大型船舶建造工法研究

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现代遗岍模式卜．人掣I}f}舯建造f。法研究摘要进入二十一世纪以来中国的造船企业快速的发展起来，大型的造船企业都相继建造10万吨级、20万吨、30万吨级的大型船舶，并且相继建立了适应现代造船发展的现代造船模式。船舶建造工法研究是为了快速高效，低成本的造船，针对船厂目前经营中比较突出的工艺问题和资源瓶颈i同时本着以人为本的原则，所开展的工艺和生产流程的研究，是现代化造船厂重要标志之一。因此船舶建造工法越来越成为各大造船企业为了快速发展所开展的主要研究内容之一，成为造船界比较热门的研究。工法研究涵盖造船流程中的各个方面，从招投标的技术支持到新工艺的研究开发，从单个专业到壳、舾、涂一体化研究。本论文在我国现代造船模式下，结合企业的大型船舶建造工法工作，通过总结、分析和研究，进行了现代造船模式下大型船舶建造工法研究，包括四个方面的研究内容。’一、船体建造流程工法研究。重点阐述了双面肋板拉入法的前期控制、工艺流程和拉入过程、船体预密性试验和舱口围总组的优点、程序和控制方法；二、船体焊接及装配工法。重点介绍船体焊接收缩、变形补偿控制及装配基线的设置，以艉轴管分段和挂臂分段焊接为例，进行了分析论述；三、船艉建造流程工法研究。介绍了艉轴分段镗孔技术及船体零件分道切割配送工法的应用；四、预舾装及单元模块工法研究。重点进行了分段预舾装和单元模块工法研究。研究表明，双面肋板拉入法可节省大量的钢材、减轻船体重量和节约建造成本，可实现纵骨装焊自动化、减少分段装焊变形和提高建造质量。这是在分段建造过程中的一大突破，是提升企业造船技术含量的一个质的飞跃。船体预密性试验的应用，可大大降低船坞密性工作量，减少密性工作量，大大缩短船坞周期。焊接变形的研究应用可提高造船的精度控制，为快速搭载创造了有利条件。预舾装完整性是缩短船坞周期及整个船舶建造周期最大的保障措施之一。模块化、单元化建造也是最典型的现代化造船的一个体现。本论文工作可为进行深入的现代造船模式工法研究提供参考。关键词：现代造船模式：大型船舶；‘-I-法研究现代造船模式。卜．人刑船冉自建造l。法研究AbstractIntothetwenty—firstcentury，China’Sshipbuildingenterprisesdevelopedrapidly．Large·scaleshipbuildingenterpriseshaveconstructedlargevesselsof100，000tons，200，000tons，300，000tonsetc．．AndtheyalsohaveestablishedmodemshipbuildingmodefortargetofresearchofConstructionadaptingtodevelopmentofmodemshipbuilding．TheMethod&Procedurethetechnologyisthattheshipbuildingwillbefaster,moreefficientforandlow-cost。Fortheprincipleofissuesandresourcesbottleneckofallshipyard,alsopeople-oriented，wecarriedouttheresearch．Thisisshipyards．Thereforebecomeoneimportantsymbolofmodernizationoftheresearchofconstructionmethod&procedurehasincreasinglyofthemajorresearchcontentsofshipbuildingcompanytorapiddevelopment．Theresearchofconstructionmethod＆procedurecoversallnewaspectsofshipbuildingprocess，frombiddingforthetechnicalsupporttothedevelopment，fromatechnologyresearchandthissinglespecialitytOtheIntegrationofshell，outfitting&coating．Illnewdiscourse，weresearch&discussabouttheapplicationoftheconstructionmethod&procedureforthelargevesselconstructioninfouraspects．Firstly,theresearchofconstructionmethod&procedure．Theemphasisisinstallation,theontheprophasecontrolofdouble·sidedfloorsprocessflow,theinstallationprocedure，huhpre-tightnesstestandhatchintegratedassembly．Secondly,weldingofandassemblingmethod．Theemphasisisandetc．Thirdly,theontheweldshrinkage，thecompensationdeformationresearchofsternconstructionmethod&procedure．Itmainlyincludesboringseparatelycuttingattheblockphaseandhullpartsandsending．Fourthly,theresearchofpre—outfittingandmethodofunitmodule．Byusingdouble-sidedfloorsinstallation，alotofsteelcallbesaved,thehull-weightandcanthecostcancanbereduced．Automaticalloadingandweldingthelongitudinalbeachieved．Itreducethewelddeformationasconstructionandimprovethequality．Thisisamajorbreakthroughintheaspectssuchhaveprocess．Throughtheapplicationofhullpre-tightnesstest,weofdockworkandthedockcyclegreatlyreducedthedensitygreatly．Throughtheresearchandtheapplicationofdeformation，wehaveimprovedthecontrolofaccuracy,andonemadefavorableconditionsfortherapiderection．Thepre-outfittingisofthegreatest哈尔滨Ii千。#人。学硕卜学忙论文safeguards．toshortenthedockcycleandeventhewholeshipbuildingcycle．Unitmodularisthemosttypicalmanifestationofmodemshipbuilding．Thisdiscoursecanbea．guidancefortheworkofmodemshipbuildingmode．Keywords：Modemshipbuildingmode：Largevessel：ResearchofConstructionMethod＆Procedure第1量绪论第1章绪论1．1概述当今年代，我们已经进入高速发展的时代，经济结构也在发生快速的改变，新能源、新材料、．生命科学，信息技术等等。原来的重工业如：冶金、造纸和汽车制造业，会逐步的加快产业结构的调整，会从工业经济时代的主要支柱产业逐步的转变为非支柱产业。造船作为典型的传统产业，作为资金密集型、知识密集型、劳动密集型的产业，她的发展对于造船入来说非常重要。当代的船舶工业发展必将转变原有的生产模式，将引进吸收更多的高新技术。目前，整个的汽车工业、航空工业和轨道交通工业，已引进了许多信息方面科技成果，正在创建新的管理模式、经营模式、生产模式。国外和多国家都不约而同的曾把发展造船业作为优先发展的产业如：美国、西班牙、日本、韩国等。船舶工业的发展势必对钢铁、化工、电子、机械等行业提出比较高的技术要求，船舶的运输又带动着整个国民经济的发展，为国家的经济发展提供比较廉价的运输方式。现在世界各国的船舶工业都面临着挑战，由于用工成本的大幅增加，欧美等发达国家的造船业已经逐步的萎缩，日韩的造船业也逐步向发展中国家扩展。我国尚处在船舶工业的快速发展期，转变传统的造船模式，为船舶企业注入高科技元素，尽快建立现代的造船模式使我们面临的挑战又是一个机遇。只有我们抓住了这个机遇，我们才能够在激烈的市场竞争中脱颖而出；从而引领世界的船舶产业的发展。我国的船舶产品目前已经在世界船舶市场占有一席之地，怎样扩大船舶市场的占有率，提高经济效益，带动整个重工业的发展，我们就要加快建立适合我国国情的现代造船模式，迎接世界经济的快速发展。1．1．1现代造船模式内涵现代造船模式就是以统筹优化理论为指导，应用成组技术原理，以中间产品为导向，按区域组织生产，壳舾涂作业在空间上分道，时间上有序，实现设计生产管理一体化，均衡连续的总装造船。现代造船模式应把造船的主流程分解为不同的作业阶段，各个阶段相对独立，形成不同的中间产品。他把造船生产中的数量繁多的材料、零件、单元、设备按类型分成不同的组，因此实现从传统的造船模式的单件生产变成了现代造船模式的批量生产，提高了工作的效率，增加船厂的经济效益。现代造船模式应该系统科学的应用成组技术原理，结合各企业的实际特点，逐步整哈尔滨T程大学硕士学位论文合企业的各个相对分散的管理点，使他们行动统一。现代造船模式就是逐步把船厂的各个资源整合的一个过程，这里包含了船厂的作业主流程、工人的造船习惯、设备设施的能力、人员的素质、造船的经验等方面。建立现代造船模式的关键是要把造船技术、管理方式的细化分解的程度以及造船生产过程中的各个工作者的执行的是否彻底。只有有了一批坚决贯彻的管理及员工队伍，才有建立现代造船模式的基本保证。在建立现代造船模式时还必须有创新精神，只有不断的创新才能在竞争中胜出。现代造船模式并不是一层不变的，而是随着时代的变化、经济的发展、技术的进步而不断发展变化。只要我们有信心，相信我们建立现代造船模式的步伐会越来越快，造船效率也会快速提升，经济效益也会逐步提高。1．1．2现代造船工法内涵工法研究目前还没有比较清晰的定义，主要指船舶建造技术和作业方法，就是通过创新的精神来解决整个造船生产流程中所面临的技术、工艺、物流等等的问题。工法研究与常规所说的工艺研究有着很大的区别。工法研究包括造船流程中的各个方面，从招投标的技术支持到新工艺的研究开发，‘从单个专业到壳、舾、涂一体化研究，而常规的工艺研究只是针对生产过程中的单一问题，提出解决方案。工法研究在解决某一问题时，必须考虑对其他相关专业的影响，对整个生产流程的影响，对船厂生产资源和工作负荷的影响，是一种总体解决问题的方法，是一项总体提升生产效率、生产规模的技术组织措施。1．2现代造船模式和造船工法发展综述’回顾整个造船的历史基本上经历了三次次比较大的变革。第一次变革是20世纪三十年代“铆接技术\"的使用，是造船由原来的木船发展为钢制船舶。第二次变革是20世纪五十年代焊接技术应用。正是由于焊接技术的应用，从而造船有了分段的概念。由于有了分段建造的概念，船厂生产模式、作业流程、设备设施都发生了很大的改变。有了分段的载体，才逐步发展了舾装，先行涂装概念，从而在其基础上实现了区域划分，不同区域不同的要求组织划分施工原则。整个船体划分了形状大小各异的分段，也有了针对不同分段的建造、舾装、涂装、跟踪补涂的相关工法。从20世纪六十年代开始世界航运市场发生了巨大的变化，船舶制造逐步向大型化发展。以往适应性小分段建造的设备设施已经不能适应市场的要求。以当时的日本为例，日本为了适应市场的需求，很快的转变了造船模式，新建了一批船厂，同时对老的船厂进行改造。新建了一批船坞、2第1章绪论龙门吊等。在设备设施改造的同时进行了现代化造船模式的建立过程。在建立现代化造船模式中引入了“成组技术”概念。通过不同类型的建造过程的相似性分析，实现了以船舶区域，作业类型和施工阶段分类，按“中间产品”的概念组织造船的流水和虚拟流水生产。第三次变革是，到了20世纪八十年代，随着计算机技术的飞速发展，造船的管理和技术都有了很大的发展。“空间分道、时间有序”的壳舾涂一体化的生产状态，把造船业变成了“信息密集型”产业，称为现代造船模式的高级状态。造船业从从粗放型向精细化转变。造船的传统强国美日韩，采用了两种不同的造船技术。一种是，“模拟\"路线，在船厂现有设备设施的基础上，采用计算机集成制造技术、激光和人工智能技术、机器人制造技术。第二种是“创新技术\"路线，通过计算机系统应用，使船舶设计更加方便快捷，船舶建造更加高的附加值建造工作，建立自动化的新的造船模式。整个钢船建造经历了铆接、焊接、成组分段和信息技术的发展变化，演绎了船舶建造的整体造船模式，演绎过程见表1．1。表1．1造船演绎过程发展时序生产模式主导技术传统船舶工具整体制造模式．铆接技术船体散装码头舾装现代船舶工业分道制造技术成组技术未来船舶工业分段制造模式焊接技术分段建造现行舾装预先涂装按“系统”区域分解船舶工程，以库存量控制生产集成制造模式信息技术灵接制造技术智能技术虚拟组合仿真建造模块化数字化工程状态分道建造区域舾装壳、舾、涂一体化全船涂装管理特征按“系统”区域涂装“中间产分样船舶工程按库存量控制生产过程品”导向的分散专业化按“区域”类型／阶段的“中间产品”导向的分散专业化生产率按“区域”类型／阶段的“流适模块导向的分形生产组合的动态结合造船和船舶运营的全过程动态监控库有量控制生产过程设备密集大型厂员工千人左右量”控制生产过程船厂类型劳力密集．劳力密集船厂有数船厂万名员万名员工工左右信息密集大型厂员工千人以下知识密集大型厂数百名员工关键技术人工放样技术，切割、成形、装配技术，管子加工技术，铸、锻件、热处理和机加工技术，机、电设备和系统的造船CAM／Q气D／ClM技术：NC切割技术；型材、管件和分段的机械自动化制造技术：物资含“中间产品”采办和托盘技术：造船精度控制技术；编码和区域造船技术总装型船厂具有船体制造，管件制造和涂装功能。船舶产品模型数据交换标准：船舶产品制造过程一体化数据处理安装调试技术船厂结构全能型船厂，能制造船体，船舶机械化，各类舾装件；以学科；以学科专业，组建技术；全方位的建核和仿真技术：并行工程和快连续件技术灵捷型船厂具有组装和调试功能以全民船舶产品共用以“中间产品”专业化生产为3哈尔滨．T程大学硕十学位论文技术和职能部门；按上种专业化、组建生产车间和工段导向，组建科室和车间；计算模块为基础组建科室机辅助实时控制，取消监造师。和车间，计算机辅助共用数据库瞬时控制。由监造师组织生产，负责造船进度厂际关系由原材料、设备和器件生产厂向船厂提供物资由原材料、设备、零件、舾装件、机械加工厂自船厂供货，甚至船舶涂装作业，也组建专由原材料、设备器件生产厂向模块生产厂提供物资，由共同模块生产厂向各家船厂提供物资；由共同模块生产厂向各家船厂供应各类船舶的各型模块快速组合的生产班组，业公司，为船厂服务生产组织和单一工种生产班组和工段单一专业的设计和工艺科室人员素质单一工种的生产工人单一专业的科技人员典型设备占场地、设备、人员和指标制造等中间产品的多工种的生产单元；按区域的多专业化科室；复合工种的工人；多学科的科技人员有大型起重设备辅助大型船擅长安装和调试各类模块；智能化素质的工人和科技人员，持续改进工作并适应灵捷的动态组合全厂、全国甚至全球的由小型吊车为几座船台服务实尺放样台；通用的剪切和压力设备；通过的气割和小型焊接设备坞；计算机辅助数系放养；钢材等处理流水线和按类别相异的专用NC切割机；型材、管件和平面曲而分段加工、装配、焊接、流水线；涂装房和机器人；一体化计算机集成系统；(HOP)综合车间计算机信息联网基础设施；无图纸的全数码化的高度自动化生产设备，具有预防功能的，生产过程职能的及时督察和控制设备，温控和空气自动调节的防污染绿色厂房。随着世界科学技术发展突飞猛进，船舶建造的设计技术、建造技术和管理技术也不断地向前发展。现代化造船厂不仅仅是应用单项先进技术，而是成功地把船舶设计、生产、管理紧密地结合在一起，在新的高效率生产模式下，充分发挥形成的先进造船工法的优势，取得了明显的效益。采用先进的船舶建造工法已经成为现代化造船厂重要标志之一。目前造船方法中应用最广泛是以日本造船厂为代表的“壳舾涂一体化，区域管理，模块化的造船法”。日本不断地发展这种建造方法，在应用中取得了巨大的成功。韩国九十年代引用了日本的造船方法，并在这个基础上引进了“计算机集成系统\"，用“数字化造船”取得了十分显著的效果，造船技术水平迅速提高。南通中远川崎船舶公司全面移植日本船厂的先进经验，采用日本先进的设计技术、生产技术和管理技术，从提高设计质量和先行舾装量着手，把先行舾装完成量控制在85．90％以上，以减少坞内舾装、码头舾装所占时间，缩短船舶的整个建造周期。1．3本文的主要内容本文研究以我国XX船厂为背景，重点研究了在现代造船模式下大型船舶建造中的4第1苹绪论先进工法，包括：1．双面肋板拉入法及其预密性试验，舱13围总成技术，船舶串联建造工艺；2．分段镗孔工艺及船体零件分道切割配送工法；3．船体焊接机装配工法；4．预舾装及单元模块工法；第2章船体制造主要工法第2章船体制造主要工法2．1双面肋板拉入法双面肋板拉入法已全面应用在30万吨油船上，缩短了分段的建造周期，减少了大量的补板，节约了大量的钢材、焊材。目前船舶平直分段制造过程中常用的肋板安装方法主要有两种：肋板插入法和单面肋板拉入法。肋板插入法是在肋板上首先开设贯通式R型切口，需要其尺寸大于纵骨面板尺寸，然后将肋板插入到纵骨片段，最后装焊补板。这种方法的不足是：仍采用传统的装配方法，需要大量的补板，浪费大量的钢材、焊材以及劳动力，而且装配效率低，降低船体结构的疲劳强度。单面肋板拉入法是靠内壳板一面的肋板上开设贯通孔，需要设计成与纵骨外形一致，将肋板从纵骨端头拉入到相应的肋位上，这种方法是双面肋板拉入法的基础，不足之处是，外板面仍然采用肋板插入法，仍然需要大量的补板。本论文研究的双面肋板拉入法，可以克服上述现有技术存在的不足，提高船舶分段的精确建造和实现高效建造。双面肋板拉入法与肋板插入法对应的各作业阶段精度比较见表2．1。表2．1双面肋板拉入法与肋板插入法对各作业阶段精度比较表双面肋板拉入法肋板插入法纵骨直线度，面板与腹板垂直度要求很高纵骨直线度，面板与腹板垂直度要求较低切割时，肋板的纵骨切口精度和切1：3间距切割时，肋板的纵骨切口精度和切口间距精度要求高精度要求低拼板时以对合线进行作业拼板时无要求FCB焊缝增强量控制，焊缝收缩量与补偿量相符考虑焊缝收缩量与补偿量作业阶段二次划线时，要求纵骨安装线的间距误差二次划线时，要求纵骨安装线的间距误差4精度小于_1ram小于±2mm要求纵骨安装时要求保证纵骨上下口的直线度和角度纵骨安装时仅要求定位焊在纵骨内侧小组立在安装加强筋要考虑与纵骨相接处留有空隙，使肋板拉入时能减少摩擦(这小组立对加强筋的安装为按图施工也是对设计和切割的要求)肋板拉入时水平方向与垂直方向需保持一致，因此要求行车与卷扬机同步，定位肋板插入对齐两端并保证肋板定位的角时要保证筋板的角尺度尺度通过在实际工作中，针对大型船舶的技术需求，逐渐摸索探讨了双面肋板拉入法的6第2章船体制造主要：。7．法各各工作环节，包括前期控制、操作过程和拉入过程，下面分别叙述。2．1．1双面肋板拉入法前期控制目前双面肋板拉入法需要专用的切口形式，包括水密切口形式和非水密切口形式。为了肋板拉入法的可操作性和焊缝预密性的实施，切1：3尺寸初步定位纵骨腹板厚度+和6mm，切角尺寸为8x8，节点形式见图2．1。其中肋板外形尺寸切割允许偏差要求为：长度为10m的肋板j长度偏差不大于_+2mm，高度偏差不大于+lmm。肋板贯通孔间距切割精度允许偏差：10档纵骨，肋板两端贯通孔的距离+2mm，极限±3mm。肋板截面的切割精度偏差d不大于±1．0ram。纵骨的基本结构为T型材。T型材采用盎罾黄趣jfL韭奎毒贯通孔意一门式切割机下料，面板自由边及端面需要光顺处理，面板与腹板的拼装采用T型材流水线，图2．1节点形式纵骨制作过程中的精度要求为：面板21的倾斜度偏差a小于±1．5mm，腹板22与面板21安装理论线偏差b小于±1mm。面板21不平度：每2m_+lmm。直线度每2m+_1．0ram，整根±1．5mm。纵骨装焊的精度要求为：主板拼板前按拼板对合线定位，校核无误后，采用FeB法焊接。纵骨安装前用钢尺对安装线进行校核，校核无误后，按纵骨安装理论线定位安装，安装线尺寸公差为+lmm，每10档累计偏差不大于+_3mm。纵骨的装配公差为+lmm，纵骨腹板与面板垂直度偏差C小于+lmm，最大为+2ram。焊接内壳部件和外板部件形成完整的船体分段。当间隙=3ram时不改变焊脚尺寸。当3mm=间隙=Tmm时增加焊脚尺寸a．3；当7mm=间隙=12mm时开单面坡口30度，陶瓷衬垫焊。当间隙=12mm时加补板贴装。2．1．2双面肋板拉入法工艺流程按照船舶精度要求切割肋板外形和肋板贯通孔。使用门式切割机将纵骨的面板、腹板从钢板上切割下来，并按照精度要求制作纵骨。在内壳板上装焊纵骨。在内壳板上自纵骨的端头拉入第一面肋板，焊接该第一面肋板与内壳组成内壳部件，多档肋板分别依次拉入。测量上述内壳部件，并对第一面肋板进行刚性加强。在内壳部件上布置“吊环\"，吊环的设置是为了起重设备吊拉内壳部件。先在胎架上固定外板部件，将所述的内壳部7哈尔溟T程大学硕士学位论文件翻身，使肋板的上贯通孔与外板部件上的纵端头对齐，将内壳部件的第二面肋板拉。确定焊接工艺，焊接内壳部件和外板部件形成完整的船体分段。2．1．3双面肋板拉入法拉入过程纵骨装焊结束后，为了保证肋骨贯穿孔间距的精度要求，肋板如果由多块板拼装而成，应采用按对合线拼板的工艺方法，若肋板刚度不够，肋板插入前下口要采取加排措施。采用肋板拉入法作业时要注意零件部件的装焊顺序，水密肋板需在肋板拉入前预先将水密补板套入纵骨。肋板在插入纵骨的过程中，如果被纵骨腹板卡住，则可将肋板相碰处割去1～2mm。肋板第一面拉入一般以内底板和内部纵舱壁为基面，在平面中心肋板安装工位进行。肋板第二面拉入区施工，己完成一面肋板拉入的内底板需先进行翻身。外板预先也在平面流水线按照严格的工艺要求完成拼板、纵骨装焊。然后流到作业区域的胎架上，采用外板固定。内底、及纵舱壁构件用门吊翻身后运到外板组件上方后把肋板的贯穿孔套入纵骨，使肋板的贯穿孔依次穿过，到位后进行定位焊接。2．2船体预智陛试验船体舱室的密性试验传统的方式是在形成密闭舱室后再进行密性试验。本研究的预密性试验是把密性试验提前到小组立、中组立阶段完成。预密性试验分为角焊缝密性试验和真空试验。角焊缝充气试验的优点是：从现代造船模式理念来说，可进行工序阶段前移，降低船坞密性工作量，缩短船坞周期。经过角焊缝充气试验检测过的焊缝，在液舱气压试验中无需再检测。是船厂实施PSPC标准的需要。进行预密性试验需要优化密性作业环境即进行真空试验。凡是可以进行气压试验的地方都可以进行真空试验，组成液舱边界所有的角焊缝都可以用真空检测设备进行检测。经过真空试验检测过的焊缝，在液舱气压试验中无需再检测。通过观察被涂的肥皂水，可以检测焊缝的任何渗漏。经过真空试验检测过的焊缝，无需再进行冲水试验检测。2．2．1角焊缝密性试验角焊缝充气试验工艺简图见图2．2。连接块安装在被试角焊缝的两端，连接块要按规定的要求焊接。压缩空气通过连接块充入角焊缝接头的根部。充气压力大于0．2MPa，并且保持约一个小时以上，达到稳定状态后将气压降到0．2MPa并进行检查。通过观察被涂肥皂水检测焊缝的渗漏，进行修补。角焊缝充气试验后保护好连接块的充气孔和压力表与连接块的连接口。所有连接块处的未焊角一焊缝都必须焊接完成。发现缺陷时应及时修补，端部充气试验做不到的部分，第2童船体制造主要T法补充检验方法可采用真空试验。图2．2角焊缝密性试验简图2．2．2真空试验真空试验是在角焊缝及对接缝表面喷涂肥皂液，同时将真空箱罩住被检焊缝，开启球阀，目测焊缝的渗透情况。为能看清焊缝的渗透情况，真空箱必须是透明的。在真空箱上安装压缩空气注入管接头和真空压力表接头。真空试验压力为0．015-．0．02MPa。真空试验见图2．3。图2．3真空试验工艺简图真空试验的步骤如下：在待检测的焊缝处喷涂肥皂水，然后在其上面安置真空检测哈尔滨T程大学硕十学佗论文设备(真空试验压力为0．015～0．02MPa)。通过观察被涂的肥皂水，检测焊缝的渗漏。真空试验完成后，液舱的边界包括焊缝接头依据涂漆规程进行涂漆。2．2．3船体预密试验的装配式脚手在进行船体预密试验研究过程中专门研制的专用的装配式脚手塔设。其组成包括：支撑横杆、钩式连接件、栏杆立柱、脚手板、护手栏杆等，具体见表2．2。衾2．2脚手工装件的类型序号名称型号SCC85图示仅普涂卜一850———-11i+H-E歹7————一75*75*8角钢i2支撑横杆卜·———————一130C,————————叫SCCl375．75．10角钢SCCl03仅特涂75*75*8角钢SCDl4SCD2栏杆立柱SCD25仅普涂rl瑚IlL采用33．5*3．25普通焊接管SCEl6夹头仅普涂将支撑横杆固定在T排面板上10第2章船体制造主要：r法_卜I5-l_．叫1———～——～：SCE27仅普涂一：¨肇·．!，．、|：，，肇：…净◎。--I\"LJ’9七=司司：’I世．j．．．．．．．．．上‰，一一将支撑横杆固定在T排面板上8SCGl85／．厂。、(_一／—————]，／，广—一、广广—／。1、、①18圆钢①圆钢钩式9．’』)】fSCGl65+连接件7／·--------一、110SCGl35’一850b：】U—I一1350一211脚手板钢制网板，按长度分为2米、2．4米、3米等几种常用规格《三j)①48·3．5的钢管，按长度分为2米、2．4米、3米、3．6米等几种常用规格《》西48\"3．5，分为0．5米、1米、1．5米、2米、3米、6米等12承重钢管防护栏杆13’14直梯ll{IlIlIllfI；按长度分为2米、2．5米、3米等几种常用规格15螺栓、螺母支撑横杆与脚手马连接用，规格为M20、M24采用的脚手架形式有：横杆式脚手架、挂钩式脚手架、夹头式脚手架、穿管式脚手架和链条式脚手架。横杆式脚手架：将支撑横杆通过螺栓与脚手耳板连接固定，脚手板铺设在支撑横杆上，如图2．4所示。总组和搭载阶段大多数部位采用此方法。挂钩式脚手架：将钩式连接件挂接在耳环下面，钢管固定在钩子上，脚手板直接铺设在钢管上或者一端铺设在钢管上，另一端铺设在靠近舱壁的平台、梯子、脚手板等固定物上，如图2．5所示。总组和搭载阶段甲板反顶或平台反顶采用此方法。哈尔滨工程大学硕十学位论文栏秆立柱栏杆』脚手板l耳板支撑横杆特涂用非特涂用图2．4横杆式脚手架甲板面＼l!．一}；一一)ft】L)√1r图2．5挂钩式脚手架夹头式脚手架：将夹头固定在T排面板上，支撑横杆通过螺栓与夹头连接固定，脚手板铺设在支撑横杆上，如图2．6所示。总组和搭载阶段竖直结构面T排纵骨部位采用此方法。该方法不适用于特涂区域。支撑横杆图2．6夹头式脚手架穿管式脚手架：在非水密船体结构上开管子工艺孔，搭设时，将钢管穿过管子孔，脚手板铺设在钢管上，中间适当用钢管进行支撑，如图2．7所示。分段阶段舭部转圆部位采用此方法。第2章船体制造主要1：法图2．7穿管式脚手架链条式脚手架：将链条一端用钩子挂在或直接绕过并固定在船体结构上(如图2．8)，另一端绕接钢管，脚手板铺设在钢管上。机舱部位、散货船小甲板采用此方法。图2．8链条式脚手架图2．9装配式脚手建模图13·iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii利用研制的装配式脚手架进行的设计如下：利用TRIBON软件完成的脚手建模分别见图2．9和图2．1Q。哈尔滨r程大学硕十学位论文哈尔滨_r程大学硕十学位论文2．3舱口围总组工法2-3．1舱口围总组优点散货船的一项重要工作为舱口围及舱口盖施工，舱口围一般分为8个片段进行建造。在传统造船模式下，一般在主船体贯通后再分别搭载舱口围的8个片段，搭载工作量大，导致船舶在出坞时还不能进行舱口盖施工。一般在码头进行舱口盖的安装及调试工作，施工周期长，作业环境差，船舶码头周期长，很多船舶在满足试航状态时舱口盖施工还没结束，影响主甲板油漆。因此采用舱口围总组技术j使舱口围施工时间提前，给后续的舱口盖施工留出足够充足的施工时间。2．3．2舱口围总组程序为使舱口围施工时间提前，必须在船舶搭载的同时在平台对舱口围8片进行总组，‘提高舱口围搭载的效率。舱口围总组程序为：制作通用胎架，在通用胎架上制造舱口围片段；编写专用制造工艺，严格根据舱口围轨道安装要求进行检验；片段脱胎后，采用火工修整并对片段临时加强；在平台总组阶段制造舱口围总组胎架，防止舱口围变形并14第2章船体制造主要工法ii宣宣ii■i■iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii置iiiiiii蕾萱nI宣萱i葺ii宣i葺—i—ii置确保舱口围外形尺寸；舱口围总组焊接结束后，采用火工修整，严格按照轨道安装要求对舱口围进行检验；制定舱口围搭载工艺及余量修割、焊接工艺，严格按照工艺施工对施工后的舱口围进行检验，使其达到安装轨道及其他附件的精度要求。2．3．3舱口围总组控制舱口围总组过程中主要需要解决精度问题。因为舱口围为舱口盖施工的基准，必须保证上口水平度误差不小于(大于)4mm才能满足舱口盖施工的条件，保证舱口盖轨道顺利安装，舱口盖顺利开舱，且满足其密性要求，即舱口盖的压紧条的压缩量在标准范围内。但是舱口围的下口必须根据甲板搭载的状态来施工，在甲板施工过程中，由于船体在至下到上的搭载过程中，累积误差较大，甲板的水平度不可能保证在4ram以内，且船体搭载后在船长方面也存在误差，导致货舱舱口大小存在误差，给舱口围施工造成很大困难。设计舱口围总组胎架，并且编写《舱口围总组工艺》，在舱口围总组的各个环节对舱口围状态进行测量，确保舱口围总组精度。舱口围总组完成后，在平台安装液压管系，使舱口围舾装工作提前，改善作业环境，缩短施工周期。总组完成后的舱口围精度误差为：舱口围面板的整体水平度精度+__3ram，局部__．4ram，图2．11为舱口围总组后吊装图片。图2．11舱口围总组后吊装哈尔滨工程大学硕士学位论文2．4船舶串联建造工法2．4．1基本原理介绍目前超大型油轮的建造采用船坞内半串联建造法，即在同一坞内建造一艘船体的同时，在一端空余的位置上建造第二艘船的艉段，当第一艘船出坞后，第二艘船的艉段原位落墩或移至第一艘船的位置上进行整船的建造，并在第二艘船的艉段位置上继续建造第三艘船的艉段，并依次类推进行坞内建造。这样，不但提高了船坞的利用率，也加快了船舶批量建造的速度。整船搭建好后，并且半船搭建到规定长度时，需进行出坞作业。半船在坞内的起浮、移位、坐墩定位，整船的起浮、移位出坞、靠码头系泊都是保证船舶后续顺利建造的关键。船舶移位是指通过坞内放水，用坞旁牵引小车及拖轮将某一位置的半船或整船拖到另一位置；船舶落墩是指坞内某一位置的半船，通过移位，起浮在原坞墩或另一坞墩位置上坐墩。2．4．2船坞坞位布置以国内某船厂船坞为例，l号船坞为超大型油轮建造专用，长度为520m，宽度为76m，而超大型油轮长度为330m，宽度60m，正好满足一条半船的建造场地。图2．12为l号坞内坞位布置按一条整船如一条艉半船(5环段)布置。坞门图2．12坞位布置图16第2章船体制连主要T法2．4．3船坞一次排楞一次排楞就是在船坞内只排一次坞墩而供多批次同型号船或异型号船建造使用，关键就是坞墩布置的合理性和通用性，主要影响因素有：如何充分利用船坞有效建造场地，如何考虑主船体结构坐墩受力合理性、出坞前船底板做涂装，以及避免坞墩楞木与船底舷外标记、放水塞等相碰。目前，1撑坞为大型船舶批量建造的专用船坞，经过前期边建设船坞边建造船舶，以及后期一条半船在坞内建造布置位置的不断调整，终于形成了稳定的坞位布置和坞墩布置，做到一次排楞，多批次船共用。2．4．4半船起浮定位方案2．4．4．1出坞及定位工法利用全站仪把船中心线驳到船坞边(从FR72至船艉)，作为半船定位时全站仪定位的基线；并且将船体中心线驳在船坞坞门上。如图2．13，在舷侧FR54、FR72肋位处放置四个光标，光标A距基线高度约为26175mm，光标B距基线高度约为16175mm，光标C距基线高度约为21930mm，光标D距基线高度约为11930mm。图2．13半船定位图在船坞边放置两台全站仪，从船坞边中心线画出两条角尺线，交船坞坞壁两点，记为基准点1与基准点2，根据基准点调整好全站仪后用十字线画出全站仪的位置。记录基准点的数据。在船坞边中心线上坞门的附近，同样利用全站仪，调整好后用十字线画出全站仪的位置，并记录距离坞门上船体中心线的参数，作为坞门重新关闭后，将船体中心线重新驳到坞门上的参考值。根据基准点1，测量光标A与光标B的横向、线向及高程数值。利用基准点2记录光标C与光标D的相应参数数值。船坞里放水后，‘当船达到《起浮计算书》规定的吃水，即尾吃水3．89m，货舱前壁17哈尔滨T程大学硕士学佗论文处吃水3．57m时，记录四个光标的相应数值。半船进坞后，利用船坞边上的光标调整好全站仪。坞门到位后，把船坞边上的船体中心线反拨到坞门上。当船到达尾吃水3．89m，货舱前壁处吃水3．57m的状态时，测量光标A、B、C、D，根据第二次记录的各个光标的数值，利用船坞边绞车调整缆绳来调船的位置。在船坞排水的过程中，不断地观测全站仪上数值得变化，利用横向与线向德数值不断的调整船的前后左右位置。利用原先在坞门处的几个参照点与参考值，放置一台全站仪，将船体中心线重新驳到坞门上；在坞门上检查船体中心线的重合度。当调整到相应数值时，用缆绳固定好船。调整误差为+_．15mm。船坞排水，当船落墩后，再次测量四个光标，记录相应得数值。使中心线误差为+_．20mm，极限状态单边40ram。2．4．4．2纵向串联落墩的定位纵向串联落墩的定位主要是指半船起浮后重新定位，根据每次坞位布置的不同，可能有两种状态：第一种是原位坐墩定位；第二种是到整船位置坐墩定位。半船起浮前先将船体中心线、两舷外板前后监控点用全站仪打到船坞旁，做好标记，同时在半船上也做好标记，待半船起浮后要开始落墩定位时，根据坞旁的标记和半船上的标记，借用坞旁绞车、拖拽小车、全站仪调整定位，另外不断查看半船吃水，调节船坞排水量，避免出现危险。2．5本章小结本章主要介绍了双面肋板拉入法的前期控制、工艺流程和拉入过程，以及船体预密性试验，在预密性试验的介绍中，重点叙述了船体预密性试验的装备式脚手的选择和使用。然后又介绍了舱口围总组的优点、程序和控制方法。最后介绍了船舶串联建造工法，主要叙述了船坞的坞位布置和半船起浮定为方案。18第3章船体建造流稃丁法第3章船体建造流程工法3．1分段镗孑L工法3．1．1艉轴管分段平台垂直镗孑L目前大多数的国内船厂在艉轴管镗孔时，要在船坞、船台进行水平搭设镗排，吊装、安装的困难非常大，而且水平进行机加工时由于镗排的挠度从而产生艉轴管孔加工后的锥度、椭圆度和表面粗糙度大等质量问题。3．1．2分段镗孑L后定位分段搭载前检验：分段在制作过程中需从小组立阶段开始逐级对内报验，以保证分段的制造精度。相邻分段尾部半宽及外板线型要经过检验，分段下口半宽及外板线型要经过检验，保证在规定范围内，以保证分段能精确搭载。搭载装配：搭载对接缝装配焊接前间隙小于16mm。分段定位时下面用顶升油泵顶升，在外板合适地方安装拉泵，用来拉动分段使之搭载到位。外板装配马板原则上在构架面，如马板间距小于500mm，正面装配后应在反面加装马板，原构架面安装的马板应拆除。外板大接缝处采用梳状马加强，视现场实际情况布置，布置时间距尽可能大，以减少马板的使用量，防止焊接过程中应力过大。根据船体中心线和基线，搭载部将轴系中心线标注于“艉基准靶”和“艏基准靶”上，然后望光仪中心根据“艉基准靶”和“艏基准靶”上的中心位置来确定；这个中心就是艉轴管的定位中心。初步确定分段的空间位置，机装部通过望光仪来测量定位过程中艉轴管的变化，并要求搭载部根据分段定位要求调整至合格范围。分段的定位要求：艉轴管后端面到主机飞轮端距离误差不超过3mm；艉轴管前后端面左右平行偏差不超过3mm；艉轴管前后端面上下位置误差不超过lmm，尽量使艉轴管后端面低些。将分段搭载装配完成后，测量艉管中心位置及前后长度位置，控制轴系中心位置在允许范围内，待确认状态后方可进行焊接。以往的艉轴管分段定位主要采用龙门吊、拉泵、靠马、拉条等工具配合进行施工，精度较差，一般在lOmm以上，甚至达到20mm的误差。艉轴管分段的定位技术的采用，将分段定位的精度提高了近两倍多。采用本工艺的定位方式，主要技术创新点在于将艏艉基准靶放置在机舱内，艉轴管前后端面放置十字靶，并将靶心调整至艉轴管中心，根据艏艉基准靶中心调整望光仪中心，然后利用望光仪中心，检查十字中心靶的靶心来调整艉轴管，十字线基本重合，意19----哈尔滨工程大学硕七学位论文味着艉轴管中心调整到了整个轴系的中心。分段镗孔后的焊接工艺见第4章相关内容3．1．3挂舵臂总段镗孔后定位挂舵臂总组分段定位之前必须是在船体基线进行测量并且评估对内提交完成、外界无任何作业震动以及天气阴凉(在夏天作业时应在晚间9点以后作业)的前提施工。根据主机基座以及艉轴管确定FRO的位置。用全站仪(或激光经纬仪)从机舱内打出轴系实际中心线。在FRO处设置一台全站仪(或激光经纬仪)，全站仪(或激光经纬仪)必须对准FRO以及保证仪器水平。将挂舵臂总段吊运至相对主船体的相应位置，采用吊车和拉泵进行初步调整定位。测量出分段余量并划出余量线，但由于挂舵臂已镗孔，切割余量时采用对称切割，切割方式为间断切割尽量减少自由边的变形并开好C02焊接坡口，但搭载横向大接缝的肋距偏差必须保证在+_25mm以内，并且将在挂舵臂总段安装调节支撑。再用200T油泵以及装配拉泵进行精度调节，调节完毕后在平台以及外板环行大接缝安装定位“骑马”(或称梳状马)，“骑马”安装间距为300ram一档。然后将油泵逐个拆除，拆除以后必须及时跟船坞坞底有效连接。挂舵臂总段装配定位时必须保证以下精度要求：挂舵臂分段的定位技术的采用，将分段定位的精度提高了近两倍多。以往的艉轴管分段定位主要采用龙门吊、拉泵、靠马、拉条等工具配合进行施工，精度较差，一般在10ram以上，甚至达到20ram的误差，而且垂直度也难以保证，只能依靠镗孔将误差除去。但是，为了整体进度，分段镗孔结束后再搭载、定位。挂舵臂总段见第4章相关内容。3．2船体零件分道切割配送工法分道技术作为一种先进工艺，在日本、韩国等先进造船国家已经。分道技术就是在船体制造过程中，丛零件切割、制作分段直到建成整船的过程中，利用成组技术，将形状、大小、加工方法相近或相似的零件、组立和分段成组后，分道进行力n-rN作的技术。3．2．1船体零件及组立托盘划分原则3．2．1．1逻辑托盘划分原则组立流向区分：加工编码为主：C，S，气E。组立编码：M，R，P，H，G。切割类型区分：数切编码NX，NY,NZ，NR，NT。板条编码ST,SX，SZ。型钢编码PX，PZ。门切编码FY,FZ，FX零件形状区分：根据组立流向和切割类型进行区分以后，再根据是否是主板还是内部零第3章船体建造流程j[法件来区分，以及是否需要弯曲加工来区分。3．2．1．2样本分段试验情况．首先进行的是123／133分段试验。加工部于2009年9月22日开始切割该分段，并安排了40只实物托盘，3只28T托架，2台’20T电磁吊进行理料，3台切割机同时切割。次日整个分段切割完成，进托盘零件摆放在托盘堆场。一部分零件托盘直接送往小组立场地，一部分送弯曲加工后再送往后道，另一部分等待大组。由于托盘在设计阶段就是根据组立场地划分的，因此整个配送过程不存在往返错漏，’+避免了浪费。托盘的管理也LL,J,件零件管理方便，使物流便捷高效。3．2．2托盘加工配送3．2．2．1试验过程中发现的问题在切割跨间理料场地已经堆积了不少大料，托盘摆放空间不够。理料用电磁吊经常要配料(堆积的大料>j导致理料节奏偏慢。托盘工装件种类单一，不能满足集配理料要求。后道施工人员(弯曲加工、小组立)由于不理解此次试验的托盘原理，以为同一分段托盘能随意合并，一导致有些托盘出现混装，虽然被及时发现，但也反映出现场施工的习惯需要改变。3．2．2．2托盘化推广需要长期规划船体的零部件装配顺序需要根据实际情况优化、固化。在绘制零部件装配顺序的平衡时，设计、加工、组立等部门在深入讨论，达成一致后，现场施工应严格执行。这样才能发挥应有的作用，指导整个船体组立流程。否则，丢料、等工等现象还会经常出现。即使在施工过程中发现图纸有问题时，也应该按照规定与设计、后道相关部门协商解决，保证船体零件物流的通畅。切割场地需要根据生产情况按照钢板配料、切割、零件后处理、理料、堆放需求合理规划。在目前条件下，场地在保证日常生产的同时可以进行逐步改善。例如配合计划逐渐减少库存或调整库存场地，适当增加割坡口打磨平台和人员，调整割坡口打磨平台位置，中料理料场地增加半门吊和理料人员，小料托盘则摆放在切割机旁直接理小料(最好有半门吊)。在此基础上需增加托盘工装件种类以保证中料和小料都能进托盘。有船体零件托盘化作为船体分道作业的重要保障，后续的分道组立和组立计划管理等项目推进将会事半功倍。3．3本章小结本章介绍了艉轴分段镗孔技术及船体零件分道切割配送工法的应用。艉轴管分段镗21哈尔滨j厂程大学硕十学位论文孔技术突破了传统的水平镗孔技术，在分段卧态时进行镗排的垂直搭设、安装，工作量减少将近一半。另外；进行垂直加工，不会受镗排挠度的影响，提高了艉轴管孔加工后的锥度、椭圆度和表面粗糙度等指标。船体零件托盘化是实现船体生产分道的重要条件。运用托盘化的方式管理船体零件物流则能做到有的放矢，使托盘流向清晰。以托盘为单位管理船体零件能降低管理层级，优化生产流程，提高效率。第4章船体焊接夏装配T法’第4章4．1焊接收缩补偿量船体焊接及装配工法角接焊缝板材焊接收缩量与两个主要因素相关，一个是角焊缝的焊脚高度，另一个是主板的板厚。现在通过对部分分段主板板材的收缩跟踪，来计算角接焊缝板材焊接收缩量值。。板厚为19～24mm的主板板材，纵骨焊接后的长度平均收缩为1．25mm／20m；宽度平均收缩为3．5mm／20m；纵桁和肋板焊接后的长度方向平均收缩为1．31mm／20m；宽度平均收缩为2．57mm／20m；结构制作完成后长度方向的总收缩，平均为3．94mm／20m；宽度方向的总收缩，平均为9．1mm／20m。另外，检查平直中心自动角焊机纵骨角焊缝实际焊脚高度，设计为6mm的角焊缝实际焊接高度为7．0mm。目前焊接施工中普遍存在的一个问题是角焊缝实际焊接高度要比设计焊脚高度偏大较多，部分6mm～8mm设计焊脚高度实际手工焊接作业中的焊脚高度达到11ram～14mm。以肋板和纵桁的焊脚高度为例，设计值在7．5ram．10．5ram之间，实际施工的焊脚高度为12mm～14ram。这个原因造成了肋板和纵桁焊接后，主板在长度和宽度方向都出现了明显的收缩。板厚为20mm的主板来说，850ram／档的纵骨，角焊缝焊脚高度以6．5mm计，焊接后，板材长度方向的收缩量为1．2mm／20m。经综合校验后，角焊缝板材焊接收缩补偿量加放值按照表4．1操作。Ⅶ脚板牵＼6表4．15．5角焊缝板材焊接收缩补偿量加放表66．5．77．5858．5789-1011-120．4mm0．3mm0．2mm0．1mm13—1516-2021-2526～3031—350．05ram目前，在进行分段组立作业中一个突出的问题是：在主板进行二次划线作业时，都没有对纵桁构架的角焊缝的板材焊接收缩补偿量进行加放，造成主板在一侧出现一个很大的正偏差；在纵骨焊接造成主板收缩以后，小组立制作的横肋板的外形尺寸与主板的纵骨开档就出现了不匹配的问题，致使装配肋板时不得以要修割肋板，定位精度也难以哈尔滨工枵大学硕士学佗论文保证。另外，目前人工C02角接焊缝施工存在焊脚过大的问题，人工C02角接焊缝的焊脚高度全部都在8mm以上，．造成主板的实际焊接收缩量较理论值偏大。因此，关键的问题是要在主板二次划线作业中正确的加放角焊缝的板材焊接收缩补偿量。4．2焊接变形补偿量4．2．1应用原理简介因焊接过程中产生的构件变形，称为焊接形变。是由焊接造成的热输入带来的构件。收缩而带来的另一种变形方式。如果，我们能精确测量因焊接而带来的变形，并考虑为抵消焊接所造成的变形，提前给下料的零件(构件)对变形方向的相反方向给予同样大小的变形量，来抵消焊接过程中的变形。使焊接完工后的构件不需要额外的矫正即满足船体建造的精度要求。这部分根据制作焊接的反方向而加放的补偿量归为焊接变形补偿量。焊接过程中因构件受热收缩除产生焊接收缩外，构件还在三维方向上产生变形。除了对构件因受热收缩而对长宽方向加放的收缩补偿量外，我们还需要考虑对焊接产生的空间变形提前加放可行的变形补偿量。在考虑加放焊接变形补偿量的同时，还要考虑构件制作工艺的可行性，包括制作成本等因素。以大型船舶制作中使用的纵骨为大规格T排制作为例。T排不是钢厂的标准零件，必须要通过钢板切割、T排装配和焊接及变形矫正等一系列工序完成T排制作。T排在焊接过程中的变形量已可以较为精确的测量，因此完全可以通过在零件套料的时候加放焊接变形补偿量来省去T排变形矫正这一工序环节。但是，T排的长度高度比很大，零件长度较长，焊接变形量非常大，钢板的套料利用率将大大下降，另外，T排腹板的落料后成为曲形，也不方便装配作业环节。因此，对于长度高度比很大的T排，综合考虑不适合加放焊接变形补偿量。另外，在船舶结构制作的大部分环节，尤其是至分段组立作业这一阶段，焊接变形补偿量的加放将很难保证分段组立装配作业的工艺可行性。但在船体建造作业的后阶段，即总组／搭载阶段，分段在制作焊接过程中以及在总组／搭载阶段进行焊接作业将要产生的焊接变形，可以通过在分段的相应部位加放焊接变形补偿量来减少总组／搭载阶段的变形矫正作业量，尤其是这些变形矫正作业将会大面积的破坏船体结构涂装，增加总组／搭载阶段的涂装作业量。尤其是在PSPC规范实施以后，总组／搭载阶段的涂装作业将被严格限制，必须通过在分段阶段加放合适的焊接变形补偿量，尽最大可能减少总组／搭载阶段的火工矫正变形作业量，来实现总组／搭载阶段的船1r体结构表面涂层的保护。一——第4章船体焊接及装配j厂法接及装配j厂法iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii4．2．2应用形式和应用领域．宽度高度比在中等范围的曲率较大的不规则构件，如艏艉分段的肋骨、短纵桁，为面腹板T或L型结构，并有较多开口等，制作时难以做基准线进行形状矫正，考虑对这些构件的制作形变的反方向加放补偿量来提高构件制作精度。外板散装贴板安装的艏、艉分段(反造法)，因为外板最后拼接收缩造成分段四角上翘变形，而在分段组装制作时，对分段宽度方向向下(相对胎位而言)加放一强制焊接反变形，使制作后的分段精度符合要求。总组和搭载阶段，分段拼接的地方因总组和搭载时的焊接作业而产生变形超差时，需要进行火工矫正作业，但这将破坏组装区域的涂装，增加船坞内的工作量，因此对在分段阶段对总组／搭载端口区域的构件反面的主板外侧施加一定的焊接变形补偿量，使分段总组／搭载端口处的焊接作业不再造成这些区域出现超差变形，避免或尽可能减少焊接变形火工矫正。．4．2．2．1不规则构件焊接补偿量带趾端的面腹板结构的焊接补偿量设置(锥形补偿量和面板加工补偿量)带趾端的由面腹板组成的结构件，在制作过程中，腹板和面板角焊缝的焊接收缩将造成趾端上翘。趾端与主板装配时(多数情况在总组／搭载阶段)，不是造成构件垂直度超差，就是趾端与主板装配间隙超差。对精度影响较大，因此，对于结构件腹板趾端，考虑加放焊接变形补偿量。因为补偿量沿趾端底边成锥形设置，又称锥形补偿量。‘另一方面，面板的成型精度对最后的构件趾端形状精度有较大影响。面板曲率加工过大，面板对趾端形成拉力，将使构件制作后的趾端出现较大上翘变形。面板的装配作业也较为不便。因此，对面板冷加工成形考虑加放焊接补偿量，装配作业也比较方便，装配后的面板对腹板趾端产生撑开的预应力。可以抵消一部分焊接收缩应力。减少趾端变形，减少锥形补偿量加放，节约材料。4．2．2．2面腹板结构件焊接变形补偿量面腹板结构件腹板和面板角焊缝的焊接收缩会造成两端端上翘。这类结构件主要以T排纵骨为最大类。但是，这类T排纵骨一般为20m长，腹板高度在300mm～700mm之间，面板厚度从12ram一直到40ram不等，焊接后的纵骨直线度差值最小也大于lOmm，直线度差值大者在lOOmm一200mm不等。显然，这样的结构变形是无法通过加放焊接变形补偿量来达到消除焊接变形的。因此，这些长宽比很大的T排纵骨不适用加放焊接变‘宣宣iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii宣iiiii宣i宣iiiiiii宣iiiiiiii宣iii宣iiiii宣iiiiiiii形补偿量，一般通过一次火工作业来矫正变形。对于在中等范围的曲率较大的不规则构件，如艏、艉分段的肋骨、短纵桁，为面腹板t或L型结构，并有较多开口等，制作时难以做基准线进行形状矫正，而且火工矫正．因为开口的缘故矫正效果差，同时还会造成腹板弯曲不平。这类构件的焊接制作的变形哈尔滨：广程大学硕十学何论文滨：广程大学硕十学何论文值不大。若以变形值不大于15ram为限，就可以考虑对这些构件加放焊接变形补偿量来提高构件制作精度。因为零件落料的曲率减少，所以也不会减少钢板套料利用率。对于平直的短纵骨和肋板来说，变形矫正是比较方便直观的。但是对于曲率较大的弯曲纵骨和肋骨来说，形状偏差后的矫正就非常困难，不可能制作一个标准形状进行比对后矫正。对于规格相近的弯曲纵骨和肋骨，其变形的量可以视之与同规格的平直肋骨等同。因此，可以考虑向形变的反方向加放焊接变形补偿量来提高弯曲纵骨和肋骨的制作精度。4．2．2．3分段焊接变形补偿量外板散装贴板安装的艏、艉分段(反造法)，因为外板最后拼接收缩造成分段四角上翘变形，而在分段组装制作时，对分段沿宽度方向对甲板(内壳板)的胎架高度向下‘(相对胎位而言)加放一个强制反变形下降量，将提高焊接制作后的分段精度。曲面分段制作方法主要分两种。一是正造法：以为胎架面，甲板和舱壁板构件按照装配顺序安装在外板上。另一种是反造法：以甲板为胎架面，构件装焊后，上去组装。将外板贴正造法的分段以外板为胎架面现行装焊时，外板拼接必然产生变形。但此时外板上并没有构架强力约束，这就需要根据工艺要求规范管理胎架、外板铺板定位等精度要求。因为甲板和舱壁板构件小组立结束后安装，结构应力已经释放，大组立阶段的焊接作业量少，且没有主板对接缝焊接。因此，分段的制作变形较小，且变形主要因未规范作业引起，此类分段制作一般不再考虑焊接变形补偿量。反造法的分段以甲板(内壳板)为胎架面装焊，在贴外板后，对外板对接缝进行焊接作业，外板对接缝的焊接收缩变形将造成分段四周上翘弯曲变形。这一上翘是由于分段制作工艺特点决定的，因此，需要考虑对甲板胎架设置加放焊接变形补偿量(反变形措施)，以抵消外板对接缝及构架角焊缝的焊接收缩造成的上翘变形。一般外板焊缝基本都是横向焊缝，因此，主要对甲板(内壳板)胎架高度沿宽度方向加放焊接变形补偿量，见图4．1。第4章船体焊接及装配：f：法I、h、～，，仃而图4．1甲板(内壳板)胎架高度沿宽度方向加放焊接变形补偿量综合分析，’对于外板厚度在18—28mm之间的散装贴板安装的分段，甲板胎架高度沿宽度方向为抵消焊接收缩带来的边缘上翘而考虑加放焊接变形补偿量，通过调整制作胎架的高度设置来实现。分段宽度焊接变形补偿量加放建议值：2mm／1000mm。4．2．2．4总组／搭载端口焊接变形补偿量总组和搭载阶段，分段拼接的地方因总组和搭载时的焊接作业而产生变形超差时，需要进行火工矫正作业，但这将破坏组装区域的涂装，增加船坞内的工作量，因此可以考虑对在分段阶段对总组／搭载端口区域的构件反面的主板外侧施加一定的反变形，使分段总组／搭载阶段这些端口处的焊接作业不再造成这些区域出现超差变形，这里称作总组／搭载端口焊接变形补偿量。分段总组／搭载端口分为纵向和横向两种，对于纵向端口，最外侧的纵骨角焊缝的焊接收缩造成的变形情况是：主板纵向端口自由边向内弯曲变形。焊接变形方向以向构架面方向为负，外侧为正。分段制作阶段考虑安排对端口处的纵骨焊缝的主板反面进行火工作业，使主板纵向端口外侧的直线度达到0-+2ram；考虑到纵骨两总组／搭载端口处有一段作为总组／搭载的保留焊缝未作业，总组／搭载阶段的焊接将会造成电焊变形，因此焊接保留处也应预先做火工，制作0一+2ram的焊接变形补偿量。’对于横向端口，除了纵骨和纵桁在横向端口处有长约300mm的焊接保留外，纵骨和纵桁与主板的角焊缝所形成的变形使横向端口呈现波浪状，因此需要考虑对横向端口处的纵骨角焊缝的主板反面进行火工作业，使以纵骨为中心的每档主板直线度达到0～+2mm；综合分析，对距横向端口800业比较合适，作业量不大，作业效果较理想。注意，重点不能遗漏焊接保留处的火工作业，否则，总组／搭载焊接后存在很大可能产生变形超差。4．3负补偿量27哈尔滨丁程大学硕士学位论文4．3．1负补偿量定义制作过程中焊接、火工、强制装配等原因而造成构件形变，称为制作形变。这其中．主要由焊接造成的热输入带来的构件收缩形成的变形是最主要的一种形式。如果，我们能精确测量因各种原因形成的变形，并考虑为抵消制作所造成的变形，提前给下料的零件变形方向的相反方向给予同样大小的一定的变形量，来抵消制作过程中的变形。使制作完工后的构件不需要额外的矫正即满足船体建造的精度要求。这部分根据制作形变的反方向而加放的补偿量归为制作变形补偿量。为制作变形补偿量是布置在构件制作变形的反方向，除了对构件因受热收缩而对长宽方向加放的收缩补偿量外，我们将其他制作变形补偿量称为负补偿量。4．3．2应用形式和应用领域在零件冷加工过程中，零件会因受力变形延长。这样制作后的构件尺寸较设计值偏大，因此可以考虑对这些冷加工的尺寸给一负的修正量，来抵消这些加工变形。这是负补偿量一种主要的应用形式。宽度高度比在中等范围的曲率较大的不规则构件，如艏艉分段的肋骨、短纵桁，为面腹板T或L型结构，并有较多开口等，制作时难以做基准线进行形状矫正，考虑对这些构件的制作形变的反方向加放补偿量来提高构件制作精度。在对内部结构进行放样时，如果对所有的构件按照理论尺寸进行落料，这样在组装时，因无法避免的构件下料尺寸的微小偏差和构件装配间隙的存在，在中大组立作业阶’段，组件不能无间隙的按照理论尺寸组装，造成不得以的修割。为尽量减少这种情况出现，对互相配合的构件，有选择的对连接部位的特定构件加放一个负的补偿量。外板散装贴板安装的艏、艉分段(反造法)，因为外板最后拼接收缩造成分段四角上翘变形，而在分段组装制作时，对分段宽度方向向下(相对胎位而言)加放一强制反变形，使制作后的分段精度符合要求。总组和搭载阶段，分段拼接的地方因总组和搭载时的焊接作业而产生变形超差时，需要进行火工矫正作业，但这将破坏组装区域的涂装，增加船坞内的工作量，因此对在分段阶段对总组／搭载端口区域的构件反面的主板外侧施加一定的反变形，使分段总组／搭载端口处的焊接作业不再造成这些区域出现超差变形，也可以视为负补偿量的一种形式。4．3．2．1冷加工形变负补偿量第4章船体焊接及装配：[法在以三星轧辊卷板机进行两维曲率冷加工作业。作业中，钢板因受力会产生长度和宽度方向的延展。现在对一些冷31-r-_构件的测量情况作一探讨，现通过对加工后舭部转圆板的外形测量来获取对象零件的形变情况，见表4．2。＼目构件号＼429-BS2A·K3439一BS2A-K3表4．2舭部转圆板长度外周长＼理论值96259625实测值96269627理论值4499．54499．5实测值4502／45054505／45084506／45054503·／45054504／4506+5．4426．BS2A．K3436．BS2A·K3102341023410127|102361023410130+1．64499．54499．54499．5426．BS2A．1Q合计平均偏差}虽然舭部转圆板的零件经过了轧圆，但通过与理论尺寸的比较，可以得到轧圆后零件的尺寸变化情况。目前，在大组立作业涉及到平直片体与舭部转圆片体组装中，全部出现两片体存在一定的长度差，外板COVS拼缝装配后的焊缝坡口间隙几乎消失(个别因BS2A片体自身有一定的扭曲，一端外板相碰须进行修割调整)，说明加工带来的长宽方向的延长给大组立作业带来麻烦，有必要对舭部转圆板的长宽方向给予一负的加工补偿量，使加工后的舭部转圆板更接近理论值，提高构件制作精度。4．3．2．2不规则构件形变及负补偿量表4．3243．SSlA外板拼板值421560877771908413029理论值FR3716623892736实测值偏差值16623922746422861027788910713058O+3+10+13+15+17+23+29理论值FR5013828423672533057527382950611147实测值偏差值13928；463681534257657398952211167+1+4+9+12+13+16+16+20艏艉曲面旁板的加工形变及负补偿量：艏艉曲面旁板制作要进行两维和三维曲率冷加工作业成型，作业中，钢板因受力会产生长度和宽度方向的延展。通过对这些旁板零件拼装以后零件上的原数控切割机划制的构架线的间距变化情况来研究旁板冷作ant的形变状况。表4．3为243．SSlA外板拼板变化值。哈尔滨T程大学硕十学伊论文从FR37和FR50的不同肋位的围长偏差可以看出，FR37因为曲率更大，加工量多，钢板的延长更多，FR50相对较小，为了便于计算延展的变化情况，在这里统一按照10M长度进行折算。同时便于比较与平直钢板的延展变化情况，以平直中心FCB焊后的主板宽度尺寸进行对比。考虑对接焊缝坡口的电焊只进行1／2厚度，每道焊缝再扣除1ram收缩量进行二次调整。表4．4为243．SSIA外板长度方向延展变化。表4．4243．SSIA外板长度方向延展变化37456645中间理论值实测值偏差值理论值81895221237615365对接焊缝．819+13744．16644-19526+412379+38375838115371+61213812146十8791793+27822690269045874588+164826485地实测值偏差值理论值O26582662+4+357285730+2+6．70077011+444484449+174957518+23K7实测值偏差值784+2从测量数据中可以看出，外板在长度方向总的趋势是延长的，但是延长的量和外板的长度方向的变化并不是成完全的线性关系。考虑到外板是三维曲率变化的，只是长度方向的曲率很小，但是这个ijn-r过程造成了零件在局部产生收缩，这个因素造成了长度方向的延长不完全是线性的。还有一个重要的原因，中间的一道拼缝间隙无法达到理论值。两块曲板拼接的接缝不完全吻合，在坡口间隙在公差范围内时，一般装配作业不会’对坡口进行修整。此项因素一般将会造成2—3mm的长度增加(K7的总长度为+23ram，是因为外板艏端存在20ram制作余量)。综合分析，宽度／高度方向的曲率为主，曲率半径在10m至20m范围的情况下，长度方向的曲率忽略不计时，长度方向存在大约2—3mm／10m的冷加工延长。另外，曲面旁板进行二次拼板时，拼板缝的间隙可能无法与理论状况相一致，但原数控切割机划制的构架线的间距变化情况还是清晰表明在3n-r的主要曲率方向有延展伸长出现，有必要对曲板的主要曲率方向给予一负的加工补偿量，研究数据表明曲率半径在10m至20m范围，约．5mm～6mm／10m的负补偿量较为适宜．4．3．2．3特定连接结构的负补偿量肋板和纵桁进行组装时，尤其是肋板拉入法作业阶段，肋板拉入后，将纵桁构件插第4章船体焊接及装配工法入到肋板之间时，多数存在肋板间隙不足，不得已对肋板进行修割后进行纵桁插入作业。因此考虑对肋板与纵桁相接的边给予负补偿量。’负补偿量值建议为．1mm，见图4．2。肋板连接处负补倦量一1“图4．2肋板和纵桁补偿量连接上层壳体分段的肘板或连接板，如果上下纵骨或肋骨构件为T型材，目前平直T型材由门切人工下料，．为保证T型材尺寸不致偏小，下料时放的割缝补偿量较大，切割后有一点剩余，造成制作完工的T型材高度～般偏向正公差。因此在分段中、大组立阶段，上下壳板的纵骨或肋骨构件之间的高度不足以容纳肘板或连接板的理论高度。因此可以考虑对肘板或连接板的上下连接边给予负补偿量负补偿量值建议为．1．5mm。见图示4．3。图4．3纵骨与连接板的补偿量对于分段制作和总组／搭载端口变形负补偿量采用焊接变形补偿量的标准。4．4装配基准线4．4．1框架式结构水平基准线设置31—V——————————————————————一一哈尔滨工程大学硕十学学位论学位论文…——I一一\"1i葺iii叠框架式结构在进行分段组立各阶段装配时，一般只是简单按照一端对齐的原则进行组装，而框架式结构的构件在分段的一端一般存在开坡口、R孔等状况，外板是曲形构件等因素，对齐装配作业不是非常方便直观易操作。而因为外板开坡口及板厚的缘故，构架与外板端口的对齐装配作业普遍因此出现较大的偏差。所以，考虑一种简便易行的安装基准线和监督线比较可取。对于艏艉曲形分段来说，存在大量的舱室、甲板、外板以及外板上的肋板组成的立体框架式结构，这些框架有一定的净空高度。这些结构在小组立、中组立和大组立阶段缺少一种方便直观的安装定位基准线来控制制作精度，一般仅依靠简单的端面对齐进行控制。艏艉曲形分段的制作，一般是以甲板为胎架基准面进行分段大组立作业。前面还要中、小组立作业阶段要完成舱室围壁、肋板、纵骨等小组立作业，外板单元和甲板单元中组立作业等。如果设想完工后的分段在胎架上距装配基准平台(甲板)基准面以上1700mm高度处有一道等高线在各处构件上(包括外板)，就可以方便直观的看出框架式结构安装定位的精度。构件安装的水平也可以用水平尺简单检查确认。这样就考虑在外板、肋板和舱室围壁板上增加距装配基准平台(甲板)1700mm高度的数控划制水平基准线。在零件数切落料时划制。舱室围壁进行小组立装配时，简单的根据舱室围壁板上1700mm高度的水平基准线对齐进行装配。外板单元进行中组立时，将肋板上的1700ram高度的水平基准线和外板上的等高度的水平基准线对齐就可以准确定位装配了。在进行分段大组立合拢作业时，检查外板、肋板和舱室围壁板上1700ram高度的数控划制水平基准线的垂直高度值、水平值等参数的状态，可以简单直观的完成分段的定位精度的测量等作业。4．4．2框架式结构标志线中肋骨、纵桁检验线设置框架式结构中目前肋骨、纵桁等构件装配线都设置在正肋位上，安装施工后在现场找不到对合线或检验线用于检查和标记。正肋位上的构件(肋骨、纵桁或肋板)焊接后，无法检查构件安装是否正确，完工后的标记也较难判断是否正确。因此参考其他船厂的做法，建议每个分段增加设置两道肋骨、纵桁检验线，移开正肋位(构架)100mm增设一根肋骨、纵桁100ram检验线，在零件数切落料时划制。这样做的优点有三；优点一：保证标记的正确并方便标记；优点--：可以作为MARK线(参考线)应用，检查32第4章船体焊接及装配_T法现场构件安装的正确性；优点--：分段标志线的正确对搭载定位的正确也可起到重要作用。．从框架式结构在精度控制上的实际应用的成功范例可以看出，充分利用对合线的设置是非常重要的．o其他在板的拼接、构件安装上都有对合线的应用，尤其是重视偏移100ramMARK线的作用。因此，框架式结构等定位安装基准线及监督线除了考虑定位检查水平线外，主要就是围绕100mmMARK对合线的应用。4．5焊接应用实例本节针对第3章介绍的艉轴管和挂舵臂介绍船体焊接工法的具体应用。4．5．1艉轴管分段焊接变形控制图4．4分段焊接顺序图将分段大接缝坡口按照外板线型及各平台板分为三段，如图4．4所示。焊接时要排双数焊工，且焊工应对称施焊。要求焊接顺序、焊缝层数、焊缝长度、焊接规范等都应相同，每层焊缝厚度控制在3\"-'4Inm。焊接方向为自下而上，且后道焊缝要覆盖前道焊缝至少30．50mm。先焊接艉轴管附近的①号焊缝，焊完每层焊缝后均需测量艉轴中心线，如艉轴管中心偏差超过规定范围，应在反方向进行焊接，另-gqU暂停焊接。直到中心偏差校正后，两侧方可继续同时焊接。测量艉轴中心线的偏差对整个焊接过程监控，如超过33iit哈尔滨T程大学硕十学位论文一————\"Fiiiiiiii滨T程大学硕十学位论文't一范围，通知搭载部现场工程师，重新调整焊接顺序，以克服变形超差的问题。假如中心线Fiiiiiiii符合要求则开始焊接②、③号焊缝。待外板总组接缝全部焊至一半板厚时(约3层)，在确保艉轴管中心偏差在规定范围内后，焊缝再分两段，由下向上焊。待外板焊接结束后再焊接其它对接缝和角焊缝，焊接要求同上。测量焊接过程中艉轴管的变化，要求根据方法不断调整焊接位置，以控制艉轴管中心线始终保持在合格范围内。在艉轴管分段定位后的焊接，一直以来是比较难控制，而且也是被忽视的一项工作。4．5-2挂舵臂分段焊接变形控制技术对焊接区域进行清理(清除氧化铁、铁渣、污水、污油、毛刺)总组分段在搭载时大接头所有的焊缝长度大约为80m左右。采用单面焊双面成形的焊接方式，在焊接过程中监控及现场指挥由专人负责。对2平台和3平台进行同时焊接以及左右舷对称焊接，焊接过程必须监控。焊接步骤为先对称焊接靠外板处的焊缝(舷侧向船中焊接，焊接长度约为300m)，再以对称焊接的方式船中向舷外焊接。若分段向上翘时先停止焊接2平台，只焊接3平台，当分段恢复后2平台和3平台继续同时焊接。若分段向下垂时先停止焊接3甲板，只焊接2甲板，当分段恢复后2甲板和3平台减半继续同时焊接。若分段向右舷偏时先停止焊接2平台、3平台K的右舷焊缝，当分段恢复后2平台和3平台继续同时焊接。若分段向左舷偏时先停止焊接2平台、3平台的左舷焊缝，当分段恢复后2平台和3平台继续同时焊接。当2平台、3平台焊接完毕后，焊接外板环行大接缝时，左右舷对称、+从下往上焊接。对局部不合格焊缝处理方式为先用碳刨将不合格区域抠除，抠槽深度根据不合格区域深度而定。再将氧化铁清除后焊接二对于焊缝表面局部可见气孔以及钢板上局部少量的凹坑(俗称“麻点”)采用补焊的方式处理(焊接材料采用SH507．01f3．2或TWE．711f1．2)，补焊结束后进行打磨。4．6本章小结本章介绍了船体焊接收缩、变形补偿控制及装配基线的设置，并简述了艉轴管分段和挂臂分段焊接实例。通过本工法的研究和实施减少分段余量修割和船体建造各阶段的修割工作量，节省约10—20％的建造总工时。减少总组／搭载阶段余量修割、结构开刀等修整工作量，相应的减少脚手架工作量，节省工时与成本，并可减少搭载涂装作业量。节省约15—25％的焊材、动力、氧乙炔等。各道的作业条件更规范，船体建造作业注重技术和管理方法的应用，也树立了船厂技术企业的形象，吸引高水平、高素质的劳务工来厂就业，提高整第4章船体焊接及装配丁法个工厂应对市场波动的能力。35第5苹预舾装及单元模块T法研究第5章预舾装及单元模块工法5．1船体建造过程中的舾装船体建造过程中的舾装即·“C’阶段\"的舾装工作，而C阶段是指分段成形前的安装阶段，它包含了零件阶段、片段阶段、部件阶段和部件组立成分段的阶段。这个阶段的舾装工作就是把舾装件按照安装的可行性和方便性划分为零件上安装、片段上安装、部件上安装和部件组立为分段的过程中安装，这样做有利于实现C阶段舾装工作量的平衡，而且舾装件在零部件和片段上的安装可以使密闭区域的舾装作业转移到敞开区域作业，大大的改善了工作人员施工环境的同时，提高施工的效率。C阶段的舾装还包含了一些封舱前的舾装件的安装，这些舾装件的安装穿插在船体分段的建造过程中，它们的安装时间是分段建造时间中关键的一部分，它们能否按期安装直接关系到船体分段的施工进度和后续工作的顺利展开，所以要及时做好封舱件物资配套的供应和相关施工人员配备的工作(如燃油舱加热盘管安装等)。每个分段都是由零件到部件，再由部件组成分段的，而每个零件和部件的生产时间都是不一样的，舾装件在零件和部件上的安装，有利于平衡组成部件的零件之间和组成分段的部件之间的生产时间的平衡，减少零件组立和部件组立过程中由于各个零件和部件的制造周期不一而产生的生产时间的浪费，提高分段制造的速度。5．2分段舾装分段的舾装即“B阶段\"的预装工作，它的预装内容主要包含了铁舾、管舾、电舾、分段吊运需要的吊马和脚手搭载使用的耳板等，分段预装的完整性将大大减轻后道工序的施工难度，为船舶系统密性试验和码头系泊试验争取时间，而且分段预装的完整性将大大减少分段涂装后因后道工序的预装工作而带来的对油漆的破坏。5．2．1分段预装的优点机舱分段预装的内容比较多，而且分段是反态制造和运输，在B阶段对机舱分段进行预舾将大大减轻施工的难度，同时有利于专业化作业的展开，将大大提高工人的工作效率。下面就机舱内的一个分段预装情况作简要说明，见图5．1。第5章预舾装及单元模块工法图5．1机舱总段舾装生产准备工作：风管在分段正态安装的情况下，准备了铲风管到位的铲车、拉风管就位的葫芦、供工人高空安装的斜梯或高空作业时搭载的脚手等，生产准备工作比较繁杂：如果能够在分段预装这些风管，就可以利用专业化舾装的场地进行舾装，减少一些不必要的生产准备工作。施工风险和工时使用：在正态安装的情况下，使风管的安装变成高空作业，大大增加工人的施工难度和影响工人施工作业的安全，势必会影响风管安装工作的进度和速度；如果能够在专业舾装场地进行舾装，就可以使“高空作业平地做”，降低工人施工作业风险的同时，提高工人的工作效率。油漆的破坏：把在B阶段能够安装的舾装件转移到总组阶段安装，势必增加对总段油漆的破坏和损耗，也会增加因反顶打磨油漆而多余搭载的脚手及批、磨、补等工作；如果能够在B阶段进行完整性舾装，就能够很好的减少上述现象的发生。5．2．2压载舱分段的预装压载舱分段的预装完整性，直接关系到PSPC的实现，而且压载舱施工作业属于密闭舱室作业，如果我们能够在C阶段尽可能的完成压载舱的预装作业，将使“密闭作业敞开化”，在改善工人施工作业环境的同时，利于工人工作效率的提高；反之，如果我们不能在C和B阶段把压载舱的舾装件尽可能的安装完整，遗留到P阶段进行安装，37哈尔滨工程大学硕士学何论文将会增加施工人员密闭环境下的生产作业和额外的生产准备工作，也会增加工人的施工难度，同时，多余的焊接工作将会造成对压载舱油漆的破坏，影响PSPC工作的顺利实施。5．2．3分段快速预装为了更好的缩减码头舾装工作量，平衡船坞和总段的舾装工作量，同时也为PSPC标准的顺利实施做好准备，分段舾装承担的责任重大，一些后道工序的前移也造成了目前分段预装时间相对较长，机舱分段更是如此，这就势必推迟分段总组开始的时间节点。为了加快分段预装的速度，建造了专业化的舾装场地，以此来提高分段舾装的劳动效率，另外，为了减少天气对分段预装的影响，建造了风雨棚来弥补环境造成的影响，但这些工作只能从硬件上来保证分段预装的速度，并没有从根本上提高了舾装的效率。如果能够把分段上散装的管系在设计放样时尽可能的以单元的形式建模，减少分段上散装管系的数量，将会大大提高我们分段预装的效率，节省大量的分段预装时间，简要分析如下：分段预装的管子、支架、电缆托架等在分段预装前以托盘的形式运送到预装工位，然后施工人员在配送过来的托盘挑出安装的舾装件，这个过程将花费大量的时问，机舱分段由于预装的舾装件比较多，情况更是如此。如果能够把分段B阶段舾装的一些管系在设计建模的时候就做成单元，单元部分就会独立划分为一个托盘，这样B阶段预装的托盘中就会减少大量舾装件的内容，节省施工人员安装前的挑选准备时间。I函‘矗矗r—．㈦f。I；I’f’’旷]b卜～一’—llI≯li。崎_l。≯藜}|_．-一．珏．ll●一l}严”。。■一一-寺_鼍p_。m‘量LD～．&■…●岫l广E—Il．I士llI二11∥露辫董熏lI卜一。I{!l!}：iIl蠢。囊I嚏堕：二、．lU鞋，；}●】-日I。冀焉跨～。呻■’l疆r一■r。嚣—。叠__-___嘲曩I。ll．f’+震F一l”誓：。，I■f疆．诱}+蕊卜I．1，秘1l=5．277KC09分段单元管系第5章预舾装及单元模块T法如果在分段建模的时候，把分段内管系做成单元的形式，这样就可以在分段建造的同时进行单元的制造，使单元和分段分道并行制造。当分段组立完工后运送到预装工位后，单元也制作完成，可直接配送到分段预装的工位直接进行吊运安装，这将大大缩短分段预装的时间，加快预舾装工位的分段流通速度，提高船舶建造的效率。17．7万吨散货船的109分段管系的单元设计正是这个思想很好的体现，如上图5．2所示。5．3单元制作5．3．1计划制定的改善单元制作的关键，除了生产设计作为前提和基础以外，设备纳期计划、管子上岛计划、单元制作和需求计划的精细制定和有机衔接是至关重要的。它是单元模块能否完整甚至是能否按期制作的决定因素。5．3．2生产准备的加强，单元制作的另一个重要环节就是生产准备，由于单元制作涉及的物资配套种类繁多，有管子、设备、泵、伐、机座、支架、格珊等等，在生产过程中经常会出现其中一种或多种物资不能及时到位的情况。针对这一实际存在的状况，部门加强了两个层面的生产准备力度：一是部门计划员作为生产准备工作的责任人，必须以设备纳期计划为方向，设立报警线，随时物资部门将需要的物资及时落实到位。二是加强生产作业班组的配套工作，及时地将有一定生产经验的，又有一定责任心的员工充实到配套工作中去。5．3．3安装定位的准确保证．在物资配套基本到位的前提下，安装定位尺寸的准确又是下一个重要的课题。单元制作是独立于船体结构，在内场进行组装制作的一种施工过程，准确的选准坐标尺寸、距中、肋位、标高是安装工作的关键。考虑到单元在开始制作时定位尺寸的重要性，生产班组专门选派有经验工人承担这些工作，并建立自检互检制度书面确认签字归挡，从根本上予以确保。在内场制作现场先按照图纸弹出纵、横向构件、支架的安装位置基准线，由负责安装的工人复查后，递交生产组长进行检查核对后方进行正式安装，并在安装过程中核对管子尺寸和安装坐标，尽量减少累积误差。在单元完成制作由外场领出前，单元制作人和外场领用人对照图纸再进行验收确认，并签字存档。到目前为止，没有发现单元到船上定位有大的差错。5．3．4提前合拢制作单元39哈尔溟丁程大学硕七学伊论文超大型油轮机舱底层8个单元做成一个大的单元，提高了安装精度，确保了外场总装的准确率，大大提高了生产效率。将8个单元连在一起进行安装，各系统管子按照区域一次安装合拢完整，误差在正负lOmm之内，所有的设备包括地格珊全部一次完整安装定位，完成组装后再进行取段分解，断开时做好标记，运出车间上船后再对照标记合拢。这样带来的效率大幅度提高是明显的，它大大减少了合拢管的数量，又大大提高了单元上船定位精度，质量和安全都得到了有效的保障。5．4上层建筑模块5．4．1舾装范围船长室客厅内装完整性。走道内装完整性。各类电舾装件完整性。管舾装件完整性。上层建筑在平台上电气接线、照明通电，及主干电缆接线。5．4．2结构制作的改善5．4．2．1超大型分段的平台组合和翻身上层建筑底部分段长X宽×高为17．1mx26．2mx3．3m，两个分段在同一个大胎架上制造拼接，焊接后整体翻身，把分段接口的全部朝天焊接都改为朝下做，在翻身方向和吊马点进行重点加强，防止了分段翻身时向内收缩的可能性，在运用于实践中取得了一次’翻身成功。5．4．2．2改进分段吊装顺序上层建筑两翼长连主体有两个半篮球场长，单独两翼重量为40吨，是国内最长的上层建筑两翼，采用先吊装两翼，后吊驾驶室，在辅以适当的定位工装、工具改进，加快吊装时间，从而实现快速搭载的目的。5．4．2．3对薄板变形控制船舶上层建筑非主体结构，一般使用薄板，但对外观平整度要求非常高，因此怎样控制薄板变形是我们面临的重要课题。改变扶墙材焊接顺序即扶墙材在装配外板加强形成板单元后暂时不焊，在中组立起来形成框架后，在工艺许可范围内采取下行焊，这样由于焊角减小，焊接线能量的降低，从而减小了扶墙材和外板之间焊接的角变形，又由于板单元和板单元组合形成框架的相互牵制减小了整个板单元整体变形的可能。改变加强和船体焊接顺即采用板单元在扶墙材构架装配好后，先外板加强好后再施焊，这样控40第5章预牺装及单元模块Ij法制变形较好，在中组时先将加强相互焊接好再焊扶墙材和构架，使其相互牵制这样变形小。分段整体焊接后辅以火工即分段的适量火工是必不可少的，但火工的先做后做的工作量是不同的，做早了可能焊接后又变形又要再次火工这样对材质没有好处，采用分段整体焊接后适量火工，使应力向自由端发散，在总组后在重点部位进行火工，，实践中取得较好效果。大面积采用C02焊即在分段焊接过程中，大面积使用高效C02焊接使在允许范围内减小焊角和降低焊接线能量减小焊接角变形变成可能，从而既减小了薄板变形又大幅度提高了工作效率。5．5本章小结本章介绍了预舾装即单元模块工法。舾装件的分工位安装是实现“壳、舾、涂一体化”的有力保证。分段预装的完整性有效的减少后道工序因多于的安装作业而带来的批、磨、补等各种工作量。分段预舾装体现了工序前移的思想，能够很好的平衡总段、船坞和码头的舾装工作量，为船舶的快速建造提供了坚实的基础。分段预装能够很好的把后道工序难做的作业转移到前道，使“高空作业平地化’’，改善工人作业环境的同时，提高工人的工作效率。单元模块制作经过一年半左右的实践，已经开始从相对简单的小单元发展到了大型区域性组合单元制作，基本实现了单元生产与船体平行作业，制作工艺逐渐成熟完善，由于真正做到了外场工作内场做，高空作业平地做。生产效率在原来的基础上大幅度提高，据初步预测，平均提高效率60％。大大缩短了船坞的安装周期和码头系泊试验周期，由此也产生了十分可观的经济效益和良好的社会效益。单元模块制作研究的成果在造船生产大幅度提速的今天，尤其显示出其具有广泛的推广价值和应用前景。41哈，J：滨I。稃入。亨：硕十导：付论文结论本文的各个项目研究的成果，也是现代化造船模式不断深入、全面推广的结果。所有研究成果都已全部或大部分地直接应用于造船的实际生产、设计和管理工作中，并在后续工作中得到不断改进和完善。论文工作得到如下结论：1．双面肋板拉入法可节省大量的钢材、减轻船体重量、节约建造成本，可实现纵骨装焊自动化，可大幅提高生产效率和减少分段装焊变形，提高了建造质量；2．船体预密性试验，可大大降低船坞密性工作量，减少传统的打磨和清洁环节，大大缩短船坞周期，对缩短整个造船周期有着积极的推动作用。3．预舾装完整性研究表明，将船坞阶段、平台阶段的舾装件安装提前至分段阶段，甚至是小组立阶段，在改善工人施工环境的同时，可提高分段和总段的完整性，大幅缩短船坞周期：4．模块化和单元化建造可以说是是最典型的现代化造船的一个体现。5．上层建筑整体吊装在完成具备起吊850吨以上的一体化吊马设计基础上，克服了超大型分段的平台组合和翻身问题、薄板变形控制问题、超长两翼的安装和整吊时的加强问题等等，可实现除主甲板待焊区域外的全部工作完整性。所有的工作在平台完成，充分体现了码头工作坞内做，坞内工作平台做的现代化造船理念，可大幅缩短码头建造周期。42现f℃j笠f：Jf}畿式卜人)p船帅建造I法bJl冗参考文献【1】刘建峰，高爱华．以．工法为先导实现一体化设计的WSD研究【q．上海市造船工程学·会学术年会，2004．【2】刘建峰，高爱华等．造船新工法在10．5万载重吨原油船上的应用【J】．上海造船，2006，(1)．r_L研陈强．中心制造船模式的研究与应用【D】：【工学博士学位论文]．哈尔滨工程大学，2001．温绍海．现代造船工程(造船工程计划管理)【M】．哈尔滨工程大学出版社，1998．q习徐学光．基于流程再造的快速造船【C】．上海市造船工程学会学术年会论文集，2004：77．92．r_Lr_L刘建峰．标准造船之标准突破【M】．上海人民出版社，2006：134-144．中国船级社．船体结构强度直接计算指南【S】．北京：人民交通出版社，2001．r_LrIL叼刁跚胡嘉骏，郑杰，陈瑞章．大型油船结构直接设计计算方法研究【C]／／2005年船舶结构力学学术会议论文集．浙江舟山：中国造船工程学会，2005：285．301．r_L林莉，王刚，蔡承德．超大型油船VLCC的结构设计和强度田．船舶，2003(2)：30．34．研加n，邵雄飞，俞铭华．大型油船结构优化系统分析【J】．微计算机信息，2007(3·3)：275-276．七杜忠仁．双底双壳油船节点设计改进【J】．上海造船，1997(2)：53-59．KoenigPC,NaritaH，BabaK．Shop—FloorAutomationandMarketStrategyinJapanese心Shipbuilding[J]JournalofShipProduction，2003，19(3)：131·140．坞1JPHILIPCK,NARITA,HBABA．KLeanproductionintheJapaneseshipbuildingindustry[J]JoumalofShipProduction，2002，18(3)：167·174．r●L¨1JAGuldemCerit．MarketorientationmeasuresoftheU．S．andturkishshipbuildingindustries：acomparativestudy[J]．10urnalofShipProduction．2002，18(1)：19-32．NorskeVefitas，2002．rIL”1J插1JDNVRulesforClassificationofShipsJanuarymodelinshipbuilding2002[S]．DetrILsimulator[A]．ProceedingsoftheinternationalconferenceMarsim’96Denmark[C]．1996，607-615．H11J1JASMECodesctionIInterpretations．r_LCommonstructuralRuleALSOSHS，AMDForDoubleHullOilTankersIASCS，2006，(4)r-L垮珍11JHLJ．OntheresistancetopenetrationofJouralOfImpactstiffienedplates，PartI-Experiment[J]．InternationalEngineering，2009；36(6)：799-807．43哈尔滨I：群人!学硕}学伊论文【20】hchMurawskiShaftLineAlignmentAnalysisTakingShipConstructionFlexibilityandDeformationsintoConstideration【J】MarineGuidelinesforStructu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