大型汽車滾裝船活動甲板制作工藝及標準

應世良，胡勝利，陶 林

（揚帆集團股份有限公司，浙江 舟山 316100）

0 引言

PCTC 又稱“運載汽車的貨船”，有多層甲板。這種滾裝船就是游動在海上的“車庫”，其建造難點主要在船殼、汽車甲板和滾裝設備部分。

本船的船體結構制作最大難點在于大量的薄板制作安裝，尤其是活動甲板的制作，其生產流程及施工工藝都是比較大的挑戰。

1 活動甲板主要結構參數描述

7800 PCTC 有4 層活動甲板，分別為第三、五、七、九層甲板，共128 片。另有3 片電動甲板。典型活動甲板尺寸如表1 所示。

活動甲板的典型厚度為6A，桁材腹板典型厚度為6AH36,桁材面板典型厚度為20AH36。

第7、第9 活動甲板收藏位置時的凈高余量只有10 mm左右，分段制作時要特別注意精度控制。活動甲吊裝上船后，應有+10 mm 的中拱，不應有下垂，否則甲板承載量及凈高會受影響。

2 零件下料要求

1） 按照下料加工類型的相似性組織專業化生產，將分段零件按下料加工類型分解，核查材質、表面質量、平整度、打磨自由邊；

2） 采用型材數控下料機自動切割下料，下料后的型材需檢查修正加工精度，標出主要構件公差；

3） 在空間上分道作業，在時間上有序生產再以托盤管理進行集合配送；

4） 板材下料加工后統一放置托盤，采用電磁吊搬運，減少吊裝變形。

3 小組立制作要求

1）以甲板為基面，在平面分段流水線上完成，T 型橫梁在自動生產線上拼裝焊接，支柱連接頭在小組立做成組件。活動甲板主要部件有固定支承座、半自動支承座、導向裝置、掛鉤、折疊桿、繩索導向裝置等。

2）定位焊要求：

①長度50 mm，焊腳≤3 mm；

②長構件間距200～300 mm，短構件間距150～200 mm；

③定位焊的焊材與焊縫焊材應保持一致。

3） 用氣刨、打磨機或風鏟批除后修補裝配馬腳。

4）控制裝配間隙≤2 mm，二氧化碳襯墊焊間隙6～8 mm,埋弧焊間隙≤1 mm。

5） 強構件縱桁、縱骨須拼接裝焊完整，火工矯直后方可流入下道工序。

6） 及時矯正焊接變形：

①縱桁的旁彎≤3 mm（每米）。

②面板變形≤2 mm

7） 小組立制作場地應平整，平整度應≤2 mm（每米），裝配間隙不應大于2 mm。

8）小組立反變形量

①短桁材（小于2.6 m）制作可不施放反變形量，通過胎架反變形量來實現。

②長桁材制作時應施放15 mm 的反變形量。

4 胎架制作要求及反變形量

1）根據活動甲板長寬尺寸規劃好胎架投影面積，胎架盡量采用整體性框架為基座，做好固定。

2）胎架周邊的支柱應連成整體。胎架支柱縱、橫向間距為1000 mm。

3）胎架需施放反變形量。反變形量應在第一批分段檢驗后，做適當調整。由于需要施放反變形量，且有方向，因此需要在胎架找出X，Y 方向中心線，見圖1。

4）胎架精度應控制在±2 mm，必須采用全站儀檢驗合格，確保胎架的準確度。

圖1 分段反變形量施放

5 拼板劃線相關要求

1）平面拼板應在分段板胎架上進行，采用埋弧焊進行。拼板應在雙面焊接完成后才能進行劃線安裝。

2）拼板裝配間隙0～1 mm。局部超差要用電焊打底，拼板平面高低差≤0.5 mm。

3）清除焊縫兩側約30 mm 范圍內的油、 水、 銹等雜物；另外潮濕焊縫必須烘干。

4）焊縫外觀應均勻，焊道與基體金屬之間應平滑過度，余高不得超過2 mm，焊縫寬度，不允許有突變。

5）甲板須與胎架充分貼合，必要時可使用壓載物，板四周應使用夾具夾緊。

6）劃線相關要求。

①必須標明：中心線、理論線、對合線、檢查線、安裝位置線。

②長度寬度公差±1 mm。

③對角線長度公差為2 mm。

④相互平行構架線的平行度≤1 mm。

6 裝配注意事項

1）甲板在胎架拼板、矯正后劃線、調整擺正后，定位焊死。分段裝配前，甲板需用連接板與胎架固定好，使用壓塊，減少變形定位。按劃線位置裝配，將裝配誤差控制到最小。使用的零部件必須符合圖紙及工藝要求，嚴禁使用不合格的零部件。

2）構件安裝時，裝配間隙≤2mm。硬檔錯位＜t/3，最大不超過3 mm。

3）角鋼、球扁鋼、端側板垂直度≤2mm。橫向部件之間裝配距離偏差≤2mm。

4）構件安裝時，應按由內向外的順序安裝。構件上胎架中組立前應檢查板邊直線度，避免在現場修整焊縫。

5）焊前應對構件在同一截面間斷處設置背梁加強，防止焊接變形。

7 焊接順序及焊接注意事項

1）焊前必須確認所有構件安裝完畢并檢驗合格。

2）焊前，焊工必須對焊接坡口及坡口兩側各寬30 mm范圍內，角焊縫在焊接寬度方向兩側各寬30 mm 內，清除氧化物，水份，油污等。

3）引熄弧長度：CO2必須≥50 mm，埋弧焊必須≥100 mm。

4）焊接順序原則,見圖2：

①保證鋼板和焊縫一端有自由收縮的可能性。

②先焊接對其他焊縫不起剛性拘束的焊縫。

③分段焊接時，盡可能雙數焊工從分段中部逐漸向左右、前后對稱焊接，以保證結構均勻收縮。

④甲板分段的焊縫主要以平角焊為主，焊接順序為：先焊立角焊，后焊平角焊。

圖2 甲板分段焊接順序

5）焊接過程是局部加熱和冷卻的過程，在焊接熱作用下，材料受到不均勻的加熱和冷卻，造成不同程度的應力及應變。

6）減少熱輸入量，使線能量集中采用的焊條焊絲直徑、電流、焊接速度都能影響焊接熱輸入量，進而影響焊縫的收縮和母材的變形。

7）薄板分段的焊接只能用CO2半自動或自動焊，不允許采用手工電弧焊。

8）禁止在焊件表面隨意引弧，應在焊縫內引弧。注意焊接順序，監控焊接結果，防止過焊產生變形，以減少后期的火工矯正工作。

9）正確運弧保證焊接質量，減少修補工作量和防止因此而產生的變形。

10）對接焊縫寬度≥20 mm 時，采用多層多道焊。焊縫焊道寬度差在長度100 mm 范圍內，不得大于5 mm。多層多道焊表面重疊焊縫相交處下凹深度δ 不得大于1.5 mm。

11）同一條焊縫上,焊縫表面的高低差，在焊道長度25mm 范圍內，不得大于2 mm。焊縫表面不允許有高于2 mm 淌掛的焊瘤，不允許存在裂紋、燒穿、未熔合、夾渣等。

8 火工注意事項

1）火工矯正必須嚴格控制火焰的溫度。

①普通鋼最低溫度650℃，最高溫度750℃。

②高強鋼最低溫度600℃，最高溫度700℃。

③600～650℃時鋼材呈深暗紅/暗紅色。

④700～750℃時鋼材呈粉紅/鮮紅色。

2）同一處火工次數不允許超過3 次、嚴禁過熱。

3）用火焰矯正結構變形時，應注意材質、防止淬硬，禁止在200℃～500℃時進行錘擊，須在冷卻后進行錘擊。原則上不允許直接錘擊甲板，如有需要時必須放置墊板后錘擊。

4）甲板翻身后必須墊平焊接完整后才可以火工。

圖3 火工校正示意圖

5）火工應從甲板中間向四周方向進行，見圖3。

6）加強材和桁材與甲板焊接位置，采用局部加熱和水冷方法。變形不明顯時可采用直線加熱，當變形超過20 mm 時，采用千斤頂和加熱的方式，見圖4。

圖4 局部變形火工方法

7）桁材的垂直火工在腹板2/3 高度處采用三角形加熱，桁材的水平火工在面板1/3 凸邊處采用三角形加熱，見圖5。

圖5 局部變形火工方法

9 完工測量及精度要求

1）完工測量在分段結構完整性報驗后及火工完成后進行。

2）應對分段的外形尺寸進行測量和記錄。如圖6 所示。B1、B2、L1、L2、S1、S2 的公差應在±10 mm 以內。

圖6 分段外形尺寸測量

3）測量活動甲板在支撐座位置支撐狀態下的變形量，中部各點的最大上拱值應≤10 mm，不允許有下垂量。

4）在模擬頂升托盤的平臺上測量活動甲板變形量，各點的變形量應在50 mm 以內。四角高差允許最大值為30 mm。活動甲板變形測量若不滿足要求，需要進行火工調整，使之滿足要求，如圖7 所示。

圖7 模擬頂升托盤平臺上測量各點變形量

5）分段完工測量結果應記錄完整，用于后續分段胎架反變量調整的參考數據。

10 分段吊裝轉運及擺放要求

1）C 分段可使用3 副門架進行堆放，門架應受力且均勻布置，見圖8。

2）門架不應放置于明顯不平整的地面。四腳高差不應超過50 mm。門架上應放置3 塊以上的墊木或鐵墩，需確認使用等高的墊木或鐵墩。兩層墊放時，各層墊木務必同在一條垂線上。

圖8 使用3 副門架堆放

圖9 一種活動甲板吊裝裝置

3） 為減輕勞動強度，提高工作效率，減少后續處理工序，分段轉運吊裝采用無傳統吊碼設計的一種活動甲板吊裝裝置，已獲取國家實用新型專利。

11 結語

活動甲板分段制作的難點在于變形控制，從薄板的堆放、吊運、焊接，到由薄板拼裝的分段的吊運和放置均要滿足工藝要求。活動甲板是汽車滾裝船的重要組成部分，施工質量的提升可以大大縮短活動甲板安裝調試及船舶建造周期。通過將專業理論研究與實際施工緊密結合，7800 PCTC 后續船活動甲板制作完全采用了上述工藝及標準，活動甲板的制作水平有了很大提升，完全滿足船級社的各項規范要求并形成了標準工藝文件，也為后續船乃至同類型船舶建造提供參考依據。