2700TEU箱船舵套筒分段階段安裝工藝研究

劉聰 黃楚暢 余富斌 李寧 徐波

摘 要：針對太古2750TEU集裝箱船舵套筒船塢階段安裝高空作業施工難度大、照光節點滯后，德翔2700TEU箱船進行了工藝改善。本文以德翔2700TEU箱船為例，研究將舵套筒工序前移至分段階段裝焊，舵套筒總段搭載時通過反變形使舵套筒精度滿足設計要求，對箱船機艙快速成型，縮短照光周期有一定的指導意義。

關鍵詞：舵套筒;照光;機艙成型

中圖分類號：U674.13+1? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2022）02-0105-04

1 傳統建造工藝簡介

舵套筒是指在船舶艉部區域結構中用于懸掛安裝舵葉的裝置。舵套筒傳統安裝時機是船塢階段，機艙區域總段焊接完成后對軸舵系進行粗拉線，定位舵套筒，通過合理的焊接順序控制焊接變形，使各項精度符合設計要求。傳統建造工藝舵套筒和假舵結構高空作業施工難度大，腳手架搭設量大，安全風險高，施工周期長，無法滿足“造船模式2.0”的需求。龍穴廠區建造太古2750TEU系列H5530船舵套筒在船塢散吊搭載定位，從吊裝定位到焊接結束，施工周期約為12天，高空作業施工難度大，見圖1，嚴重影響船塢的照光周期。

如何實現機艙快速成型，提前照光節點是縮短箱船船塢建造周期的主要瓶頸。本文以德翔2700TEU集裝箱船為例，舵套筒工序前移至分段階段裝焊，根據首制船舵套筒焊接收縮變化量指導后續船反變形量，使舵套筒搭載焊后精度滿足設計要求，不僅降低施工難度和安全風險，而且縮短機艙成型周期，提前照光節點。

臺灣德翔2700TEU集裝箱船H5681總長188.80m、型寬32.2 m、型深17.1m，機艙區域總段劃分詳見圖2。本文從舵套筒來貨檢查、分段安裝精度控制、焊接順序、總組搭載定位反變形、塢墩布置等方面介紹各階段的精度控制難點和施工注意事項。

2 舵套筒來貨檢查

德翔2700TEU箱船舵采用全懸掛扭曲舵，高分子材料襯套等已有設備廠家完成了機械加工。舵套筒的納期需根據分段的上胎計劃制定，上胎前一周需到貨。舵套筒來貨時工藝精度人員要對舵套筒進行全面檢查，舵套筒來料檢查內容有：

（1）精度檢查：舵套筒上下內孔直徑，上下端面或外側面有無四分刻度線，舵套筒本身的直線度;

（2）機加工面檢查：舵套筒正上方面和上方內側面為機加工面，首先檢查機加工面是否完好，其次在施工過程中不允許在機加工面點焊作業;

（3）結構檢查：檢查與船體對接結構的厚度，坡口形式及位置是否準確，且標注清楚舵套筒前后左右的方向。

3 舵套筒分段裝焊工藝要點

3.1 舵套筒分段階段吊裝定位

安裝舵套筒的106分段所有結構要求焊接完成，且主體結構精度測量完成，分段整體水平度滿足精度要求;舵套筒區域結構火工結束，方可對舵套筒進行吊裝定位。

（1）以分段基準線為基準在分段下方地上劃出分段中心線位置的“0”肋位十字線，同時在上胎板反面和外板反面相同位置劃出中心線和“0”肋位線，并打上洋沖標記。

（2）以外板上的“0”肋位十字線中心為圓心開設直徑Φ1225mm（根據各船舵套筒圖紙數據）的圓孔，并在上胎板反面焊接4件擋板，作為舵套筒限位用。

（3）最后檢查外板內側與舵套筒連接的結構之間的距離是否滿足實際舵套筒安裝，若間距過小，先畫好余量線并提前切除，同時開設好坡口打磨光順，單邊結構對接間隙6～8mm。

（4）利用舵套筒上自帶的吊耳，把舵套筒從開好的外板開孔處吊入分段里面，吊裝時注意舵套筒前后和左右方向和船體結構的方向一致。

（5）在裝配過程中假舵上方用角鋼制作一個掛線錘的工裝架，用于吊線或拉中心線用，采用吊線錘的方式，檢測舵套筒的安裝準確度。從垂線支架上吊垂線與地面上的“0”點重合，檢測上胎板位置舵套筒四分線的內圍壁邊緣到吊線的距離是否相同，舵套筒定位好后精度要機裝作業區和精度管理室確認。封焊前在平臺板內側和外板外側各焊接四塊限位碼板，防止封焊時舵套筒中心發生變化;定位焊每段長度≥150mm，前后左右對稱布置，定位焊間距合理，注意保證定位焊的焊接質量;在舵套筒左右兩邊用直徑Φ≥168mm、壁厚≥8mm的圓管或20a槽鋼焊接支撐加強，見圖4，以防止焊接過程中產生傾斜。

3.2 舵套筒分段階段焊接順序

舵套筒和分段周界結構按圖4的焊接順序進行焊接，焊接順序為①→②→③→④，焊接時采用雙數焊工安排在對稱位置同時焊接，焊接速度和參數需基本一致。編制舵套筒專項焊接過程精度檢測表，上述每個焊接順序完成后都要對舵套筒中心線進行檢查，線錘是否偏離地面上的“0”位，如出現偏離，調整到偏離的反方向進行焊接。精控員專人進行監控，并保證焊接過程中每半個小時左右進行一次精度測量，并將焊接過程數據進行記錄。

舵套筒為船舶重要設備，在安裝過程中要做好保護措施，特別是舵套筒上下端面和內部不能有劃傷或焊接痕跡。上下端面除了在吊線測量時打開上下端面的封板，其他時間都要用木板或三防布封閉。

通過上述的精度管控措施，德翔2700TEU集裝箱船H5681船106分段舵套筒焊后完工往左舷偏1mm，同心度差0.5mm，上端面水平度0.5mm，舵套筒焊后精度數據見圖4，滿足公差標準：舵套筒中心位置度偏差≤2mm，舵套筒垂直度偏差≤2mm，上端面水平度≤ 1mm。

4 舵套筒總段總組搭載工藝要點

4.1 舵套筒分段總組定位工藝要點

總組階段精度管理關鍵是把106、143、153各分段四角水平調整至4mm內，且需單獨保證舵套筒上下垂直度在1mm內;各分段肋骨檢驗線必須在同一條直線上，誤差不能超過2mm;同時143及153平臺板上縱剖線到106船體中心線上間距偏差不能超過3mm，這樣才能確保總段及舵套筒精度在標準范圍內。總組階段各分段基準線及水平控制網格見圖5。

4.2 塢墩布置和反變形量的制定

船塢階段，艉部伸出主船體部分會在臨時支撐拆除后受重力的影響出現下沉現象，艉部船體下沉會導致舵系垂直度發生變化。塢墩的數量和枕木硬度對機艙軸舵系的下沉量影響較大，機艙區域總段外底板標志、油漆需在總段進塢前完工，枕木選擇油浸的受壓過的硬木，枕木需平整無裂縫。艉部有線型處額外布置2-5處可拆式塢墩，見圖6，下水前拆除。

盡管增加了機艙塢墩的數量，但由于枕木的壓縮，機艙艉部仍有下沉的趨勢，相同枕木數量艏制船機艙艉部的下沉量數據收集顯得尤為重要，是后續船軸舵系設置反變形量的重要核心依據。收集海工廠區建造太古2750TEU和Cape2700TEU集裝箱船舵套筒反變形加放數據，用來指導后續船德翔2700TEU集裝箱船H5681和H5682舵套筒反變形量。

4.3 舵套筒總段搭載縫焊接順序

舵套筒總段吊裝后，10B*（14A+15A）搭載縫詳見圖7，按從下往上，從船舯到外板、先立焊后平焊，先板縫后結構的總體原則進行焊接，總體焊接順序為Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ，雙數焊工左右對稱分段追焊，比如焊接順序第Ⅳ步，將主甲板/上平臺焊縫繼續細化分段追焊，先焊接靠近外板的區域，焊接順序為1''→2''→3''。上述介紹的搭載環縫焊接順序可最大程度地降低搭載縫焊接對舵套筒精度的影響。

精拉線采用吊線錘的方法復核舵系中心線精度，舵桿套筒應保證達到以下精度要求：

（1）舵桿套筒中心線與船體中心線偏差±3mm;

（2）舵桿套筒中心線距“0”#肋位偏差±3mm;

（3）舵桿套筒中心線與基線垂直度誤差≤1/1000;

（4）位置偏差≤4mm。

見表1，舵套筒總段搭載縫的焊接和艉部受重力影響的下沉對點B左右數據影響不大，主要影響艏艉方向。德翔2700TEU集裝箱船H5681舵套筒向艉加放5mm的反變形量，搭載定位焊前精度數據見圖6和表1，搭載縫焊接完成拆除支撐后舵套筒垂直度偏差抵消了4mm的反變形量。根據H5681的艉部下沉量H5682舵套筒向艉加放4mm的反變形量，最終精拉線各項測量數據接近理論值。計劃2022年7月進塢的后續船H5683擬按H5682舵套筒焊前數據進行定位，舵套筒向艉加放4mm的反變形量。

5 結論

舵套筒在分段階段安裝與在搭載階段散吊安裝相比，可縮短約10-12天船塢的照光周期，且取消了高空作業，降低了施工難度和安全風險。

德翔2700TEU集裝箱船H5681/H5682船舵套筒前移至分段階段安裝并成功實施，是黃埔文沖龍穴廠區多個部門大膽創新、小心求證、緊密配合、協同奮進的結果，過程中各項精度管控措施均得到有效落實。在后續建造的中聯1900、德翔1900、GW2700集裝箱船建造工藝策劃中已將舵套筒工序前移分段階段裝焊固化，實現公司降本增效之目標。

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