船體分段建造的質(zhì)量控制以及船體焊縫檢測(cè)的新工藝研究

裴永強(qiáng)

（上海外高橋造船海洋工程有限公司 上海市浦東新區(qū) 201306）

船體分段建造的質(zhì)量控制以及船體焊縫檢測(cè)的新工藝研究

裴永強(qiáng)

（上海外高橋造船海洋工程有限公司 上海市浦東新區(qū) 201306）

在船舶建造產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的過程中，分段建造技術(shù)逐漸成熟，同時(shí)船舶中間產(chǎn)品的質(zhì)量控制也受到廣泛的關(guān)注，而質(zhì)量控制主要集中在產(chǎn)品的精度控制方面。本文結(jié)合船體分段建造的介紹，提出了船體分段建造的質(zhì)量控制方法，并對(duì)船體焊縫檢測(cè)的新工藝進(jìn)行了探討。

船體分段建造；質(zhì)量控制；焊縫檢測(cè)

隨著世界經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的快速發(fā)展，造船市場(chǎng)迎來新的發(fā)展機(jī)會(huì)，船體分段建造的過程中，需要對(duì)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，質(zhì)檢人員及時(shí)做好細(xì)節(jié)檢測(cè)工作，例如焊縫質(zhì)量檢測(cè)。焊縫問題直接關(guān)系著船體拼接質(zhì)量，必須在建造階段嚴(yán)格檢查針對(duì)焊縫問題采取科學(xué)的補(bǔ)救措施，做好外觀檢查和內(nèi)部質(zhì)量檢查，提高船舶建造質(zhì)量。

1 船體分段建造介紹

分段廠負(fù)責(zé)建造船體分段，船體分段主要包括船體零部件組成的船體局部結(jié)構(gòu)，同時(shí)兼顧與分段配套的管路，電氣以及鐵舾件等的安裝，整體制作完整之后進(jìn)行涂裝，真正的與國(guó)際先進(jìn)的造船工藝接軌，做到殼舾涂一體化，是整個(gè)船體重要的中間產(chǎn)品[1]。利用分段建造的方法，可以保證船體的各分段并行建造，大大縮短了船廠船臺(tái)（船塢）施工周期，提高了生產(chǎn)效率。船體分段的劃分關(guān)系到造船廠的生產(chǎn)技術(shù)和工藝選擇，同時(shí)也要考慮分段廠自身的硬件條件（吊車能力，碼頭等），按船體的部位劃分，可以將船體分段分為甲板分段、底部分段和艙壁分段，上建分段等等；按照類型劃分，可以將船體分段分為平面分段、曲面分段和立體分段。平面分段比較簡(jiǎn)單，為了提高生產(chǎn)效率，分段廠已建成平面分段流水線，曲面分段比較復(fù)雜，一般需要在胎架上建造，一般利用分段翻身的方法保證電焊作業(yè)可以在俯臥狀態(tài)下開展，以提高焊接和裝配的質(zhì)量和效率[2]。

2 船體分段建造的質(zhì)量控制方法

2.1 船體分段建造流程

船舶制造系統(tǒng)中主要包含不同的船體建造作業(yè)線，主要包括船體放樣、下料，加工、小組立，平面片體流水線，拼板，小組立，部件焊接和裝配、大分段組裝等。從船體的生產(chǎn)設(shè)計(jì)開始，到最后的船體下水，中間經(jīng)歷了復(fù)雜的分段工藝和裝焊工藝。在生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作中必須結(jié)合船體的數(shù)據(jù)模型得出不同零件的規(guī)格和尺寸，得出不同構(gòu)件的實(shí)際形狀，對(duì)船體進(jìn)行放樣和號(hào)料。結(jié)合設(shè)計(jì)工作得出的零件尺寸，對(duì)不同的鋼板材料進(jìn)行下料切割，對(duì)鋼板進(jìn)行精加工。在構(gòu)件下料和加工結(jié)束后，可以對(duì)部件進(jìn)行平面裝配和焊接，完成小組立階段的工作，大組立階段需要在平面架上進(jìn)行精組裝，按照殼舾涂一體化的原則，完成各部件安裝。在分段成品涂裝后，由分段廠轉(zhuǎn)運(yùn)到船廠，再將幾個(gè)分段裝焊成一個(gè)更大的總段，按照一定的順序?qū)⑺械目偠卧诖_(tái)（船塢）完成組焊，即可完成整個(gè)船體的安裝，其他相關(guān)的機(jī)裝，艙室密性等工作完成之后，整船的船體工作基本完成，可以順利下水[3]。

2.2 船體分段建造的精度控制方法

船體分段建造中的精度控制需要結(jié)合實(shí)際誤差來源來分析，船體分段的精度質(zhì)量誤差主要來源于不同的工藝環(huán)節(jié)中，包括設(shè)計(jì)誤差、零部件切割誤差、裝配誤差、焊接誤差、劃線誤差、操作誤差等。這些不同環(huán)節(jié)的誤差經(jīng)過雷擊后的形成最終的船體精度誤差，影響船舶的建造質(zhì)量。在實(shí)際精度控制過程中需要明確以下思路：

（1）針對(duì)生產(chǎn)準(zhǔn)備階段和設(shè)計(jì)階段，需要認(rèn)識(shí)到不同環(huán)節(jié)中精度誤差的傳遞規(guī)律，對(duì)精度誤差的來源進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)出綜合精度偏差，將精度偏差的糾正方法應(yīng)用到設(shè)計(jì)過程和準(zhǔn)備過程中。

（2）針對(duì)船體制作過程中出現(xiàn)的誤差，需要建立動(dòng)態(tài)控制方案，將精度控制落實(shí)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，另外，需要綜合考慮面向設(shè)計(jì)階段和制造階段的精度控制，可以建立偏差控制模型，從而實(shí)現(xiàn)船體分段建造的質(zhì)量控制。在分段制作過程中，對(duì)不同的階段進(jìn)行跟蹤和監(jiān)督。對(duì)超差分段完工的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的修復(fù)，建立完整的完工檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，在分段過程中進(jìn)行模擬合攏，繼續(xù)加快分段測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)精度控制中的難點(diǎn)和重點(diǎn)進(jìn)行研究，制作出質(zhì)量控制指導(dǎo)書。

為了獲得更快的發(fā)展，船舶集團(tuán)必須認(rèn)識(shí)到時(shí)代的特點(diǎn)，結(jié)合行業(yè)的發(fā)展，充分發(fā)揮集團(tuán)的資金優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)對(duì)分段廠的技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)分布實(shí)施和差異化實(shí)施，可以將幾家分段廠結(jié)合起來，整合完善的配套資源。

實(shí)現(xiàn)資源整合后，可以對(duì)幾家分段廠的資源進(jìn)行優(yōu)化配置，提高資源的合理性、高效性和專業(yè)性，實(shí)現(xiàn)船廠的高效化分段生產(chǎn)[4]。

在優(yōu)化過程中，必須合理調(diào)配船廠和分段廠之間人力資源和財(cái)務(wù)資源，綜合考慮不同船廠的優(yōu)勢(shì)，避免在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)不均衡現(xiàn)象，擴(kuò)大勞動(dòng)力，提高勞動(dòng)力成本，保證勞動(dòng)力充足。同時(shí)為了避免船廠在資源方面的重復(fù)投資，必須合理優(yōu)化管理人員的配置，結(jié)合不同分段廠的不同發(fā)展特點(diǎn)，重點(diǎn)發(fā)展各分段廠的優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目，加大投資。

船廠必須集中優(yōu)質(zhì)的技術(shù)力量和管理力量，實(shí)現(xiàn)不同分段廠的技術(shù)升級(jí)和產(chǎn)品升級(jí)，保證工藝發(fā)展?jié)M足行業(yè)需求。另外，及時(shí)統(tǒng)籌不同船廠的物質(zhì)資源采購(gòu)，提高資金的利用效率，避免資金被盲目占用。結(jié)合不同分段廠的發(fā)展特點(diǎn)，推進(jìn)專業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)度，不斷開發(fā)新的市場(chǎng)，拓寬集團(tuán)的產(chǎn)品類型。

在船舶市場(chǎng)較為低迷的階段，必須借助集團(tuán)的實(shí)力實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，盡可能保證不同分段廠資源的合理利用，提高為船舶集團(tuán)服務(wù)的質(zhì)量和效益。

3 船體焊縫檢測(cè)的新工藝探討

3.1 船體分段結(jié)構(gòu)的焊接順序

保證船體結(jié)構(gòu)零部件或分段在裝配中的正確性，對(duì)裝配后的間隙進(jìn)行檢查，不符合施工要求的零部件和分段不能焊接。

針對(duì)船體結(jié)構(gòu)而言，如果有中心線或者左右對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，需要從中心向不同的方向進(jìn)行焊接，并以多個(gè)焊工同時(shí)施工。

如果船體結(jié)構(gòu)中有對(duì)接焊縫和角焊縫，必須先焊接對(duì)接焊縫，再焊接角焊縫。所有焊縫均采用由中間向左右焊接的方式。

針對(duì)箱型結(jié)構(gòu)分段，如果結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在不同的角焊縫，需要先焊接立角焊縫，再焊接平角焊縫，多名焊工從中心向四周開始施焊。

多層焊接時(shí)保證焊接方向一致，接頭錯(cuò)開約30mm。

3.2 焊縫檢測(cè)的新工藝

3.2.1 外觀檢查

船體結(jié)構(gòu)施焊后，開展外觀檢查工作，焊縫表面需均勻平整，焊縫位置不得存在裂紋和余高。

3.2.2 內(nèi)部質(zhì)量檢查

可用無損檢測(cè)的方法進(jìn)行檢驗(yàn)，如果焊縫內(nèi)部存在缺陷，必須避免缺陷的延伸，增加檢測(cè)范圍。

（1）應(yīng)用射線檢查，布片密度必須按照鋼材材料等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，橫向焊縫和縱向焊縫的交叉布片需要平行于橫向?qū)雍缚p。

（2）應(yīng)用超聲波檢查，利用超聲波探傷儀測(cè)試時(shí)，在滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)后調(diào)整探測(cè)范圍，制作出DAC曲線。

（3）應(yīng)用滲透檢測(cè)方法。滲透檢測(cè)過程中可以應(yīng)用水壓試驗(yàn)、沖水試驗(yàn)、煤油密性試驗(yàn)和真空密性試驗(yàn)等方法[5]。水壓試驗(yàn)過程中，壓頭在倉(cāng)柜最高點(diǎn)以上2.5m，試驗(yàn)前裝好空氣管和探測(cè)儀。在沖水試驗(yàn)過程中，對(duì)某些殼體和甲板室外圍進(jìn)行試驗(yàn)，沖水壓力控制在0.2MPa，沖水距離在1.5m以下。在煤油密性試驗(yàn)過程中，需要在焊縫的一面涂上白粉，另一面涂上足夠的煤油。在真空密性試驗(yàn)過程中，對(duì)分段結(jié)構(gòu)及其它手工焊接焊縫記性密性試驗(yàn)，將待測(cè)的焊縫涂上肥皂水溶液，將真空盒固定在焊縫位置，在排出空氣之后應(yīng)用真空盒內(nèi)部的壓力變化來判斷焊縫質(zhì)量，如果焊縫表面出現(xiàn)肥皂水溶液氣泡，說明焊縫存在質(zhì)量問題。

4 結(jié)束語(yǔ)

在船體分段建造過程中，質(zhì)量控制是非常重要的環(huán)節(jié)，質(zhì)量控制的重點(diǎn)是要做好船體建造設(shè)計(jì)階段和建造階段的精度控制。在焊縫檢測(cè)過程中，應(yīng)選用科學(xué)合理的方法，加強(qiáng)對(duì)新型檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，以提高焊接質(zhì)量和船體建造質(zhì)量。

[1]王孝海.船體分段建造的精度控制研究[J].哈爾濱工程大學(xué)，2011，12（1）：25.

[2]劉璐璐.42000-101船體分段建造計(jì)劃研究[J].江蘇科技大學(xué)，2013，25（5）：154.

[3]劉 濤，王宗義，金鴻章，等.船體分段三維數(shù)字化測(cè)量數(shù)據(jù)配準(zhǔn)[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，31（3）：345.

[4]張志英，馬姍靜.基于綜合分解策略的船體分段空間調(diào)度方法[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2010，46（22）：189.

[5]楊義益.船體分段建造及檢驗(yàn)[J].價(jià)值工程，2015，33（29）：145.

TG441.7

A

1004-7344（2016）04-0245-02

2016-1-20

裴永強(qiáng)（1984-），男，助理工程師，本科，主要從事船舶建造結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)工作。