集装箱船隔舱分段建造精度的控制.pdf

24中外船舶科技船舶设计与建造2023年第3 期集装箱船隔舱分段建造精度的控制王洁，冯敏超，尹文韬（上海外高桥造船有限公司，上海200137)摘要：控制集装箱船隔舱分段建造精度，能够提升分段的建造效率。通过在建造过程中对精度有效控制，可确保隔舱上导轨安装精度的可控性，减少隔舱总组阶段二次开刀修正量，从而保证搭载阶段隔舱吊装的一次到位率关键词：集装箱船；隔舱分段；导轨；精度控制中图分类号：U674.131文献标志码：A集装箱船的建造难度比普通船舶大，这主要是由于其线型曲度大、阶梯分段多所致。集装箱船上各类结构安装精度控制对航行安全 1 以及船舶的建造周期都有较大影响，隔舱分段建造精度控制是其中之一。因为集装箱导轨主要安装在隔舱分段上，而集装箱船隔舱由于本身的结构特点以及建造过程控制的变化因素较多，导致精度控制难度较大 2 。为此，精度技术部成立了专门攻关小组，对隔舱分段建造过程的精度控制进行研究。1隔舱分段结构及建造工艺集装箱船上的隔舱有水密和非水密之分（图1），外形有矩形和阶梯形的。每种类型隔舱的建造方式都不相同水密隔舱分段本体结构由隔舱顶板、分段外底和分段内底组成，非水密隔舱由隔舱顶板和导轨梁结构组成。所有隔舱分段上均装有导轨、定位销、限位块、拦水扁铁等附件。（a）水密隔舱（h）非水密隔舱图1隔舱分段结构2隔舱分段各建造阶段的精度控制文中只针对7 0 0 0 TEU-Sea-Con系列集装箱作者简介：王洁，助理工程师，研究方向为船舶建造精度控制船的隔舱分段建造精度控制进行讨论。这一类型的隔舱划分为左及右航两片建造。建造阶段划分及各阶段精度控制要求见表1。25船舶设计与建造中外船舶科技2023年第3 期表1隔舱分段建造阶段划分及各阶段精度控制要求建造阶段作业内容精度控制要求小组导轨梁、隔舱顶板、加强梁主板角尺2 mm、直线度3 mm、端差2 mm等中组水密隔舱片体、舱口围顶板舱口围顶板水平2 mm、主尺寸3 mm、垂直度3 mm等分段（大组）分段结构装焊、导轨安装导轨面水平3 mm、导轨直线度2 mm、端面2 mm等分段总组左右总组主尺寸5 mm、定位销2 mm、顶板水平3 mm等分段搭载与航侧、内底对接合拢缝导轨间距3 mm、导轨面水平3 mm等2.1小组立阶段的精度控制隔舱分段在小组立阶段主要作业有导轨梁、隔舱顶板及加强梁的制作。导轨梁及隔舱顶板制作精度是控制的关键，对后道工序的影响较大。2.1.1导轨梁制作及精度控制箱船导轨梁由竖桁、面板和加强筋等零部件组成，其制作属小组立制作阶段。导轨梁的直线度及平整度是关键精度控制点。控制不好，将大大增加火工校正工作量，影响导轨的安装，同时也影响隔舱分段的制作周期。为保证导轨梁复板水平控制为2 mm，导轨梁需在专用胎架上制作。在导轨梁的面板与腹板焊接过程中，为控制焊接变形，保证导轨梁的直线度，可采用分中退焊法，同时应按照WPS（焊接工艺规程）要求进行焊接。焊接过程中要控制热输入。焊接完毕后，通过拉钢丝检查面板的直线度是否在2 mm以内。对于焊接后的导轨梁的局部变形，可采用倒三角方式进行火工矫正，达到精度标准后，再在导轨梁上安装硬档结构的位置处划双线进行背烧，以释放内应力（图2）。完工后的导轨梁，应保证导轨梁导轨的直线度在3 mm之内，主板角尺在2 mm之内，面板直线度控制在3 mm之内。硬档位置背烧图2隔舱直线度确认及背烧2.1.2隔舱顶板制作及精度控制集装箱船隔舱顶板由舱口围顶板、肋板及内部筋板组成。由于定位销、限位块、拦水扁铁等附件都安装在顶板上，所以对顶板精度要求较高。顶板水平必须满足2 mm的要求。顶板拼板划线阶段，应确认主板主尺寸是否满足精度要求。对主板板边拉线确认，保证板边直线度控制在3 mm以内（图3）。在顶板内部以1 1 5 40纵剖线为基准，进行结构划线并安装构件，构件与板边端差控制在2 mm以内。内部结构焊接后需要对内部间距再次确认，并把间距标记在板上。隔舱顶板完工后，在装配前应该对平整度进行拉线确认。对于平整度超出2 mm的位置，要全部进行火工矫正，然后拉线确认满足精度要求后再次确认顶板主尺寸，待尺寸及平整度全部满足要求后再进行下一道工序安装。完工后按照图纸要求进行中心线、1 1 5 40 线、横向中心线、2 m等高线的施工。主尺寸、直线度控制端差控制-2 mm0图3顶板主尺寸、直线度及端差控制2.2中组立阶段的精度控制隔舱分段在中组立阶段的作业主要是水密隔舱片段的制作。作业在薄板车间激光流水线上进行，工艺流程见图4。水密隔舱线上片段制作精度控制要点主要是：片段主尺寸满足3 mm精度要求，划线阶段内部材间距精度控制在2 mm之内，基准线施工为1mm，型钢装配后垂直度控制在3 mm之内。26中外船舶科技2023年第3 期船舶设计与建造主板切割后检查确认主尺寸及内部材间距是否满足精度要求，并跟踪基准线的施工以确认准确性。型材采用激光焊进行焊接，在安装过程中必须保证型材的垂直度。片段完工后整体尺寸、内部材间距及型钢垂直度应控制在精度范围以内原材料钢板矫平型材矫直铣边处理精度抽检预处理下料主板铣边甲板拼板精度抽检型材装焊分段大组立小组立制作精度检查图4水密隔舱片段制作工艺流程2.3分段阶段的精度控制隔舱分段制作精度控制项目主要有胎架地线施工，内外底端面重合度、内外底平整度控制，以及导轨、限位块安装等。2.3.1隔舱结构精度控制制作分段胎架，需开出中心线和2 m等高线。开线时使用全站仪进行校验，以保证地线角尺度和胎架水平度。分段装配时利用前道片段反驳基准线并与地线对位进行定位，使基准边对齐，用线锤确认各个端面重合度并用水平仪调整合拢边及内底硬档的水平。隔舱分段结构装焊的关键是保证舱口围顶板的直线度和垂直度在2 mm之内，其次，保证导轨梁面板的水平度在2 mm之内。分段焊接要遵守焊接顺序，防止产生焊接变形。分段焊接应按WPS（焊接工艺规程）中的电流要求规范作业。分段结构焊接完成后要对分段内外底的平整度进行确认，内外底平整度不满足要求的要进行背烧，背烧后平整度应满足精度要求。隔舱分段结构完工后用全站仪对基准线进行测量，对横向中心线、中心线、1 1 5 40 线、2 m等高线进行校正（图5），对不满足要求的基准线进行修正。精度管理员检查确认后用黄色油漆笔做好标记25OMK线100MKT中心线中心线150Mk线图5分段基准线校正2.3.2导轨安装精度控制导轨安装精度控制主要是控制导轨直线度、导轨间及导轨面的水平。导轨划线时均要以1 1 5 40 线为基准向两侧进行，划出各导轨中心位置。导轨左右方向以连接板中心与隔舱上的导轨中心进行线对线装配导轨安装时通过拉钢丝方法确认导轨直线度是否满足要求，直线度控制在2 mm以内。以纵剖线为基准拉尺检查确认导轨间距，保证每根导轨间距精度控制在2 mm以内，以满足精度要求。导轨首尾方向精度通过水平测量标杆确认，根据横向中心线把水平基点反驳到标杆上（图6），依据标杆水平基点调整首尾面导轨水平，直到首尾面导轨间距精度符合-3 mm0的精度要求。27中外船舶科技20233年第3 期船舶设计与建造图6水平标杆确认2.4隔舱分段总组阶段的精度控制横隔舱总段由左及右航两个分段组成，精度控制点主要有：主尺寸、板边直线度的控制，分段水平管理、导轨精度管控及定位销安装定位管理，等。为保证隔舱总组后满足精度要求，在隔舱分段总组前要在地面按照精度要求开设出中心线、11540线、2 m等高线，以保证地线角尺度控制在1mm以内。隔舱总组时要严格以地线为基准进行定位，以保证总段角尺度满足精度要求分段水平必须调整到满足精度要求，保证分段在同一水平面，并在分段接缝做反变形（向上5mm）。隔舱优先保证导轨水平，分段结构水平度为5mm，导轨水平度为3mm。2 m 等高线是检验隔舱总组顶板直线度的标准，也是搭载时定位隔舱高度的基准。分段总组后应确认分段的整体宽度。焊前应测量总段整体水平情况是否满足精度要求，见图7。对不满足精度要求的要及时进行调整，焊后应再次确认整体精度情况主尺寸、直线度控制阅中保证中保证四基准线真线度控制距中115 40距中115 40中心等高找酒尺控制导轨间距控制115401540图7总段精度控制要点2.5隔舱搭载阶段的精度控制成型隔舱船坞搭载后隔舱的精度与很多因素有关，如总段吊码的位置、总段调运的方式、总段翻身的方式、隔舱搭载定位后的临时固定方式、搭载定位后隔舱的焊接顺序及焊接方式等用全站仪全程跟踪定位隔舱的吊装。用2 m等高线定位隔舱的高度，首尾方向以横向中心线为基准线进行初定位，并持续监控隔舱导轨的变形情况，宽度方向以115 40 横向中心线为基准进行定位。侧定位与隔舱同步，使用基准线进行定位。要保证环段到位后整体端面、宽度及首尾尺寸满足3mm的精度要求。具体见图8。隔舱调整完毕后先焊隔舱顶板对接缝，再焊隔舱与隔舱垂向对接缝。非水密隔舱采用退焊法，前后同步焊接，以减小由于焊接导致的结构变形量。28船舶设计与建造中外船舶科技2023年第3 期心助化牌(a)精度控制要点（b）施工现场图8隔舱总段搭载舱口围搭载安装后，在舱口围顶板四周树立4根标杆，建立基准标高，并测量舱口围水平（图9），用于后续舱口盖附件的匹配调整。标杆QQQ支撑座盒图9舱口围成型水平测量3结语集装箱船横隔舱分段精度控制是集装箱船建造中的关键。通过对横隔舱分段建造各阶段进行有效的精度控制，减少了横隔舱分段二次修正量。尤其在总组搭载阶段降低了顶板平整度、导轨间距、板边直线度等精度控制问题的重复发生率，通过提高搭载效率，大幅度提升了横隔舱分段建造效率。参考文献：1冯敏超，邵丹，陈风.集装箱船绑扎及相关结构精度控制方法优化 J.船舶与海洋工程，2 0 18（5）：6 6-7 0.2 步林鑫，舒雅，冀温凯，等.2 10 0 0 TEU集装箱船典型横隔舱吊装方案优化 J.造船技术，2 0 19（1）：5 1-5 8.