58000DWT散货船船体建造精度分析

蒋华 徐建 袁峰

摘 要：本文结合58000DWT散货船的设计、生产过程，分析了船舶建造过程中影响船体建造精度的主要因素，为中小型船厂的船体精度管理工作提供参考。

关键词：散货船建造；船体精度；分析

中图分类号：U671.4 文献标识码：A

Abstract： Based on the design and production of a 58 000 DWT bulk carrier， this paper analyzes the main factors affecting the hull construction precision during the shipbuilding process， and provides reference for the hull precision management in small and medium-sized shipyards.

Key words： Construction of bulk carrier； Hull accuracy； Accuracy analysis

船体建造精度控制技术是保证船体建造质量、实施科学生产管理、缩短造船周期、提高生产效率的重要手段。本文从生产设计、分段制作流程、检验、设备等方面分析58 000 DWT散货船船体建造精度现状，为企业提高船舶建造质量、降低生产成本提供参考。

1 船体分段的制造流程

船体分段制造是一个工序多、周期长的生产过程。每一个工序都相互制约，前一阶段是后一阶段的基础，所以每一个阶段的精度有效控制都是整个船体建造精度控制的保证。

船体分段制造流程约有20道工序，其中直接和精度有关的工序有：零件切割、零件加工、部（组）件装配及焊接、拼板、火工校正、分段装配及焊接等；与精度间接有关的工序有：零件下料后的转运、存放、部（组）件的转运、存放、翻身、拼板的转运、存放、翻身、分段的胎架制作、转运、翻身等。

2 船体建造精度工艺及精度生产设计内容

（1）精度建造工艺的指导思想

精度建造工艺的总体指导思想：分段内部结构无余量下料；大板架加放30 mm计划余量；内部结构在零件中仅加放适当补偿量。

（2）船体建造精度生产设计内容

船体建造精度控制的源头在生产设计，通过生产设计图纸控制下料、划线、拼板、部（组）件制造、分段装焊等过程，生产出满足精度要求的中间产品。在目前的生产设计条件下，通过Tribon三维建模软件，在船体建造生产设计图纸中含有以下精度控制信息及要求：

（1）补偿量：根据全船补偿量方案将补偿量加放到分段船体零件中，并在施工图纸中用符号标出；

（2）设置对合线、基准线：在数控切割代碼中，含有需要拼接处的100mm对合喷粉线；在施工图中，分段完工后作出合拢口对合线、中心线、肋骨检验线、水线、纵剖线等各种基准线；

（3）结构安装位置喷粉线：在数控切割代码中，含有结构安装位置喷粉线；

（4）在分段施工图中，含有分段精度控制要求、精度测量图、切割时机图；

（5）单独的分段工艺加强图册：分段建造时，含有控制分段尺寸形状的临时工艺加强、假框架等；

（6）单独提供的外板弧长图册。

在生产设计施工图中，体现了相关精度管理的数据及内容，但在精度设计方面仍然存在一些问题：

（1）未建立适当的精度补偿系统：目前精度补偿量是根据个人经验来设置的，在实际应用过程中可能存在一些问题。由于没有数据收集、统计和分析，没有建立有效的反馈机制，使得补偿量在应用中出现的问题未能在后续产品中得到修正；

（2）由于数控切割机切割出来的边缘垂直度最大误差达到～2 mm，使设计的板列拼接对合线实用性差；

（3）曲面分段的精度控制点要求（主要尺寸、平整度要求）等同于平面分段的控制点要求，难以满足曲面分段精度控制要求；

（4）部分设计人员缺乏现场经验，相关精度控制的要求、标准、图纸表达方式与现场需求存在差距，不能应用到实际生产上；

（5）少数设计人员对精度控制的认识不透彻，仅停留在一般常规要求上，在施工图纸中未能对生产现场提出更加具体的控制要求。

3 加工（切割）能力现状

目前船厂主要的切割设备为火焰切割机和等离子切割机，后者的切割精度要优于前者。

影响切割精度的主要原因如下：

（1）设备自身原因：① 切割机行走轨道不直；②切割机的跨距大、横梁的强度不够；③ 部分板材在火焰切割机上下料时变形过大；④ 由于火焰坡口机切割嘴的限制，使得部分坡口角度在切割时不能达到图纸要求；⑤ 切割机喷粉线较粗，精度不能达到技术要求。

（2）操作人员因素：① 操作人员对参数（电流、速度、气体压力等）的控制，会影响到切割缝的垂直度和光洁度；② 操作人员切割前准备不充分（划线测量、试板切割），会影响到切割零件的直线度和上方度。

4 影响分段建造精度的一些因素

4.1 作业者的素质

船体建造精度的控制取决于作业者的责任心、作业水平以及分段的难易程度，同时施工计划的松紧也会影响分段的建造精度质量。当前造船厂分段制造主要是依赖外包工，水平良莠不齐，分段制造过程中的精度水平不稳定。

4.2 过程控制

目前不少造船厂没有独立的精度控制部门，船体分段的建造精度是以施工人员自检、工艺人员抽检、巡检、品保部抽检、巡检、正常报验相结合几种措施来保障。

检验部门在进行检验时，多侧重关注船体分段焊接质量和结构一般性问题，工艺划线人员只对分段进行完工状态的常规检测（分段主尺度、水平度等），且检测趋于形式化。而对前期的下料、划线、拼板、部（组）件制造、分段装焊各阶段缺乏关键的过程控制，使得最终的分段建造精度难以控制。

另外，部分管理人员思想上对精度管理不够重视，片面的追求生产计划的完成率。不可否认，增加中间产品生产过程中的检测次数（项目）必然会对分段的建造计划造成一定影响，但将精度不高的分段交给船坞（台）搭载，在搭载阶段再去修补分段制造时产生的问题，这将会付出成倍的时间和代价。根据相关资料统计，由于分段制造精度原因，在搭载阶段产生的修正工作量占了搭载工作量约20%～30%，分段精度差成为“快速搭载”快不起来的原因之一。

4.3 检测手段

目前在下料、划线、拼板、部（组）件制造、分段装焊、完工各阶段的检验手段，主要采用目测、拉线、钢卷尺、线垂、激光经纬仪等传统方法，测量基本靠手工，有些不合格的中间产品由于落后的检测手段没有被检出，直至流到分段装配阶段，直接影响分段的总体建造精度。

4.4 场地、中间产品的堆放、转运

通常在生产车间内按照船体分段制造流程，将车间内的区域划分为存储、下料、加工、部（组）件装配等生产区域，而车间内场地有限，留给中间产品摆放的区域更有限，导致一些下料钢板随意堆放，使得场地、中间产品的堆放、转运成为精度控制过程中较为突出的问题。

4.5 焊接变形

焊接变形在拼板、部（组）件制造、分段装焊阶段都表现出不同程度的超差，主要表现在：（1）拼板对接的角变形，一般都有5～8mm，最大的达到15mm；（2）T型材的组装焊接弯曲变形大，有的达到5～15 mm；（3）部（组）件、分段自由边的波浪变形较多；（4）结构角焊缝焊接后造成的板平整度差、构件自身的垂直度差。

导致上述焊接变形的原因主要有：（1）焊接人员的技能水平较低；（2）追求焊接速度，加大焊接电流进行焊接；（3）拼板、部（组）件焊接的场地不平整；（4）焊接顺序混乱；（5）未采取刚性固定；（6）焊角过大。

4.6 胎架及工装

胎架是保证船体线型光顺、外型尺寸正确的专用工艺装备，胎架在很大程度上决定分段的质量。胎架桩头的水平度差、胎架支柱的刚度不够，都会直接影响到分段的精度质量。此外，各个制作阶段缺乏必要的工装设施来保证中间产品的精度，也是影响分段精度的一个间接因素。

5 总组及合拢中存在的问题

据船厂检验部门统计，在船体搭载阶段发现的56项精度问题中，其中因为分段制作精度产生的质量问题为44项，占精度问题总数的78.6%。在这些分段制作精度问题中，又以变形错位、结构不垂直、施工错误、外板错位各占了精度问题的20%左右。在搭载中反映出来的问题，多数是由分段制作阶段的问题引起的，但搭载阶段在分段、总段定位方面也存在着一定问题，一些分段由施工队自行定位，还有一些分段是由正在成长中的定位人员定位的分段，由于人员技能水平不高、经验不足，为了局部的数据放弃了一些主要的关键控制点，使得精度问题在搭载阶段加剧。

6 船体精度管理和控制的方法

船体分段制作產生的精度问题不管涉及到哪到工序，都需要花费人力物力来整改，这就增加了制作成本，增加了分段建造周期。下面针对船体精度管理方面提出几条对策：

（1）完善工厂的精度管理指导文件。如精度管理流程、精度奖惩措施等，并监督实施；

（2）制定出科学合理的船体精度控制方案，用于指导现场精度管理作业；

（3）加强船体建造各工序精度控制的力度，使精度管理巡检常态化，并将巡检结果以报告的形式公示；

（4）精度管理人员多与施工人员交流，运用精度数据库为船体建造提供数据支持和工艺指导；

（5）精度管理人员认真做好数据收集和整理工作，不断修正、完善精度管理数据库；

（6）施工部门认真研究图纸，预估建造过程中可能产生的问题，制定出合理有效的应对措施；

（7）各施工单位整改当道工序发生的精度问题，不允许将带有精度问题的产品流入下道工序；

（8）做好精度宣传和管理培训工作，不断提高管理人员和施工人员的精度意识和技能水平。

精度控制是一项复杂的系统工程，它贯穿于船舶制造的整个过程，各阶段相互影响，要建立一套适合造船行业的精度管理体系，精度管理必须变被动管理为主动管理。

参考文献

[1]周秀琴，马晓平.船体建造精度控制方法研究[J].造船技术.2011（1）.

[2]中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册（船体手册）[M].国防工业 出版，1998.

[3]宋伟伟. 浅谈船体分段建造的精度管理与控制[A].现代经济信息.1001 -828X（2016）.