114 000 DWT阿芙拉型油船新工藝應用

田小雄，汪靜君，彭旋

(上海外高橋造船有限公司,上海 200137)

1 建造方式

在船舶建造過程中，分段建造、總組和搭載的方式是船廠重要工藝之一。根據船型特點、場地資源、吊裝過程的有限元分析，完成建造過程中的工藝優化。

1.1 機艙頂層總組搭載方式

機艙頂層縱向總組綜合考慮吊裝能力和舾裝完整性前提下，根據現有吊裝技術特點，針對油船的結構形式，對總組方式進行調整，如圖1、2所示，通過總組方式的調整提高機艙上下層之間的舾裝完整性。

圖1 機艙縱向總組示意

圖2 機艙縱向總組劃線定位

總組方式的調整，能夠在分段階段進行最大化預舾裝，減少總組階段舾裝作業。通過幾型油船的持續優化，該類型總組完整性舾裝效率對比優化前提升10%。吊車使用成本及人工費可以大大節省，同時提高了總組搭載效率，達到了預期優化的目的和效果，實現了高效建造。

1.2 舭部分段制造方式

舭部分段261/71線型較大，按照以前的傳統，采用反造的方式在胎架上制作，線型外板采用散貼的方式安裝。此方法雖然對胎架精度要求較低，但是制作過程中散貼外板焊接時，熱變形量無法控制，整體精度控制較難，如圖3所示，現場實際操作比較復雜，主要需要耗費大量工時，占用行車較長時間，安裝外板過程中容易出現外板滑落的安全隱患。

圖3 舭部分段制造方式優化前

通過對分段建造工藝圖進行調整，對建造方式進行優化。改變原有散貼外板的建造方式，利用數字建模技術，使用模板胎架，以外板為基面建造，如圖4所示，可最大程度提高線型的準確性。減少翻身次數，提高分段過程精度穩定性，減少安全隱患發生。

圖4 舭部分段制造方式優化后

現場實際建造驗證，舭部分段優化建造方式后，施工周期縮短5%，精度合格率提高10%。

2 非水密補板形式

雙層底部位人孔下方的加強補板及甲板分段部分反頂加強補板均為包頭補板，型式如圖5所示，使用時采用預先套入的方法，這種補板需預套，在施工過程中存在兩個問題：外板吊運過程不可避免的產生變形，補板套入往往需要修割，浪費人力，大量修割造成補板間隙超差影響結構報驗；分段上胎有時在夜間，還要安排裝配工人進行夜間作業，配合套好補板，然后再進行分段扣裝，多工種配合時間較長。

圖5 以前水密補板形式示意

通過對現場實際結構件研究，利用數字模擬技術，計算出新型補板形式。對補板進行等比例結構性試驗調研，將原有包頭補板形式改為兩瓣式，如圖6，不僅可省去預套工序，還可減少結構性修補，提高產品結構性報驗通過率。按照每對雙層底分段可節省3個人工工時計算，單船可節約15個人工工時，同時建造更加靈活方便。

圖6 優化后水密補板形式示意

3 吊裝工藝

3.1 結構型吊碼工藝

結構一體化吊碼在保證結構強度符合規范要求的前提下，根據現有吊裝技術的特點，針對油船的結構形式，對船體結構作相應修改，在船體結構上開孔作為吊碼，以此來滿足分段建造過程的吊裝作業。

結構一體化吊裝技術的應用實施，能夠在分段制作過程中節省相當數量吊碼的消耗。通過多型油船的持續優化，單船可節省吊碼400只。吊碼的制作材料及人工費用可以大大節省，同時結構一體化吊碼不需要拆除吊碼，又節省吊碼拆除及相應的結構修補工時。

本系列油船貨艙區(非水密)雙層底、舷側、橫艙壁、縱艙壁分段應用結構性吊馬，減少C、D型吊馬的使用，見圖7。

圖7 結構性吊裝布置

3.2 結構性吊排工藝

油船上建以前在調運過程中會使用結構性吊排吊運來保證其結構穩定性和安全性。調運結束后，需要對上建結構性吊排進行拆除作業，不僅破壞了涂裝和絕緣，又增加了拆除和修復的人工和材料費用成本。通過對上建結構強度計算，在既滿足規范又保證安全的前提下，采用新型結構性吊排保留新工藝進行吊運，如圖8所示，保留吊排既能減少吊排切割對反頂涂裝和絕緣的破壞，又能提高艙室完整性，縮短船塢周期。

圖8 結構性吊排實船應用

4 腳手搭設工藝

4.1 船體外板插入式腳手架

以前機艙區域20 m以上橫向焊縫使用液壓車，作業時間受限制，由于該船較小，因此機艙大部分焊縫都可以使用插裝式腳手架作業(見圖9)，提高工作效率。

圖9 優化后腳手架布置示意

4.2 專用作業工裝平臺應用

根據該船型的特點分析，雙層底內部總高只有2 300 mm，屬于比較小的分段結構體，在搭設作業面時，無需再搭設扣件式鋼管腳手架。通過現場場地調研，作業范圍分析，改用專用工裝作業平臺來代替搭設。此舉不僅節約了腳手架搭設的時間和人工成本，又提高了作業時效性和安全性。在同類型船型上可以重復使用。

4.3 特涂腳手搭設工藝注意事項

通過工藝優化后，在貨油艙、SLOP艙、殘油艙分段階段無須表面處理及涂裝，艙室涂裝包括二次表面處理調整在整艙合攏階段進行，見圖10。

圖10 貨油艙、SLOP艙及殘油艙涂裝模型

貨油艙及SLOP艙的PSPC區域檢查至少需滿足IMO MSC 288(87)《原油油船貨油艙涂層性能保護標準》。

1)本型船貨油艙腳手馬為不銹鋼(SUS304)材質，與鍍鋅腳手馬尺寸規格相同，外觀相似，勿領錯裝錯。

2)貨油艙腳手架搭設時，腳手材料需用無銹材料,腳手馬和支撐件之間必須使用橡膠墊圈，不能直接接觸。

3)本型船所用鋼管必須封頭，腳手材料如需接觸船體，則必須墊橡膠墊隔開。

4)貨油艙腳手架滿搭，總段搭載前需做好預搭備料工作。

5)貨油艙腳手架中各材料搭接、對接處易積砂，腳手板應采用容易漏砂的類型。

6)腳手架作業平臺與船體結構間距(特涂艙室)：腳手架作業平臺離需涂裝的垂直面不得小于250 mm，不得大于500 mm。

7)腳手架內外兩側均需搭設防護欄桿和擋腳板。

8)特涂艙室的腳手架不能遮蓋需涂裝的結構表面。

9)本船貨油艙腳手架需經特涂廠商、船東、外高橋QC檢驗檢查通過。

5 精度工藝

5.1 曲型外板加工余量優化

以前油船船型在設計之初為了保證外板加工精度，會在外板下料切割時留有充分的加工余量。曲外板加工余量預留較多，導致原材料浪費是普通厚度鋼板的2～3倍(船艏艉線型外板板厚達56 mm左右)，同時也增加熱加工的難度，導致成型困難。

通過對其他船型類似曲型外板進行計算分析，針對油船線型特點，對曲型外板加工余量進行優化，見圖11。

圖11 曲型外板余量分布

優化前曲型外板余量邊數123條，優化后，取消26條曲型外板余量，減少曲型外板余量值107條。不僅從原材料上大大節約成本，建造效率更是有了質的飛越，曲型分段外板無余量上胎率提升從76%至96%。

5.2 冰區加強區精度工藝值優化

考慮到114 000 DWT阿芙拉型油船航行的線路區域存在冰區，因此進行冰區加強，見圖12。外板加強結構非常密，檔距在484 mm，因此存在高于其他區域的焊接量，也會存在大于其他區域的焊接收縮量，在補償量加放值要充分考慮冰區加強結構的焊接收縮。

圖12 冰區加強區

進行設計和工藝兩方面的分析，目前對外板單獨劃出組立以實現準確的收縮值加放，補充焊接熱應力產生的收縮量。但是這一方法對無法單獨劃出組立不適用，為防止分段外板局部收縮量大導致主尺寸短，通過熱應力計算，在單板上端部加補償量，見圖13。不僅解決了焊接收縮導致的尺寸段問題，又使分段精度在可控范圍內，提高了分段建造效率。

圖13 單板上方端部加放補償量示意

6 結論

通過油船高效建造關鍵新工藝的應用，促進了公司油船船塢周期實質性的縮短，不僅提高了出塢效率，出塢完整性也大幅度提升。由油船的高效建造工藝優化成果形成的共性技術，可以推廣應用至公司散貨船、大型集裝箱船及豪華郵輪的建造，盡管每種船型的特點各不相同，但是積累的共性工藝會與相應船型特點結合，消化融合形成適合于船型特點的工藝，最終綜合提高公司造船整體建造工藝水平。