陈大为，姚道江

(扬州中远海运重工有限公司，江苏 扬州 225200)

0 引言

目前,常见的LNG船薄膜型围护系统有MARK III和NO96两种形式，其中：MARK III型薄膜舱由于其内部空间利用率高、隔热效果好等优点，受到越来越多的船东青睐。国内MARK III型围护系统建造尚处于起步阶段，相关研究需从模拟舱建造开始，而实船建造中考虑到工作量及生产周期因素，很多模拟舱建造中的手动操作必须由自动设备替代，以提高建造质量和效率。这些设备价格高昂、运输周期长、维护要求高，在实船建造前需对其进行充分的调研。由于国内MARK III型薄膜舱实船建造项目很少，目前国内相关文献资料仅对NO96型薄膜舱的建造设备进行相关研究[1]。

本文首先以法国GTT公司的MARK III维护系统安装手册相关内容为基础，将收集整理的各设备厂商资料及实地调研的相关信息加以补充；然后根据模拟舱的建造流程和实际需求，对主要专用设备进行研究，分析实船薄膜舱建造过程中各阶段所需设备的类型、数量及其功能和操作要点。

1 MARK III型薄膜舱围护系统建造步骤

薄膜舱结构油漆完工后开始建造MARK III型围护系统，主要建造步骤为：脚手架搭设→货舱平整度及油漆检测→划线和螺柱焊接→木垫片安装→树脂涂布→绝缘板安装→间隙填充→FSB粘连→次层空间密性试验→TBP EOB安装→主屏壁划线→不锈钢波纹板装焊→主层空间密性试验。本文主要讨论从平整度及油漆检测到不锈钢波纹板装焊过程中使用的主要专用设备。

2 围护系统建造主要专用设备概述

2.1 划线及螺柱焊接主要专用设备

2.1.1 树脂拉力试验装置

使用阶段：钢结构油漆完工，螺柱划线前。

功能简介：①底漆或涂层拉力试验测试底漆或涂层与船体的粘合强度，垂直面和顶面每200 m2至少做1次试验，下斜面和底部每200 m2至少做5次试验；②树脂拉力试验测试涂层与船体及树脂与涂层的粘合强度，试验区域及次数根据厂家建议实施。

2.1.2 激光旋转跟踪仪

使用阶段：舱壁平整度检测及划线。

功能简介：激光旋转仪是一种便携式高精度三维坐标测量设备，其测量范围可达55 m。该仪器使用2个旋转编码器和1个激光距离测量系统，以跟踪和测量反射器目标的位置，可用于划线作业；也可旋转头部产生一个理想的“激光平面”，通过电子图像接收仪测量激光平面与内壳间的距离，从而测量舱壁平整度[2]。

2.1.3 螺柱焊接装置

使用阶段：螺柱焊接。

功能简介：将小螺柱焊接在钢板上，需打磨掉焊接区域底漆并使用模板焊接，焊接外观要求焊接咬边≤0.5 mm，并通过相应测试，不允许有缺陷。

2.1.4 螺柱拉力仪

使用阶段：螺柱焊接测试。

功能简介：①在螺柱焊接前对测试板上的螺柱进行拉力试验，拉力载荷为8 kN；②螺柱焊接过程中随机抽检测试及更换缺陷螺柱后的额外测试，由液压油泵和拉力头组成装置，配有压力表，压力表需要定期校验，保证精度。

2.2 绝缘模块安装主要专用设备

2.2.1 树脂涂布机

使用阶段：绝缘板安装。

功能简介：树脂机由三轴沉降台和泵送装置组成(2个泵送滚筒，1个混合加药泵混合硬化剂和树脂)，其作用是把树脂剂和硬化剂按照一定的比例混合，形成混合树脂，并根据设备的稳定性和操控性要求，准确、均匀、快速地完成绝缘模块的树脂涂布，以保证树脂条的混合状态、硬度指标、横截面积及涂布位置。

2.2.2 专用安装机械手

使用阶段：绝缘板安装。

功能简介：机械手是用于模块安装的辅助机械设备。由于MARK Ⅲ的绝缘模块体积和重量都较大，安装时必须使用辅助设备以代替人力。使用配套的电动叉车，机械手可以方便地将绝缘模块从树脂涂胶机运输到机械手上，并完成固定；机械手带有多维度伸缩和调节功能，可以克服脚手和舱壁的不平整带来的安装问题，最大限度地保证安装精度和效率，安全地将模块放置安装到位；机械手主要用于顶面和上斜面的安装。

2.2.3 专用绞车

使用阶段：绝缘板安装。

功能简介：绞车是模块安装的另一种辅助机械设备，用于设备所在位置下方模块的安装；主要用于垂直面舱壁、下斜面和底面；使用配套的电动叉车和吊装工装，可以方便地实现吊装、安装等功能。

2.2.4 切割设备

使用阶段：绝缘板安装。

功能简介：切割设备包括切割、锯、开槽等电动工具，用于绝缘板之间间隙填料的切割加工，确保间隙填充完整；绝缘板的长度方向和厚度方向都不能有间隙；绝缘板的高度方向与次屏蔽的安装公差为0～5 mm。

2.3 粘连工作主要专用设备

2.3.1 手动供胶机

使用阶段：FSB手动粘连。

功能简介：可以按照要求配比树脂和硬化剂并保证胶合质量，用于角区FSB粘连时的胶水手工涂布；另外，混合胶水暴露在空气中会快速硬化，因此设备的密封性和稳定性要求极高。

2.3.2 自动粘连机

使用阶段：FSB自动粘连。

功能简介：①提供混合胶水的胶合单元；②提供粘连期间FSB的处理和输送单元；③提供粘连接头的加热和加压单元；④提供驱动机器的发动机单元；⑤控制所有参数的限制；⑥可用于绝缘板间的FSB自动粘连，一次性完成胶水混合、次屏蔽铺设、加热加压等操作。

2.3.3 热压控制系统

使用阶段：FSB粘连胶水固化。

功能简介：热压控制系统的作用是对手工粘连的次屏蔽加热加压并进行实时监测，对保证次屏蔽粘连质量、缩短粘连周期有着极其重要的意义；配合热压板工装使用，使用过程中必须保证不间断电源和压缩空气，同时定期进行设备有效计量，避免测量误差造成的系统性风险。

2.3.4 TBP自动涂胶机及自动供胶机

使用阶段：顶桥板安装。

功能简介：TBP涂胶机是主层TBP安装的主要设备，用自动供胶机将环氧胶水和硬化剂按一定比例混合，形成混合胶水，配合自动滚动的涂布平台，并根据设备的稳定性和操控性要求，准确、均匀、快速地完成顶桥板的树脂涂布，以保证树脂条的混合状态、硬度指标、横截面积及涂布位置。

2.4 波纹板装焊工作所需工装及设备

2.4.1 气动千斤顶

使用阶段：波纹板安装。

功能简介：用于配合波纹板钳夹使用，使工装件可以更有力地固定波纹板。

2.4.2 手工TIG焊机

使用阶段：不锈钢件焊接。

功能简介：手工TIG焊机是不锈钢件焊接的常见设备，主要用来完成MARK Ⅲ围护系统的波纹板边角区域的手工焊和修补，以及其他不锈钢件的手工焊等。

2.4.3 波纹板自动焊机

使用阶段：波纹板焊接。

功能简介：波纹板自动焊机是波纹板焊接的重要设备，其作用是代替手工焊，快速、高效、高质量地完成波纹板焊接。

3 关键设备的操作及管理

3.1 树脂涂布机

(1)树脂涂布机工作前需按运行测试表进行运行测试和涂布测试，具体测试参数见表1。

表1 树脂机运行测试表

(2)树脂涂布工作对运行环境的温度及湿度有严格的控制标准，具体参数见表2。

表2 温度/湿度控制表

(3)不同区域的树脂条涂布范围、间隔及宽度也有不同要求。

(4)树脂机需要进行日常的检测维护，具体检测要求见表3。

3.2 热压板系统

FSB粘连使用热压板系统的温度一般控制在60 ℃，加热时长为4 h，热压系统气囊的压力要求为0.03 MPa。控制系统的操作要求如下：

(1)动作顺序：①主电源连接；②主电源ON；③打开电源开关ON，红色指示灯闪烁且蜂鸣器鸣叫；④按通道连接热垫(确认插座方向)，热垫当前温度显示；⑤打开连接热垫通道的电源ON，未连接的通道保持OFF状态；⑥连接热垫的通道动作由OFF→ON变更(触摸屏画面反转)；⑦如正常，绿色指示灯闪烁。

(2)结束顺序：按动作顺序的逆顺序进行。

3.3 自动粘连机(ABM)

自动粘连机主要由主框架、行进单元、加热器、主辅控制箱等组成，可应用于标准平面区域和边缘可变区域的自动粘连，通过切换分配器模式及更换部分配件的规格来实现不同区域FSB的粘连。

(1)标准区域FSB的宽度为250 mm，可通过现场测量更改FSB的宽度。

(2)通过现场测量数据更换ABM的滚轮位置/FBS导轨/ FBS供给支架。

ABM的日常操作在控制面板进行，通过滚轮在绝缘板间隙内行走。当行走在标准区域绝缘板上时无需安装导轨；当通过绝缘板间隙交叉区域时需在机器运行之前安装临时工装进行搭桥。

3.4 波纹板自动焊机

波纹板自动焊机主要由机械手、主控制箱、移动组件夹具、导轨、通用夹钳、日常测试夹具、电缆和软管、无线遥控器等部件组成。设备采用等离子焊接或氩弧焊进行不锈钢重叠焊，焊机在焊接导轨上通过齿条和小齿轮驱动行进，其焊接速度约为100～400 mm/min。使用时，先将焊接导轨装在波纹板的焊缝位置，在安装焊机头后，操作遥控器可以实现机头的微调，以达到良好的焊接质量。自动焊机在实船上使用前，需要经过相应的焊接工艺评定，操作人员需要取得对应的焊工证书。

4 结论

(1)目前国内MARK III型围护系统模拟舱建造中的手动操作必须由自动设备替代，以提高建造质量和效率。国内船厂在实船建造前需充分调研，合理配置，得出最优的采购或租赁需求。

(2)通过本文的归纳整理及关键设备的详细描述，可提升业内对围护系统建造专用设备的认知能力，也希望能为承建LNG项目的国内船厂提供一定的参考依据。