400 000 DWT VLOC舷側分段總組精度控制技術

楊曉斌，鄒相輝，顧楊飛

(上海外高橋造船有限公司,上海 200137)

400 000 DWT VLOC大型礦砂船是公司首制礦砂船，各階段分段、總段建造存在難點。在總組過程中，每個總段都相對于其他船型比較大，在建造過程中端面重合度、主尺寸、半寬等尺寸容易產生變化。舷側總組總段高低約25 m。對于此類總段，在總組過程中端面、寬度、高度尺寸任何一組數據發生變化，則其他相關數據都會發生變化，進而影響搭載對接錯位量、定位時間、吊裝時間、以及原始坡口保留；同時導致裝配電焊工作量增加，消耗大量時間及人力物力，影響船塢周期。為此，根據建造數據和現場經驗，同時結合現場生產實際，由結構形式分析精度關鍵控制技術、制造工藝規范管理思路及各環節注意點。

1 舷側總段結構分析及施工存在問題

1.1 舷側總段總組形式

舷側總組一般由4個分段(見圖1，①～④)總組在一起，且舷側總段總高度約25 m。總組過程中，由于總段較高，對于分段主尺寸、端面，以及高度較難控制；同時，在儀器(全站儀)使用時受環境影響，使總段精度控制存在難度，因此儀器使用時要考慮周圍環境及儀器擺放位置。

圖1 舷側分段總組示意

1.2 典型問題

1)礦砂船舷側分段在平臺總組時上口開口最終尺寸偏小20～30 mm，舷側總段旁板(7XX、6XX)分段總組定位后裝配電焊后數據變化見表1、2。

表1 7XX數據變化表

表2 6XX數據變化表

分段片體主尺寸較大，結構較弱，在制作、運輸等過程中容易導致變形；總段主尺寸較大，總高度達到25 m，且總組形式是立胎總組，因此導致在總組裝配電焊過程中尺寸變化較大,此為主要原因。

產生后果：①甲板與舷側上下對接斜板和外板左右錯位嚴重，見如圖2；②舷側與舷側前后對接外板和斜板左右錯位嚴重，開刀量大。

圖2 主板修割

主要改善方案：①舷側總組按照焊接收縮情況對旁板及斜板開口反變形加放(斜板做負公差5 mm，旁板做正公差20 mm)；②裝配電焊施工時按照工藝圖紙正確施工；③甲板總組時開口控制在±5 mm。

2)前后對接間隙超差，導致端面原始坡口修割，見圖3。

圖3 主板錯位

主要原因：①分段主板拼板制作存在拼板斷差，主尺寸存在偏差;②總組時受裝配電焊施工順序影響，導致端面同步度偏差。

產生后果：對接合攏縫原始坡口修割，同時影響現場施工效率，影響自動焊推進使用。

主要改善措施：分段階段制作時保證拼板直線度在2 mm以內，主尺寸±4 mm。總段階段定位施工按照工藝圖紙進行定位，保證定位主尺寸±5 mm，現場裝配電焊施工順序按照焊接工藝進行正確施工，總組定位時上口增加變形設置等。

2 精度控制措施

結合舷側存在問題，根據公司目前舷側總組現狀，提升舷側總段總組精度主要從以下幾個方面考慮。

1)上下道分段/總段統一標準及基準，避免因定位、測量、分析基準不統一造成偏差。

2)分段階段施工保證主板主尺寸，避免在總組時主尺寸借調影響總段整體精度。

3)總組基礎工作按要求實施，保證過程中監控數據準確性。

4)旁板、斜板總組定位開口反變形設置，使分段建造完成后開口在精度范圍內，減少總段搭載對接左右錯位。

2.1 分段/總段標準及基準統一

2.1.1 分段制作標準

按照精度內部控制標準進行分段各階段精度控制。分段階段精度控制標準(見表3)。

表3 分段控制標準

2.1.2 總組階段精度控制標準

由于總段主尺寸相比分段大，在總組過程中精度控制標準要整體考慮，因此總段控制標準比分段階段稍大，但在整個總段精度過程中嚴格按照總組精度要求執行(見表4)。

表4 總段控制標準

2.1.3 分段/總段分析基準統一

由于從加工、組立、搭載要經過多個階段制造才能形成一個完整總段，為了避免各階段制造過程中基準不統一造成基準偏差，對后道施工造成累積偏差。因此需要統一分析基準(見表5)。

表5 分析基準

2.2 分段制作階段精度控制

2.2.1 外板及斜板主板精度控制

1)拼板劃線基準：以無余量邊為基準邊，開角尺線，劃出基準線。對基準線進行自檢，并檢查基準線內對角線。確認基準線無誤后，根據基準線進行劃線。

2)拼板注意：注意拼板端差。拼板后整體平整度精度。

3)背燒及加強：內部材全部裝好后，對片段整體進行背燒，運輸前按照工藝要求進行結構加強。

2.2.2 6XX與7XX分段控制

6XX與7XX 2個分段內部結構較多，分段精度對于總組階段控制很重要，此分段也是總段重要組成部分，同時此2個分段主尺寸都比較大，因此在分段階段精度控制要求如下。

1)胎架及主板上胎：胎架水平調整，保證胎架與主板接觸率。主板上胎后，四周須固定好。

2)內部材定位：內部肋板進行裝配，肋板垂直度及間距尺寸確認。并在肋板定位后，用斜撐固定。對于肋板垂直于外板的情況，要將線錘掛好，并在過程中時刻監控數據。對與肋板與外板有角度的，要使用三維儀器對其監控檢查，保證肋板角度。并重點關注肋板邊緣處數據，防止對接時錯位。大肋板底部盡量不要修割，防止半寬方向偏短。

3)橫梁重點控制：橫梁定位時，要使用三維儀器檢查，并保證橫梁高低、前后、半寬方向尺寸。完工后重點檢查，有問題要修正后放行。光靶粘貼：事先可粘貼光靶，提高測量準確性。

4)100MK線制作：嚴格按圖紙要求和精度管理標準制作100MK基準線，并標記MK線，便于后道準確使用。見圖4。

圖4 基準線施工

2.2.3 雙層底分段精度控制

雙層底分段主尺約18～20 m。由于分段較大，結構較弱，在制作、運輸及擱置過程中各方面數據都容易產生變化。因此在分段制作過程中應加大精度控制力度，避免總組時產生嚴重的對接問題，主要控制點及要求如下。

1)胎架及主板上胎：胎架水平調整，保證胎架與主板接觸率。主板上胎后，四周須固定好。

2)內部構件定位：內部材間距，平直雙層底區域水平，轉圓處主尺寸等按要求施工到位。

3)內部大肋板垂直度控制：內部大肋板定位、裝配焊接時，掛好線錘，進行自檢測量，有問題及時修正。檢查時，應重視精度表的垂直度偏差數據，重點關注趾端數據，有問題及時修正。

4)轉圓水平控制：雙層底在總組階段外板肋板處高低間隙容易超差，在制作時外口水平適當做高5 mm。

5)擱置與運輸：帶轉圓雙層底結構較軟，脫胎時注意放置區域的水平狀態，盡量選擇水平區場地放置，防止由于擱置原因導致變形。若最終偏差較大，搭載時用油泵頂升等方法調整。

2.3 總段總組精度控制

2.3.1 總組基礎工作及基準分段定位

1)胎架布置。由于旁板與雙層底總組時肋板高低間隙容易超差，在胎架制作時外口胎架做高5 mm。

2)定位基準線(地樣線)制作時要根據分段實際環境制作(由于雙層底沒有前后及左右總組的分段，因此定位基準線可以做在雙層底分段外底板上)，制作位置為外底板與縱橫相交處，見圖5。定位基準線制作完成要用基準線符號進行標記。

圖5 基準線制作

3)基準分段定位前在內底板邊線處前后兩角裝焊定位“靠山”。

4)基準分段上胎后進行水平調整，外口調高5 mm。

5)基準分段到位后，在分段四周用槽鋼將分段與地面預埋鐵焊牢固定。

2.3.2 旁板分段6XX分段總組定位

舷側總段中 6XX旁板總組時半寬變化最大，最容易產生變形。在旁板總組時要對旁板半寬進行反變形設置15 mm(極限20 mm)，高低方向做正公差+5 mm(極限10 mm)。總組過程中具體施工過程如下。

1)旁板定位吊裝前對控制點進行反射片張貼，張貼反射片時要注意坡口補齊，避免坡口尺寸引起控制點數據偏差。

2)全站儀架設位置確定(儀器位置要架設在旁板非構架面位置)，并在全站儀內設置定位基準。

3)定位旁板時，以雙層底內口縱桁首部為基準點，縱橫與外板相交線為基準線(定位前開設好的基準線)進行定位。

4)旁板定位反變形設置，將上口做大約15～20 mm， 高低方向正公差5～8 mm(見圖6)。

圖6 旁板反變形施工

5)旁板定位完成后對分段進行封焊固定，封焊位置要在外板首、中、尾3個位置，同時首、中、尾肋板靠近趾端位置進行封焊。

6)裝配電焊施工，裝配時不要提前拆除定位焊，必須在裝配達到50%以上才能拆除。裝配電焊施工順序必須先做外板縫，再施工結構縫。

7)過程監控，由于旁板層高較高，肋板下口趾端處高低尺寸變化2 mm的情況下旁板上口半寬會變化8 mm。在裝配電焊過程中變形數據隨時都發生變化，因此在裝配電焊施工過程中進行半寬數據監控，見表6。偏差超過5 mm，則需進行重新調整分段主尺寸后在進行裝配電焊施工。

表6 首位半寬監控表

2.3.3 小隔艙4XX分段總組定位

小隔艙總組定位時要注意旁板電焊施工完整率，小隔艙總組時旁板電焊率需達到30%以上，當旁板半寬反變形焊接收縮基本達到精度要求值+5 mm左右，小隔艙才能總組定位；相反，隔艙上去后旁板半寬反變形收縮值達不到預設要求。小隔艙裝配電焊順序需從分段中間往兩邊、下面往上面施工。

2.3.4 斜板7XX分段總組定位

斜板總組后半寬變化數據變化不是很大，但在斜板總組時還是要注意半寬、端面、高低控制。旁板定位時注意旁板與隔艙電焊率。在沒有小隔艙的情況下，旁板電焊率必須達到50%以上；有小隔艙的情況下，小隔艙電焊率達到30%。具體步驟如下。

1)斜板定位吊裝前對定位控制點進行反射片粘貼，粘貼反射片時要注意坡口補齊，避免坡口尺寸引起控制點數據偏差。

2)全站儀架設位置確定(儀器位置要架設在旁板非構架面位置)，并在全站儀內設置定位基準。

3)定位斜板時，以雙層底內口縱桁首部為基準點，縱橫與外板相交線為基準線(定位前開設好的基準線)進行定位。

4)斜板定位反變形設置，在外板、隔艙只做裝配未電焊的情況下，斜板的半寬反變形做大8～10 mm，同時保證舷側總段上口全寬控制在15 mm左右。在外板及隔艙電焊達到要求的情況下斜板定位半寬反變形做大5 mm，同時保證舷側總段上口全寬10 mm左右，見圖7、8。

圖7 總段上口反變形設置 (外板未電焊)

5)斜板定位完成后對分段進行封焊固定，封焊位置要在外板首、中、尾3個位置，同時首、中、尾肋板靠近趾端位置進行封焊。

6)斜板裝配電焊施工，裝配時不要提前拆除定位焊，必須在裝配達到50%以上才能拆除。裝配電焊施工順序必須先做外板縫，再施工結構縫。

7)過程監控，由于斜板層高較高，肋板下口趾端處尺寸變化2 mm的情況下斜板上口半寬變化8 mm。裝配電焊過程中數據隨時都發生變化，因此在裝配電焊施工過程中進行半寬數據監控，偏差超過5 mm，則需進行重新調整分段主尺寸后在進行裝配電焊施工。

圖8 總段上口反變形設置(外板已電焊)

3 結論

400 000 DWT VLCC舷側總組在實際制造過程中得到一定改善，但在后續生產中還需不斷探索、優化和改進施工方式。從目前來看，針對400 000 DWT VLOC總段施工過程要控制總段施工反變形加放及過程控制；分段主尺寸標準控制；分段/總段整個施工過程控制電焊順序及電流電壓，減小施工過程變形；在分段/總段搭載定位基準點要統一。對于總段在搭載合攏時，零開刀率、零修割率是最終的目標。