施工證明了“整體改造法”的工藝流程具有可行性。通過總結(jié)本次改造過程，匯總了該方法的優(yōu)點及難點。

2.1 優(yōu)點

1)可以根據(jù)結(jié)構(gòu)圖提前預(yù)制，縮短工期，可在10 d塢期內(nèi)完成工程。

2)將各設(shè)備底座的精度控制，全部歸結(jié)到導(dǎo)流罩這個整體上，船底安裝時，不用分別控制精度，“集散歸一”，僅控制好導(dǎo)流罩的精度即可。

3)涂裝人工成本降低，有效控制了油漆的損耗率。

4)散裝的尾板圓弧板，放樣加工容易控制且修改方便。

2.2 難點

1)設(shè)備底座安裝精度要求高，安裝到導(dǎo)流罩時應(yīng)將精度控制在最小的范圍內(nèi)。

2)整體焊接，選用合理的防變形控制方法。

3)補漆難度大，船東要求焊后的焊縫位置內(nèi)外表面均需要補漆，由于空間狹小，作業(yè)人員施展不開。

4)ADCP水箱垂線法定位精度要求高，與之相連的肋板焊接時，由于空間狹小僅能單面焊接。

3 結(jié)束語

對于修船來講，能最大限度的壓縮塢期，選擇合理的工藝尤為重要。該科考船導(dǎo)流罩改造，采用“整體改造法”安裝工藝，有效地控制了施工工期，加之多種防變形控制措施，很大程度上控制了導(dǎo)流罩的整體變形。導(dǎo)流罩有良好的精度，保證設(shè)備采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為日后海洋環(huán)境的科學(xué)考察打下堅實的基礎(chǔ)。