綁扎橋導滑架結構施工優化可行性研究

鄒 光，莊雨橫

（大連船舶重工集團舾裝有限公司，遼寧大連116113）

綁扎橋是集裝箱船的重要組成部分。在大型及超大型集裝箱船舶的制作中，隨著綁扎橋結構變大，其精度要求變得越來越高。綁扎橋的橋體支柱中有帶有導滑結構的支柱，簡稱為導滑柱。導滑柱施工中難度較高，主要難點是難以控制其在加工生產過程中發生的變形現象。這將直接影響產品質量，甚至會延長生產周期及增加施工費用，給企業造成經濟損失。因此，優化解決導滑柱的加工變形問題尤為重要。

1 現有綁扎橋導滑柱結構的制作及不足

1.1 導滑柱的結構

綁扎橋導滑柱由柱體和導滑結構組成。柱體材料通常為管壁較厚方鋼管，導滑結構則是由較厚的高強度板材焊接而成，其結構樣式多樣。本案例所涉及的導滑結構是由三塊板材拼接組成的，剖面為U型結構，其導滑柱結構三維視圖如圖1所示。

圖1 導滑柱結構部分組成示意圖

1.2 導滑柱的制作

如圖1所示，導滑柱的制作需要將件1～8全部組焊。其中件1～3材料尺寸較小，將其焊接在一起組成導滑柱的端部；件5～8組焊成導滑結構的主體結構，并與件4組焊形成導滑柱。

1.3 現存問題

導滑柱在制作中焊接量較大，且焊縫過于集中（焊縫最近距離僅為120毫米，最遠間距為250毫米），使得焊接應力在此處過于集中，且無法得到有效釋放，極易導致柱體變形（如圖2所示）。在生產過程中雖然進行了工裝保護的輔助措施，但受限于結構自身的影響無法有效解決柱體變形。因此在施工后仍需要壓型矯正工作來解決焊接導致柱體變形的問題。在矯正過程中還要注意對方鋼管的保護，防止在矯正過程中產生二次變形。

圖2 焊接導致柱體變形

現有施工方式有以下不足：導滑結構需要由3塊板條組立成U型，故有大量的焊接和整形工作，延長了施工周期；生產過程中，無法有效控制焊接變形量，焊后需要矯正，從而增加了施工難度；大量焊接及整形工作使整體加工費用大幅提高，增加了生產成本；受矯正設備加工范圍所限，無法一次性進行矯正，需要分段多次進行矯正，增高了施工的危險系數。

2 優化方案設計

根據上述情況分析，目前生產的核心問題是焊接量大、焊接區域集中，由此引發了后續加工整形及加工成本過高等問題。因此，若減少焊接量、擴大焊縫之間的距離，來分散焊接應力的集中，就可以避免因焊接導致的變形問題。故采用整體式導滑結構就可以減少焊縫數量、擴大焊縫間距，解決導滑柱的變形問題。

由于整體式導滑結構具有較高的結構強度，在焊接時不易發生變形，可以更加貼合方鋼管（柱體），因此在組立時可以更好地解決焊接應力問題。同時優化后的導滑結構省去了部分焊后打磨工序，整體式導滑結構的導圓部分可以更好地分散來自集裝箱箱體的撞擊力，使結構更加穩定。焊接形式與整體式對比如圖3所示。

圖3 導滑結構對比

目前整體式導滑結構的加工包括方鋼管改制和板材壓型制作2種方法。一是方鋼管改制，根據柱體及導滑結構的相應尺寸參數，采購相應規格的方鋼管進行改制，這種方式最為方便，且提高生產效率，但對于特殊尺寸的導滑結構，市場上難以采購到合適的規格，若定制且定制數量較少會導致訂貨成本升高；二是板材壓型制作，采用此方法制作整體式導滑結構時，可以滿足導滑結構寬度尺寸的特殊要求，但運用此方法仍需要注意導滑結構的長度問題。

3 案例分析

本案例制作的導滑結構長度最長可達到8米，且外形尺寸較為特殊。因市場上無法采購到符合尺寸的方鋼管進行改制，若進行定制會增加企業的采購成本，故本次采用板材壓型的方案進行制作。本次制作的導滑結構較長，現有的壓型設備無法一次加工成形。故考慮各種因素，本次將導滑結構分成兩部分各4米，分開壓制后將其進行對接，以實現整體導滑結構。

整體式導滑結構使焊縫量從4條變為2條，減少了一半的焊接量，焊縫不再密集，受到焊接應力影響也會變小，這樣就大大減輕了因焊接帶來的導滑柱變形的問題。同時，為了得到更好的制作效果，采用有成對對頂焊接的方式進行制作（如圖4所示），這樣可以相互沖抵焊接在縱向上帶來的應力，防止在組焊完成后柱體變形，并避免壓型矯正工作。

采用整體導滑結構可以獲得如下優點：一是提高了產品質量，采用整體式導滑結構，焊后基本不會造成導滑柱的變形，充分保證了導滑柱的產品質量同時也不必進行矯正工作；二是降低了施工難度，矯正工作時導滑柱在壓力矯正過程中極易發生二次變形，施工難度大，采用整體式導滑結構可以避免柱體發生變形，無需壓力矯正工作，降低了施工難度；三是提高了生產效率，縮短了制作周期，由于導滑結構部分減少了一半的焊接工作量，同時也免去了矯正工作，大大節省了生產作業時間，提高了生產效率；四是降低了成本，優化后焊接數量的減少有效降低了焊材、焊工工時的用量，節省了矯正所帶來的生產費用，縮短了工期，加快了公司場地周轉率，提升了公司的效益。

4 結論

以某型集裝箱船的綁扎橋為例，綁扎橋中所涉及的導滑結構，其尺寸各異共約96組。通過利用以上導滑結構形式的優化，粗略統計并比較了優化前后的生產制作成本（如表1所示），其經濟效益非常可觀。

表1 綁扎橋導滑結構優化前后 （單船）效益對比表

以上是對集裝箱船型綁扎橋導滑柱結構形式的優化方案。此方案利用改變導滑結構，實現減少柱體焊接量來解決因焊接導致柱體變形所帶來的施工問題，以保證導滑柱的產品質量，從而使綁扎橋的制作周期、生產費用得到明顯降低，產品質量、產品外觀得到有效提升，實現降本增效。

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