槽型艙壁分段制作精度控制及擱置駁運變形的工藝改進

劉盈漢，嚴浩亮，曹維虎

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

1 槽型艙壁分段問題的由來

槽型艙壁分段船塢搭載時常常出現以下問題。

1.1 槽型隔艙垂直度不良

現象見圖1。

圖1 槽型隔艙垂直度問題

問題溯源分析如下。

①槽型艙壁分段下座墩制作時下座墩頂板與斜板(SL板)裝配角度不良，導致座墩下口重合度不良。

②槽型下座墩與槽板合攏時線錘操作不當導致下座墩水平不良，最終導致槽型下座墩與槽板合攏處角度A不良。

③槽型脫胎翻身電焊、擱置及海運因素導致下座墩與槽型艙壁板CM節點角度產生塑性變形。

1.2 槽型對接處空縫及錯位

現象見圖2。

圖2 槽型艙壁不角尺

問題溯源分析如下。

1)對接槽型單個/成對分段制作時不角尺(呈平行四邊形、梯形(見圖2))，導致槽板合攏口呈“剪刀口”空縫，見圖3a)。

2)對接槽型單個/一對分段制作及擱置駁運過程導致垂直度不良，最終搭載槽型艏艉方向呈“剪刀口”錯位；見圖3b)。

3)槽型下座墩制作時合攏角度、開口檔距偏差導致槽型對接時下座墩出現錯位。見圖3c)。

圖3 搭載階段產生錯位現象的類型

1.3 槽型下座墩SL板下口直線度不良

現象見圖4。

圖4 槽型下墩直線度不良

問題溯源分析如下。

1)槽型下座墩小組立階段制作未對直線度進行工藝加強的控制，導致下座墩制作完成后“蝴蝶邊”嚴重。

2)槽型下座墩制作時焊腳、電壓電流過大，焊接速度過快，導致SL板下口“蝴蝶邊”嚴重。

3)槽型下胎后由于下座墩長期懸空，導致座墩局部下沉(諸如401、408兩翼下沉問題)。

4)海運及反復駁運導致局部應力集中出現折角變形。

1.4 槽型下座墩三角板與管系沖突

現象見圖5。

圖5 下座墩三角板與管系碰撞三維示意

問題溯源分析如下。

1)槽型座墩制作時艏部SL板直線度“蝴蝶邊”問題導致艙底管系與三角肘板艏艉方向(X方向)的碰撞沖突。

2)槽型座墩組立階段制作時DP板與SL板焊腳超標、電流電壓超標、焊接速度過快/過慢導致焊接變形量較大，從而產生“瘦馬變形”式的直線度不良，最終導致艙底管系與三角肘板產生船體前后方向(X方向)的碰撞沖突。

3)設計建模艙底管系孔中心在船體高低方向的距離過小，導致DP板下口方向重合度不良的情況下出現艙底管系與三角肘板船體高低方向(Z方向)的碰撞沖突。

2 精度控制改善方案

2.1 槽型下座墩重合度、垂直度不良改善方案

2.1.1 槽型下作墩制作胎架的水平及地線管理

1)對槽型下座墩工字鋼胎架定期進行水平測量，并對局部下沉進行修補找平。

2)槽型下座墩胎架開設如圖所示地線，并定期復檢精度并進行油漆標記。

2.1.2 槽型下座墩制作時的重合度和角度控制

1)對于180K散貨隔艙，其下座墩下口重合度按照圖6所示吊線錘方法進行控制和管理。

圖6 180K船型下座墩重合度控制方法示意

2)對于210K下口重合度管理，由于下座墩為雙斜結構，在尾部SL板置平于胎架的前提下，上口通過吊線錘并結合精度自檢單數據進行重合度管理。見圖7、8。

圖7 210K船型下座墩重合度控制方法示意

圖8 210K自檢單及角度尺

3)對于180K/210K槽型下座墩角度控制需借助線錘、角度尺進行過程控制和檢測。如圖所示，用角度尺控制角C、角D，用線錘吊出X、Y值并與理論數據對照。

槽型下座墩制作時對下座墩CM節點角度進行控制(具體見2.4線對線裝配對應圖)。

槽型在胎制作時對下座墩及槽板整體水平進行控制，確保槽型艙壁分段整體垂直度。

槽型在胎時進行圖示圓點所示的位置進行嚴格的水平控制和管理，通過保證角度A的精度，從而確保槽型下口重合度、槽型垂直度(槽型前后錯位)良好。(具體水平測量點及角度控制線錘吊法見圖9)。

圖9 槽型在胎水平及角度控制點

2.2 槽型對接處空縫及錯位改善方案

1)對冷彎槽板來料進行檢驗(主控槽長、槽深、槽寬)，對于冷彎不達標進行重新加工，定期檢測槽型冷彎樣板及軋樣參數。見圖10。

圖10 槽板來料控制點

2)槽型地線精度控制與管理。

槽型胎架地線開設方面建議使用永久胎架地線，借助三塊不銹鋼地板開設精度合格的角尺線，并結合定期維護的油漆地線進行發散。

3)槽型槽板拼接時結合地線，在過程中對槽型半寬進行過程中控制。為避免槽型出現不角尺問題和提高槽型艙壁分段制作效率，可采用12線激光對線儀并結合地線、卷尺、線錘對槽型角尺度進行控制和管理。

2.3 型下座墩SL板線型不良改善方案

1)槽型下座墩制作時對焊腳進行目視化標注，建立完善的自檢、互檢、抽檢制度，嚴格控制下座墩焊接焊腳高度、電流電壓大小、焊接速度。

2)小組階段艏面SL板與DP板裝配焊接后對板下口進行拉線直線度調整，并使用槽鋼加強后流轉至外場。

3)外場尾面SL板及下頂板裝配焊接前進行焊腳目視化標記，對焊角高度、電壓電流、焊接速度進行嚴格控制。

4)外場尾面SL板裝配焊接后對下口直線度進行調整，并使用槽鋼進行剛性加強固定。

2.4 槽型下座墩三角肘板與管系沖突改善方案

1)在管系預裝前拉線確保艏面SL板直線度，從而減少和降低X(艏艉)方向三角肘板與管系碰撞的因素。

2)對槽型下座墩進行線對線裝配(見圖11):①DP板艏艉各2條150 mm對合線共計4條；②SL板艏艉各1塊，每塊1條150 mm對合線，共計2條；③頂板艏艉各兩條，共計4條，其中2條為150 mm對合線，剩余2條為頂板與SL板下料面裝配對合線。

圖11 線對線裝配劃線示意

通過對下座墩線對線裝配不僅可以改善DP板下口管系孔重合度(Z方向)避免和三角肘板的碰撞沖突；還可以提高下座墩裝配效率及角度、重合度精度。此外也有利于保證座墩開檔距離，從而有效避免槽型塢內合攏座墩錯位的問題。

3 槽型艙壁分段擱置駁運改善方案

3.1 槽型脫胎翻身擱置局部水平較差改善方案

1)場地、吊車允許的條件下盡量在原胎位翻身后，二次回胎進行背面的電焊施工。(二次回胎水平要求同初始在胎水平保持盡可能一致。)

2)如果場地及吊車騰空起吊高度及胎架自身條件不滿足原胎位翻身建議采取如下方案。

①場地面積允許的條件下制作專門的槽型翻身胎架，待槽型翻身回胎后及時調整分段水平，待水平調整到位后進行后續背面電焊施工。

②鑒于子公司場地面積短缺，不利于制作專門的翻身胎架的情況下可采取如下方案進行槽型艙壁分段的翻身。

a.下胎前預先在槽型上圈記處隔墩擺放位置，如圖12黑色圈點所示。

圖12 槽型擱置塢墩及鋼支撐布置示意

b.槽型脫胎起吊前預先將門架/隔墩水平調整至精度要求范圍內。

c.槽型擱置于門架/隔墩后，對槽型進行整體水平調節，水平調到位后用槽鋼對槽型四角進行剛性支撐。(邊槽可只支撐固定槽型上口位置。)

對于大跨度槽型下座墩近地側為保證下墩水平及直線度，需根據實際情況增加角鋼支撐或使用可調節拖手工裝裝置。(可調節拖手從經濟性角度來講代價較大，下坐墩水平調整為方便和安全角度考慮，建議使用接觸面積大的螺紋頂升裝置或油泵)，見圖13。

圖13 槽型下胎水平調節油泵工裝

3.2 槽型駁運改進方案

3.2.1 槽型進涂及場內流轉改進方案

1)對于長時間的場地調整擱置，具體改進方案同槽型脫胎翻身擱置局部水平較差改進方案。

2)槽型在進、出涂，進塢前等待短時間擱置具體改進如下。

①擱置前門架/隔墩均勻分布(考慮分段重心)，使用水平儀對場地進行粗略水平測量，并將地勢低處在隔墩、門架上使用與差值等高的墊木進行找平(隔墩布置見圖14黑色圓圈)。

圖14 槽型擱置塢墩擺放及四角支撐

②分段放置隔墩后四角(如圖14中三角形標記)使用高度可調隔墩節支撐頭對槽型進行水平調整和支撐。

高度可調節隔墩支撐頭，見圖15。

優點：①循環利用；②適應性強；③制作簡單，節約成本。④較固定隔墩安全系數高(固定需在上面加放墊木、馬板等)。

注：高度可調節隔墩支撐頭，其高度較傳統固定隔墩低約350 mm(主要是適應母/子公司場地水平：母公司地勢水平0～200 mm,子公司地勢水平0～300 mm)，350 mm為其可調節高度的行程。圖15 高度可調節支撐頭

槽型在外協廠家及外高橋造船海洋工程有限公司流轉駁運至外高橋過程中，往往會因為駁船的橫/縱傾顛簸產生塑性變形，在塢內搭載時影響搭載節點。為防止合格的產品在流轉駁運過程中出現精度問題，改進流轉駁運的擱置問題變得勢在必行。

3.2.2 流轉駁運擱置問題改進方案

1)根據駁船甲板拋勢、甲板面積及肋位分部情況以及分段重心等進行槽型艙壁分段駁運擺放圖的制作，指導起重裝船人員作業。

2)制作3.2.1所述的高度可調節支撐頭對槽型艙壁分段四角進行支撐固定。

3)槽型下座墩近駁船甲板面一側硬檔與駁船進行點焊支撐固定。

3.2.3 槽型制作及擱置駁運中積水問題改進

1)槽型制作過程中建議在上頂板與槽板交接處進行放水孔的開設[放水孔規格30×10(小于坡口高度)]。(放水孔開設優點：①便于積水及時排放；②代替雨季人工排水，節約成本。)

2)槽型焊后擱置及駁運過程中及時對槽型槽板內積水進行排放，減少積水對槽型的變形影響。

4 槽型改進實踐跟蹤

經統計，2020年度較上一年度槽型艙壁分段船塢搭載反饋率下降50%，通過分段制作過程精度控制工藝和擱置駁運變形的改善目前公司在做槽型重合度、垂直度、合攏口錯位空縫問題得到了較大的改觀，且本年度主要反饋為下座墩直線度不良問題，在后續分段制作及駁運擱置過程中，對槽型艙壁分段下座墩直線度控制為后續工藝改善控制的重點。

1)下座墩經過線對線裝配和重合度管理目前座墩角度偏差在0.6°以內,重合度偏差5 mm以內,槽型搭載垂直度不良反饋率下降明顯(本年度只有一例)。

2)經過地線改善、12線激光對線儀等的改進槽型在胎水平、角尺度控制后三維測量數據良好(水平10 mm以內，角尺10 mm以內) 。

3)三角板經過線對線及座墩直線度工藝改進公司在做槽型三角板已實現100%前移裝配。

4)槽型經過擱置駁運工藝改進及積水排放工藝改進，目前槽型流轉駁運變形發生概率有所下降(諸如408、401兩翼下沉問題基本消除解決)。

5 結論

通過槽型艙壁分段制作精度控制和擱置駁運變形的分析和改進，有效的減少和避免了槽型搭載高頻修正和換板問題的發生。

其中不足之處是401、408中槽下座墩下口直線度仍然是需要持續改善的，其難點在于分段橫向跨度大(接近40 m)。一般采用槽鋼加固的方法，需要先對接槽鋼然后對分段進行加強固定。由于跨度大、槽鋼自身自重的影響旁彎現象較為明顯，因此對分段的剛性加強也隨之減弱。解決該問題最好的方式為：①中槽可以橫向劃分成兩個分段，從而減小了分段跨度，利于使用槽鋼進行加強和固定；②下座墩層高方向分成兩層，近基線一層先行裝配在雙層底，上面與槽型連接部分與之對接，如此將角接焊縫轉換成平對接焊縫，可有效應對直線度不良問題。

新工藝方法的應用與實施解決了槽型艙壁分段制作精度不良問題，同時線對線裝配的新工藝方法的首次應用不但提高了槽型艙壁分段下座墩制作速度也解決了三角板與艙底管系沖突的問題以及槽型艙壁分段垂直度不良和錯位開刀的問題。最終為后續槽型(OTS)無余量搭載做好了充分的準備。