现代化造船模式下的分段精度控制工艺研究

2017-01-17张纹梅

江苏船舶 2016年5期

关键词：大组基准线外板

王岩，柏松，张纹梅，尤恽

(1.江苏省船舶设计研究所有限公司，江苏镇江212003;

2.解放军陆军车船军代局驻广州和柳州地区军代室，广州佛山 528300;3.上海船舶研究设计院，上海 201203)

现代化造船模式下的分段精度控制工艺研究

王岩1，柏松2，张纹梅1，尤恽3

(1.江苏省船舶设计研究所有限公司，江苏镇江212003;

2.解放军陆军车船军代局驻广州和柳州地区军代室，广州佛山 528300;3.上海船舶研究设计院，上海 201203)

现代化造船模式主要依托于造船成组技术，使船体建造从钢板切割到分段搭载的工序流程化，将船体分段主要分为平直分段和曲面分段。为了加强船体建造的精度，提高造船的生产效率，分析了平直分段和曲面分段的特点，并结合不同分段的特点进行了分段精度控制工艺研究。结果表明：运用现代化造船模式下的分段精度控制工艺能大大加强分段的施工精度与生产效率。

船体建造工艺；成组技术；精度管理；质量控制

0 引言

传统造船模式对船体制造流程划分较为粗糙，仅分为小合拢、中合拢和大合拢。现代化造船模式广泛应用成组技术，在该模式下以中间产品为导向，按区域组织生产，壳舾涂作业空间上分道，时间上有序，均衡连续地总装造船。从钢板预处理开始，现代化造船模式将造船流程细分为加工、小组立、中组立、大组立、涂装、总组立和搭载。精度控制贯穿于以上的整个船体制造流程，不同船型在各个制造阶段均有不同的精度控制工艺和方法，同时也有着相似性和相通性，所以，做好分段的精度控制，是提高整个造船生产效率的根本所在。

1 现代化造船模式下的分段特点分析

现代化造船模式(U字型造船模式)流程如图1所示，图中的平直中心、平台中心和曲面中心是分段制作中心，也是衔接加工和搭载的重要中间产品生产区域。

1.1 平直分段的特点分析

平直分段主要包括双层底分段、双舷侧分段、内部纵横舱壁分段、甲板分段等。大部分分段片体均有平直中心流水线生产出，然后再由平台中心翻身大组。图2为典型双层底分段大组流程。内外底板

图2 典型平面分段及其制作流程

1.2 曲面分段的特点分析

曲面分段主要是船艏和船艉分段，其制作难度较大，周期较长，对精度控制要求也较高。一般的曲面分段是甲板加旁板的形式，先制作甲板分段，再以甲板为基面大组反造。其精度控制关键点是旁板制作时的拼板定位精度和其与甲板大组时的定位精度。典型曲面分段及其制作流程如图3所示。

2 分段精度控制工艺

2.1 平直分段精度控制工艺

平直分段主要采用流水线形式，分平直中心(内场)和平台中心(外场)，其中内场为中组，制作片段；外场为大组，片段翻身大组成分段。

平直中心主要制作平行中体分段的主板片体，主要包括双层底内外底板片体、双舷侧内外底板片体、甲板片体、纵横舱壁片体。片体基本采用流水线作业，制作时间较短，精度控制要求较高。片体在平直中心制作过程主要历经拼板、主板焊接、纵骨装配及焊接、横向构件装配及焊接。其主要精度关键点是主板主尺度、正方度、M.K线、构件装配定位精度及垂直度。平直中心如图4所示。

图3 典型曲面分段及其制作流程

图4 平直中心流水线

(1)主板长度方向历经焊接后会发生收缩，主要是横向构件焊接收缩(每档肋距收缩1 mm)。其拼板时理论尺寸为：主板长度理论尺寸-坡口间隙(6 mm)+焊接收缩(肋距数×1 mm)+总组搭载补偿。主板宽度方向历经焊接后会发生收缩，主要是FCB自动焊收缩(每条拼缝收缩1 mm)、T排及纵向强构件焊接收缩(每4档纵骨间距收缩1 mm)。其拼板理论尺寸为：主板宽度理论尺寸(不同分段主板宽度尺寸不定)-坡口间隙(6 mm)+焊接收缩(纵骨数×0.25 mm)+总组搭载补偿。

(2)拼板除确认好拼板尺寸外，还须控制好拼板方正度，即主板对角差值控制在5 mm以内。再历经主板焊接后，须重新确认主板尺寸及对角线，并进行划线。由于单板切割误差等因素，主板拼板焊接后，主尺度及对角线与理论值会有偏差，宽度尺寸一般偏大10～20 mm，长度尺寸一般良好。在划线结束后将余量切割。

(3)主板划线时，除划制纵横构件线外，还须划制与纵横构件线相匹配的150 M.K基准线，主要用于后道对接。划线基准主要以超大型原油船船体精度布置图上无余量或补偿量的一边作为绝对基准划线,并对4个基准线交点敲定位点加深印记。典型的基准线和纵横构件线如图5所示，图中，划制的虚线为基准线，实线为纵横构件线。

图5 典型的基准线和纵横构件线

划线结束后，需要进行T排装焊和强纵横构件装配。T排装配时注意以绝对基准边的基准线为准对齐。T排焊结束后，对T排超出主板部分修割，开好坡口并打磨光顺。纵向强构件装配与T排一样，以绝对基准边为准装配。横向构件多为拉入法装配，无需确定基准。

(4)片体精度测量分为焊前和焊后。焊前主要测量装配定位尺寸、主板水平状态和纵横构件垂直度。由于平直胎架为流水线式平板胎架，因而无法调节局部水平，某些有板厚差的片体须在现场测量的水平值扣除其板厚差来获得实际水平值。焊后主要测量主板水平状态，确认焊接对主板水平的影响。为避免焊接引起的水平不良，应该采取适当的焊接顺序。

焊接时，一般应先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩量小的焊缝。船体结构焊缝的焊接顺序是先焊对接缝，后焊角接缝。对接缝的焊接顺序是先焊平对接焊，后焊横对接,最后焊立对接；角接缝的焊接顺序是先焊立角接缝，后焊平角接缝。焊接结束后，再次确认片体水平及纵横构件定位尺寸，对于水平不良的地方进行火工矫正或开刀修正。然后即可脱胎进入平台中心进行翻身大组，并对基准线进行反驳至上表面，敲好定位点并贴上胶带。

平台中心主要是对有平直中心输出的片体进行大组。这类分段大组周期较短，需要精控人员能够快速准确定位分段。其主要精度关键点是分段水平、艏艉及左右重合度、直线度等，可使用线坠、水平仪等二位仪器或用全站仪进行测量分析。该类大组精度控制次序主要是先调整分段水平，再确认分段重合度，然后定位装配并焊接。

(5)重合度(垂直度)是平直分段，尤其是双壳分段的重要精度指标，直接反应该分段的制作质量，影响该分段在总组搭载时是否需要开刀修正。使用二维仪器测量精度时，可先使用水平仪测量水平，再使用线坠测量双壳分段内外底上基准线交点的偏差来确定内外底艏艉及左右重合度，偏差超过2 mm即进行修正。线坠检查重合度如图6所示，确认艏艉及左右偏差如图7所示。

图6 线坠检查重合度

图7 确认艏艉及左右偏差

使用全站仪测量快速定位时，先保证分段水平状态，再以外底纵向基准边为基准。测量示意图如图8所示，图中数字为测量点。测量顺序为：先测量第1点和第2点；以这2个点为基准轴，然后测量内底端面上各点，看第3、第5、第7、第8、第9点与第1点的X偏差，看第11、第12点与第1点的Y值偏差，即可判断出该分段的重合度状况，超出标准时立刻修正。其中，第3、第5、第7、第8、第9点偏差反应艏艉重合度，第11、第12点偏差反应左右重合度。测量表格见表1。

确定分段定位精度良好后，即可安排进行焊接作业。其焊接顺序与平直中心片体焊接类似，可参照其焊接顺序。焊接结束后，确认焊后精度，并反驳基准线，在交点处敲上定位点。用胶带贴封，以备总组搭载时使用。

图8 用全站仪定位平直分段大组

表1 快速定位数据表

2.2 曲面分段精度控制工艺

曲面中心主要制作船艏和船艉分段，艏艉分段外板多为双曲度主板。制作过程较为复杂困难，在支柱胎架上制作，对精度要求较高。一般曲面分段由甲板和外板组成，外板和甲板分别各自大组，然后以甲板为基面大组反造。

2.2.1 外板片体制作

外板大组制作历经拼板、划线、内构件装配和焊接。外板拼板尺寸与平直片体所经历的收缩相近，不同的是拼板缝为CO2自动焊，其收缩为2 mm。拼板时一般以两边均无补偿量和余量的1张板为基准定位，然后依次定位其余主板。定位时注意板角和焊缝端部处吊线坠与胎架地线相重合，尤其是无补偿量余量的一边，一定要满足相应的控制标准。拼板焊接结束后，须划制基准线和构件安装线，其步骤和方法与平直主板划线相似。图9为第1块曲板定位示意图，图10为其余主板定位及基准线划制。

外板曲度过大时，所需支柱型胎架高低相差较大。为保证其强度和支柱定位精度，须采用连杆连接各个支柱。连杆连接图如图11所示。

图9 第1块曲板定位示意图

图10 其余主板定位及划制基准线

图11 连杆连接各个支柱

2.2.2 甲板片体制作

该流程与平直区域主板相同，仅仅是主板焊缝采用CO2自动焊，每条板缝收缩为2 mm，比平直主板的多1 mm。甲板板较薄，一般约10 mm。内构件焊接收缩变形较大，拼板时，应根据实际情况加放更多的分散延长。

外板与甲板大组成分段时，一般以甲板为基面，扣上外板。测量时可使用全站仪快速定位其精度，定位方法与平台分段快速定位相同。以甲板中心线标出艏艉各2点，分别测出外板基准端断面坐标，与中心线2点相比较，并根据此偏差调整。典型曲面分段大组快速定位如图12所示，图中，1～8为测量点。首先用全站仪测出1至8点，可用第3至第8点的X值与第1点的X值相比较，得出外板的的艏艉偏差及甲板的正方度。然后用第7至第8点的Z值与第6点的Z值相比较，看差值与理论尺寸的偏差，得出外板垂向定位精度，超出标准时及时调整。

待大组定位结束，可对相应构件装配焊接。由于曲面分段主板都比较薄，为防止分段焊接变形，焊接前，应对分段四周固定支撑，并焊死。待焊接结束，再进行一次全站仪精度测量，对一些变形进行修整，精度确认无误后，方可脱胎。