1750TEU集装箱船机舱双层底分段精度控制

李德派 冯国强

摘    要：我司1750TEU集装箱船机舱双层底分段，与以往船舶有较大差异。考虑机舱完整性的需要，该分段上合拢口位于机舱花钢板平台之上（以往船舶为内底板之上），外板悬伸出内底板较多;分段结构重量达170t，精度控制点较常规分段多且要求高。本文从该分段设计和建造的各个环节进行分析、策划与控制，实现了该分段完工精度受控。

关键词：精度;焊接;变形

中图分类号：U671.4                              文献标识码：A

Abstract： The 1750TEU container vessel is engine room double bottom block，Which is different from that of previous vessels. For the integrity of engine room， upper block erection is above checker plate platform. Shell plate overhangs the tank top too much. The fore bulkhead of engine room belongs to block 101. The hull construction weight of block 101 is 170 ton， there are more accuracy control points and higher requirements than common blocks. Through analysis， plan and control of the design and construction of the block including DAP， accuracy control scheme， jig form， welding quality control， etc.， the finished accuracy of the block is controlled.

Key words： Accuracy; Welding; Deformation

1     前言

1 750TEU集装箱船是我司第一次承建的集装箱船，对公司产品转型升级具有深远的意义。

该船机舱双层底分段，较以往建造船舶有较大的差异，除主机基座形式与以往船舶相似外，其他许多方面均不相同：考虑机舱完整性建造需要，分段上合拢口位于机舱花钢板平台之上（以往船舶为内底板之上），外板悬挑较多，带机舱前壁（以往船舶不带机舱前壁）;该分段结构重量重达170 t，精度控制点较常规分段多，包括分段整体水平、主机基座的平面度、外板首尾合拢口线型、外板上合拢口线型、箱脚垫板安装精度等;分段结构密集，舱室多而狭小，分段建造难度较大，其直接关系着后期的主机安装和轴系拉线照光等。

2    分段精度影响因素分析

该分段涉及主机基座、海底阀箱、箱脚垫板、隔离空舱、循环油舱等重要结构与舱室;分段结构密集而复杂，舱室多而狭小，结构板厚大而多;装配工作量和焊接工作量大;主机基座为与船体结构一体化设计。

根据以往类似结构多而密集的分段建造经验，结构尺寸误差累积较大，易造成结构修割、焊缝间隙不均匀和偏差，直接影响焊接填充量，需选定合理的零件精度方案;结构复杂而密集，需化整为零降低施工难度，改善施工环境;减少集中热工作业量，利于各阶段的焊接应力释放和产品精度控制，需划分合理的小组立和中组立;深熔焊和全焊透区域较多，需选定合理的焊接顺序;双层底部分高度小、宽度大，散装外板多、尖角区域多，焊接应力易聚集，焊接变形大，需选定合理的反变形加放值;建造过程中刚性固定约束与减少变形，需选定合适的胎架。

3   分段精度控制主要措施

3.1分段装配顺序（DAP）

该分段总体以外板为胎正造;双层底部分先以内底板为胎反造，船底外板装配焊接完翻身水平正放，焊接结构与外板的角焊缝;依次吊装内底板以上的横壁与外板片体;最后安装相关机舱舾装平台与管路单元。

该分段结构密集而复杂，舱室多而狭小，深熔焊和全焊透区域多，焊接工作量大。以水密舱壁为界，以平面化、平地化和敞开化施工为施工准则，以改善施工条件、降低施工难度、减少集中焊接作业、减少密闭舱室作业量为目的，将分段划整为零，划分为若干个平直中小组立和4个曲面中组立。

3.2分段精度控制方案

考虑到分段需确保主机基座尺寸和轴线长度，焊接量大，纵向焊接收缩量按0.5 mm/790 mm、横向按1mm/1500 mm进行加放。

结合以往类似结构多而密集的分段建造经验，结构尺寸易形成误差累积，造成装配时结构修割、焊缝间隙不均匀和偏差，影響焊接填充量。综合数控等离子切割机下料精度，对主机槽底区域的循环油舱和隔离空舱零部件实施负公差套料，合理的利用装配间隙减少零部件的修割，见图1所示。

根据以往建造经验，对分段胎架加放反变形。肋位方向由中心线向舷侧两边按1.5 mm/1 000 mm向下加放反变形，FR42向首纵向向下加放有12 mm反变形，并进行封胎刚性固定。

3.3  建造场地选择与胎架制作

由于该分段重量大、尺寸大，船体联合车间起重能力不能满足建造需要，车间周边生产通道也不满足该分段转运需要，故选择在室外场地风雨棚下进行建造。

该分段双层底部分结构密集而复杂，焊接工作量大、焊接应力大、焊接变形大，综合以往船舶建造经验和场地现有条件，选择了以槽钢底座为胎盘的角钢支柱胎架，胎盘与预埋铁相连，以增加刚性约束减少焊接变形。

胎架制作时，按工艺质量要求先进行分段地样线（包含中心线、折角线和首尾合拢口检验线）勘划，并进行样冲标识;再进行了胎架制作，每个支柱点均添加了膨胀螺栓加固以增加胎架整体刚性，支柱高度严格按精度方案进行了加放，并提交工艺质量专项检查。

3.4 平直中小组立精度控制

3.4.1 内底板拼板与划线

内底板拼板阶段，重点对主机基座面板的平行度、正方度和开档尺寸等进行控制。主机基座面板开档尺寸在拼板装配焊接前按+2 mm进行了加放，拼板结束后对焊缝进行退火矫正处理， 拼板焊接后精度控制在0～+1 mm。

考虑到内底板板厚不一致，薄厚钢板强度和柔韧性差异较大。为避免内底板拼板焊接翻身过程中出现折弯变形，在尾部沿主机基座面板纵向做了两条长度约3 m的20 a槽钢的局部加强，见图2所示。

内底板结构线划线，以主机槽中心线为划线基准，按精度方案进行焊接收缩量的的加放。

3.4.2 基座縱桁及其他组立制作

拼板焊接的部件，严格对拼板尺寸和焊接变形进行了控制。每一件小组立制作完成后，均进行退火矫正后才允许进入下一道工序;每一个半封闭与封闭的箱型结构，选择在水平小组胎架或中组胎架上进行制作，并对箱体方正度、壁板的垂直度和端部齐口度进行重点控制，见图3所示。

为减少舱室立焊作业量，更好地控制焊接变形，提前将GR2C与GR4C两条纵桁在小组阶段进行了组装（GR2Q与GR4Q类似），相对于设计DAP组装的更大、组立强度更好，有效地减少了焊接变形，见图4所示。

3.5曲面中组立精度控制

该分段划分有四个曲面外板中组立，其精度好坏直接关系着合拢口精度和分段整体精度。

制作过程中，严格按工艺要求进行了曲面胎架制作，并进行了胎架制作工艺质量专项检查;胎架板依据地样线进行定位，并进行了封胎刚性固定;组立制作精度均进行了严格地过程控制与检查。

3.6大组精度控制

3.6.1 双层底部分精度控制

双层底部分精度是整个分段精度控制的重点，也是整个分段精度的基础。内底板依据地样线进行铺放（偏差控制在±1 mm），重点对主机基座和内底板四角进行封胎刚性固定。

内底板拼接装配焊接完成后，从中间向两边依次吊装底部结构，装配定位过程中对装配间隙和定位精度进行严格控制与检查;结构焊接时按工艺要求施焊，立焊和较长的平角焊采用分段退焊法，涉及坡口的和焊脚较大的焊缝采用多层多道焊。

铺盖船底外板前，对舱内焊缝进行分批次焊后处理，有效地减少了密闭舱室作业时间，并分批次向船东、船检提交了检验报告，有效地改善了检验环境，提升了检验效率;同时进行了舱室内的组立舾装（管系预埋和铁舾件安装）。

制作过程中，对基座水平和分段整体水平进行了多次测量监控（如纵桁安装完成后、立焊焊接完成后、平焊焊接完成后等），依据测量数据及时调整了相关焊接顺序和防变形措施，减少了焊接变形量。现场制作情况，见图5所示。

3.6.2 内底板以上部分精度控制

双层底部分外板对接缝焊接完成后，翻身正放在水泥墩上并调整水平，而后对主机基座及内底板水平进行了整体检测，确保主机基座平面度可控;依据主机基座中心线作出分段四块外板片体的定位用的地样线及分段预总组地样线;在内底板上依据主机基座中心线架设中心线线架标杆，依次吊装横壁和四块外板片体。每吊装完一块外板片体，均对内底板水平进行一次监测，避免吊装后局部受载导致的水平变化;依据中心线和双层底部分的水平基准线，调整片体定位精度，确保分段上合拢口精度，并进行支撑固定;焊接严格按照“先立焊后平焊，先中间后四周，对称施焊，长焊缝分段退焊法”的施焊原则进行。

通过对每道工序的层层控制与把关，焊接质量和分段精度均得到了较好控制，焊缝质量无损探伤均一次性检验合格，分段精度（水平和线型）与主机基座精度均在可控范围内;基座的水平度控制在±3 mm以内，满足该船主机安装对基座平面度的要求。分段整体完工效果图，见图6、图7所示。

4    结束语

本项目结合以往船舶建造经验，研究了该船主机设备相关资料与所在区域的图纸，将分段化整为零，划分了多个中小组立并制定了详细的装配流程，实现了平面化、平地化和敞开化作业，避免了集中焊接作业，减少了密闭舱室作业量;编制了施工要领，制定了合理的精度方案和胎架方案;焊接过程中实施了多层多道焊和分段退焊法，确保了焊接质量;对各道工序严格把关，实现了分段整体精度受控。基座的平面度控制在±3 mm以内、开档尺寸控制在±2 mm以内，主机基座精度满足相关技术要求，为后期拉线照光和主机安装奠定了良好的基础，为类似分段建造积累了宝贵的经验。