自升式钻井平台围井建造精度管理

曹 岭，顾杨飞，刘 迪

（上海外高桥造船有限公司，上海 200137）

0 引 言

JU2000E自升式钻井平台为三角形船体，带有3个长方形围井，每个围井内安装升降机构。3个围井位置分别为：前围井位于船体中心线上，两个后围井距前围井45.72m，位于中心线两侧23.772m处。围井为长20.254m、宽18.488m的长方形结构，型深9.495m，每个总组结构重量约为360t。围井分段使升降基础与主船体结构相连，升降基础在全船中起到至关重要的作用，其负责提升、卡止、定位整个平台，是整个平台垂向移动以及准确定位的关键，因此围井分段的精度要求较高，必须严格按照精度控制标准施工。船体建造精度，就是以船体建造精度标准为基本准则，通过科学管理方法与先进的工艺技术手段，对船体建造进行全过程的尺寸精度分析与控制，以最大限度地减少现场修整工作量，提高工作效率，减低造船成本，保证产品质量[1]。

1 围井分段建造原则

分段阶段：围井分段采用一种以横舱壁为基面，在绝对保证横舱壁水平的前提下进行分段装配组装；另一种以纵舱壁为基面侧造的建造方法，在绝对保证纵舱壁水平的前提下进行分段装配组装。

总组阶段：根据理论尺寸做出3只围井分段内壁三角投影线，找出三角形中心，各边中点，用油漆笔在地上醒目地标出三角形3个顶点、中心、各边中点，以内壁投影线为基准，向外作出分段边框线，分段定位以三角中心点为基准进行总组。

2 精度管理流程及控制标准

2.1 小组立精度管理

2.1.1 控制标准

造船精度控制是船舶制造过程中一项十分重要的工作，其贯穿于船舶制造的整个过程【2】。因此,围井建造要从小组立开始重点管理。围井小组构件精度控制对于分段中组至关重要，因此必须严格管理小组精度。小组精度控制标准：水平度±2mm、垂直度±3mm、直线度±1mm、间距±2mm、主尺寸±2mm。

2.1.2 控制要点

小组立构件精度控制，长±2mm，宽±2mm，对角线±2mm。注意中心线的位置，中心线控制±1mm，从基准线向两侧检查构件线，注意加放分散延长量。

重点控制小组典型构件斜肋位3A与横舱壁4A板的角度和重合度，重合度±2mm。横舱壁4A结构与斜肋位3A结构之间的夹角可用图1中“A-A”详图中的方法检验（见图1）。

图1 斜肋位片段精度控制要点

2.2 分段胎架制作

围井分段建造对胎架要求较高，需制作专用胎架，四周加扁铁固定，并对其胎架高度进行标记，按照划线员标记好的胎架高度对其他胎架进行调整（见图2）。胎架制作要求及基准：1) 胎架基面必须保证水平；2) 支柱胎架每根支柱的高度公差范围为±2mm，整体平面度±2mm；3) 胎架制作完成后由精度管理部进行精度测量；4) 胎架支柱水平度＜±2mm，水平检验线基准＜±1mm，胎架垂直度＜±2mm。

图2 围井胎架管理

2.3 地线施工

地线按尺寸施工，在地面拉粉线标记，并在醒目位置敲样冲标记。地线施工要求如下：

1) 地线对角线＜±2mm；2) 地线直线度＜±1mm。

2.4 拼板及二次划线

2.4.1 拼板

拼板前对板材编号、材质、尺寸、坡口等确认，确认无误后进行拼板，拼板时应当从基准边做起，第一张板定位要挂线锤与地线进行重合定位并固定，在所有拼板上制作基准线（150M.K 线，并扣除相应坡口间隙值，坡口间隙统一为3mm），以此来确认拼板过程中的端差，拼板尺寸检查合格后，对拼板进行固定，然后开始焊接，焊接顺序参照WPS规定执行。焊接结束后应再次对其尺寸进行确认，填写焊后精度测量表，并在钢板上进行标记；

2.4.2 二次划线

划线时从基准边进行划线施工，先进行基准线施工并确认主板的形态，划线使用的粉线控制在＜1mm。在对接部位划出焊接保留线；所有划线完成后标注部材的构件号、板厚方向、焊角高度。所有相关的检验线（肋骨检验线、中心线、150M.K 基准线等）施工时进行相应的样冲施工，在地面相应位置划出相应的中心线，并敲样冲标记（见图3）。

图3 围井划线管理

2.5 中组精度管理

2.5.1 中组装配过程精度控制

围井分段装配225、235、201以底部横舱壁为基准进行装配，221、231、255、265、245、275以纵舱壁为基面进行装配。

1) 201类型分段精度中组管理。拼板要分别测量焊前焊后主尺寸，长宽偏差±2mm，对角线偏差±2mm，调整好横舱壁10A板的水平（见图4）。要注意纵舱壁的焊接，应实时测量纵舱壁的垂直度，调节垂直度偏差在±2 mm以内，在关键点位置吊线锤实时监控。注意先焊立角后焊平角，对于部分变形严重的地方必须用槽钢支撑固定，甲板装配焊接同纵舱壁（见图5）；

图4 围井甲板定位精度控制

2) 221类型分段中组精度管理。在保证基准边与地线对齐，定位后与胎架固定，基准边偏差±1mm。底部纵舱壁拼板要分别测量焊前焊后主尺寸，长、宽偏差±2mm，对角线偏差±3mm，强化内壁精度管理。

吊装斜肋位构件时，应考虑平台总组时以斜肋位平面为基准，保证斜肋位的垂直度在精度控制范围并调整结构。在调整平整度之前先保证斜肋位板与甲板板角接的距离和理论尺寸相符，各关键位置用支撑加强，调节斜肋位板与甲板的重合度偏差±2mm（见图6）。

图5 围井装配过程控制点

2.5.2 围井分段数字化精度管理

围井分段在装配完毕，分段整体较高，内壁垂直度传统精度管理无法测量到位，必须借助全站仪等数字化工具进行管理，提高分段精度品质（见图7）。

图6 围井内壁精度控制点

图7 201围井分段数字化测量管理

221等类型分段以纵舱壁在胎建造为斜边角度，因此，在过程定位阶段需要全站仪定期进行测量管理，保证建造精度（见图8）。

图8 围井分段数字化测量管理

3 分段舾装精度管理

对于舾装来说，实施精度管理难度较大的是管舾，它不仅涉及管子的下料、制作与安装精度，更重要的是涉及分段制作与合拢精度[3]。管舾装作业是船厂的第二大作业类型，其精度要求尤为重要。管子加工回弹量的设置、管线设计中取消合拢管后的管子精度匹配和管线安装都需要符合相应的精度标准。在JU2000E自升式钻井平台建造过程中，开始实施舾装精度管理，在围井分段建造过程舾装管理重点放在管舾的管理（见图9），控制基准。

分段完工后运输到舾装平台，由管舾班组负责舾装工作。舾装开工之前，制定舾装精度安装标准和舾装精度检查标准，管子圆心标准±5mm，支架定位±5mm，工资码安装＜＜3mm。精度标准覆盖了壳舾涂一体化的全过程，除了船体建造精度外，还包括了舾装件的加工和安装精度，特别是管线与船体总组搭载联系密切[4]。制定好标准，集中对舾装班组进行培训，通过培训让生产班组了解精度控制标准，以及管舾安装过程中的注意事项。管舾安装结束后通过全站仪对合拢管系进行测量管理，提升管舾精度，通过一段时间管理，效果较好（见图10）。

图9 舾装精度控制基准

图10 围井分段舾装精度控制效果

4 总组精度控制

4.1 总组地样线施工

1) 根据设计图纸开设总组地样线。首先根据理论尺寸划出其中一只分段内壁投影线 ，以此为底边，作等边三角形。其他两边分别为另两只分段内壁投影线，找出三角形中心，各边中点，用油漆笔在地上醒目地标出三角形3个顶点、中心、各边中点，方便后续定位使用，同时以内壁投影线为基准，向外作出分段边框线；

2) 根据分段放置位置，边框线尺寸，按标准合理摆放分段胎架；

3) 以边框线尺寸为基准，在分段外壁硬挡位置装焊出槽钢靠山，以方便组装分段快速、准确定位（见图 11）。

4.2 总组定位及装配精度控制

围井分段总组定位，前后位置以边框线为基准，左右以内壁投影线为基准。定位时合理确定分段位置，使分段本体重要管理点参照地样线摆放。定位结束后，用全站仪测量分段尺寸，结合现场分段实际情况，给出余量值。精度人员现场测量确认余量数据，无问题后开始切割，切割完毕后开始复位，使分段本体重要管理点对齐地样线。尺寸误差-1～1mm，极限允许-3～3mm，到位后调整另外两只分段四角水平，用水平仪测量，误差-5～5mm，极限误差-8～8mm。

确认分段余量及定位时，以地样线为基准，通过控制分段内壁垂直度，总组缝处硬挡位置开档距离，三角地样线中心到内壁中心的距离，以及分段整体尺寸，逐步调节，使分段在可控制范围之内，确认余量，确认分段最佳位置。定位完成，分段进行焊接，焊接完毕精度测量，确认完美精度后，直接送往下道船坞（见图12、13）。

图11 总组地样线施工

图12 总组定位管理

图13 总组精度数字化管理

4.3 围井船坞定位基准制作

1) 分段在总组平台时，以分段内壁为基准，在甲板面上确定等边三角形；

2) 以等边三角形底边为基准，开出底边垂直平分线1、2及平行于底边且经过三角形中心的平行线3、4，分别为围井在船坞时左右位置和前后位置的定位基准线；

3) 在其上甲板面开设船坞定位基准线并粘贴好反射片：1、2两点确定分段的Y方向；3、4两点确定分段的X方向；5、6、7、8四个点确定分段的水平高度（见图14）。

图14 船坞围井定位基准制作

5 船坞精度控制

数字化船坞通过在船坞四周树立旋转标靶，在船坞区域形成控制网，船舶进坞后按照首制分段在该控制网内的位置进行定位和坐标确认，后续搭载分段定位作业即根据坞壁四周的旋转标靶所形成的控制网进行[5]。围井船坞精度管理的重点就是利用数字化造船技术进行精度控制，船坞数字化简称 E—DOCK，定义为：通过船坞边树立的标靶建立的船坞坐标系与船体坐标系有效结合，利用全站仪测量对搭载定位分段关键点三维坐标进行采集，测得的实际坐标与船体理论坐标相比较得出偏差值，从而对船体进行快速精确定位。围井在船坞定位首先建立DES定位文件，在分段定位之前要建立好与之相匹配的DES定位文件，首先导入DES原始文件，再调出定位分段模型建立定位所需的主要管理点，最后输出即可建立DES定位文件（见图15）。

图15 数字化精度造船技术在围井分段精度管理中的应用

围井重要管理点反射片在总组阶段已经张贴，通过数字化造船技术的应用，围井船坞精度管理得到很好的控制，按照精度管理标准，围井在船坞精度控制标准长、宽、高度及垂直度精度标准±5mm，通过每一步的精度管理，最终围井各项数据达到精度管理预期目标（见图16）。

图16 围井船坞数字化定位偏差在5mm以内

6 结 语

围井建造中精度的应用起到至关重要的作用，通过小组、中组、大组、船坞精度管理的层层推进，过程严格管理，目前公司三条海工船的围井精度控制达预期目标，有力促进公司JU2000E系列自升式钻井平台的建造质量, 而从围井的建造中总结相关精度管理经验，收集的相关数据，为JU2000E系列自升式钻井平台的成熟制作打下坚实的基础。同时本管理实践能为后续公司建造的新型自升式钻井平台围井精度管理提供参考。

[1] 王 淘，刘增荣. 关于船体建造精度管理及精度拼板工艺[J]. 造船技术，2003 (2).

[2] 柯于舫. 论船舶的精度控制与建造质量[J]. 沪东中华科技情报，2002 (1)： l4-l5.

[3] 刘善德，翟永兴，史 佐. 造船精度管理是实施总装造船的支撑性技术[J]. 造船技术，2007, 277 (3)： 23-24.

[4] 张 星，刘建峰，蒋志勇. 造船舾装精度管理探讨[J]. 船舶与海洋工程，2013 (3)： 70-73.

[5] 杨 振，刘建峰. 温度场变化对船坞搭载精度控制的影响研究[J]. 船舶与海洋工程，2013 (3)： 16-20.