雙相不銹鋼化學品船建造快速搭載工藝研究及應用

孫德一

摘 要：為降低對龍門吊的占用時間，提升雙相不銹鋼化學品船建造的船臺搭載效率，結合雙相不銹鋼化學品船的特殊施工要求，從提升分段制作精度、創新槽型艙壁加強方案等方面研究設計了一系列雙相不銹鋼化學品船建造的快速搭載工藝，并在實踐中得到應用。實踐證明，該系列工藝方案在提升搭載效率方面功效顯著，可供同行們參考。

關鍵詞：雙相不銹鋼；化學品船；快速搭載工藝

中圖分類號：U671.8 文獻標識碼：A

Abstract： In order to reduce the occupation time of the gantry crane and improve the efficiency of erection during the construction of the duplex stainless steel chemical tanker， according to the special construction requirements for the duplex stainless steel chemical tanker and from the purpose of improving the block fabrication accuracy and innovating the bulkhead reinforcement scheme， a series of rapid erection processes for the duplex stainless steel chemical tanker are designed and applied. It is proved that this series of technology schemes can improve the efficiency of erection obviously.

Key words： Duplex stainless steel； Chemical ship； Rapid erection process

1 引言

化學品運輸船是一種高技術、高附加值的船型，能夠建造化學品船—尤其是帶不銹鋼液貨艙的化學品船，是企業技術能力和管理水平的綜合體現[1]。

雙相不銹鋼是指金相組織由鐵素體和奧氏體兩相組成的不銹鋼，在其固溶組織中鐵素體相和奧氏體相約各占一半。雙相不銹鋼將奧氏體不銹鋼所具有的良好耐蝕性、塑韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強度、耐氯化物應力腐蝕性能結合在一起，兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優點。

雙相不銹鋼填補了普通奧氏體不銹鋼如316和高合金奧氏體不銹鋼之間的空白，將一般的二類化學品船可裝載的化學品種類由幾十種提升至幾百種。目前，世界上僅有中、美、韓等少數國家掌握了雙相不銹鋼化學品船的建造技術[2]。

近幾年國際海運一致處于低位震蕩狀態，海洋工程、干散貨船、油輪等船舶市場一片低迷，然而雙相不銹鋼化學品船的新增訂單卻逆勢而上，逐步攀升。

面對低迷的船舶市場，我司積極謀求產品轉型升級發展。2016年初，公司承接了2艘13 000 DWT雙相不銹鋼化學品船的建造訂單，由此開啟了華南地區第一家建造雙相不銹鋼化學品船的新篇章。該船貨艙區與化學品接觸的界面全部采用2205雙相不銹鋼，其余結構仍采用常規船用碳鋼材料。

2 快速搭載必要性分析

2.1 周期緊、難度大

該船建造周期非常緊，按照我司先前相近尺寸客滾船的建造經驗，船臺周期比計劃周期要偏長。另外，該船建造難度大、工藝技術要求高，又是公司的首制船，因此為了該船能按計劃如期建造，必須提前進行提升搭載效率的工藝技術方案研究。

2.2 船臺吊機資源約束

該船計劃搭載船位所在的2#船臺僅有1臺龍門吊，而且翻身能力僅有75 t，致使該船分段劃分多達80多個，吊裝數量多、龍門吊使用頻率高；此外，在該船分段吊裝搭載時還需要進行其他船舶的吊裝搭載，因此龍門吊資源緊張。

2.3 客觀環境需求

我司地處珠江入海口，存在多雨、空氣濕度大、鹽份大和風力大等客觀環境，而雙相不銹鋼的焊接對污染更敏感，特別是濕氣、油污、油脂和水分等污染物都會影響材料的抗腐蝕性及力學性能[3]。因此，確保貨艙區能夠短時間內形成環段或者整體成型，是雙相不銹鋼的保護和施工要求。

2.4 市場需求

時下化學品船市場需求旺盛，為了能夠快速形成品牌效應，搶占市場，必須要在預定周期內優質高效的完成首制船的建造工作。

3 快速搭載工藝方案設計與應用

與傳統的碳鋼相比，雙相不銹鋼在材料加工、焊接變形、材料表面保護、變形矯正等方面有著特殊的施工要求。根據這些施工要求，結合其他船舶建造搭載過程中發現的問題，我們從分段制作精度等幾個方面開展了雙相不銹鋼化學品船建造快速搭載工藝研究與應用工作。

3.1 提升分段制作精度

分段制作精度是影響船臺搭載定位效率的一個主要因素，特別是對雙相不銹鋼化學品船來講，分段制作精度更為重要，主要原因如下：

（1）采用無余量下料

與碳鋼不同，雙相不銹鋼的邊緣加工全部采用冷加工即機械加工，為了提高加工效率和質量，雙相不銹鋼全部采用無余量下料，因此雙相不銹鋼焊接過程中產生的收縮量是影響材料尺寸精度的主要因素；

（2）焊接變形大

雙相不銹鋼相比碳鋼熱傳導率還要小，這就不可避免地要產生較大的焊接變形，因此如何減小焊接變形是雙相不銹鋼焊接中必須解決的問題，這對于保證實船結構平整度尤為重要[4]；

（3）換板周期長、成本高

碳鋼材料通常是采購標準規格的板材，然后在廠內自行按照實際需求尺寸套料、切割與加工。但雙相不銹鋼通常是直接采購成品，無需進行二次套料、切割與加工。此外，雙相不銹鋼大多是國外進口，因此一旦發生由于精度超出公差范圍需要換板處理的話，成本和周期將很難把控。

由上述分析可知，與碳鋼分段制作相比，焊接收縮和焊接變形控制是影響雙相不銹鋼化學品船分段制作精度的關鍵因素。對此，我們采取的主要措施如下：

（1）針對雙相不銹鋼焊接收縮問題

主要通過多次試驗掌握不同焊接參數下雙相不銹鋼的焊接收縮量，以試驗數據確定放樣下料尺寸數據；此外，在實際的作業過程中，及時的進行跟蹤測量與板縫間隙微調等手段，以此來確保雙相不銹鋼片體尺寸精度。

（2）針對雙相不銹鋼焊接變形問題

在拼板階段主要采用擴大板幅、減少焊縫、放置壓鐵等方式；而在分段制作階段主要通過胎架反變形、焊接順序、焊接參數、放置壓鐵，以及安裝保型模板等多種舉措來盡可能將變形控制在允許的公差范圍內。

實踐證明，通過上述措施，首制船貨艙區分段完工精度報驗一次合格率達到了90%以上。

3.2 槽型艙壁分段的保型與快速定位

經過調研分析，影響槽型艙壁分段搭載定位效率的主要因素除分段制作精度外，分段的保型和定位準確性是兩個主要因素。針對這兩個因素，采取的主要措施如下：

（1）針對分段的保型問題

圖1所示是調研過程中其他單位的常用方法，據工人反饋存在拆除時機早和施工強度大等問題。在此基礎上，我們研究創新了一種新的槽型艙壁保型工藝方案（如圖2所示），該方案優點如下：

① 保型效果好：通過在槽內安裝加強保型支撐材，使整個槽型艙壁形成了一個剛性結構，可以同圖1所示方式一樣達到保型效果；

② 拆除難度低：該工藝方案單個加強支撐材重量約20 kg，拆除時完全不用吊機配合。而圖1所示方式的加強橫梁單個重量高達幾百公斤，拆除難度大，且須要吊機配合；

③ 保型時間長：該工藝方案加強支撐材因長度短、重量輕，拆除后工人可以輕松搬出艙外，因此加強保型支撐材可以持續到整艙成型焊接完畢后再拆除；而圖1所示加強方案則必須在甲板分段吊裝前保型橫梁就需要拆除，否者將非常困難吊出艙外。

（2）針對快速定位問題

主要采取在內底板上提前完成反線（距槽型艙壁理論安裝線100 mm畫檢驗線）和安裝限位板。由于槽型艙壁同下部加強結構的對合性要求較高，將槽型艙壁的定位安裝檢驗線反線工作前移至分段階段完成，在船臺搭載階段就可以節省劃線等待時間，快速檢查是否定位到位，從而降低對龍門吊的占用時間。

此外，為使槽型艙壁分段能夠快速落放在限定區域內，設計安裝了限位板，如圖3所示。該限位板一方面便于搭載時將分段快速落放在預定的區域內，降低調節移位時間；另一方面可以用作舷側分段吊裝時的防傾倒拉線固定馬使用，從而減少了對雙相不銹鋼材料原始表面的破壞。

3.3 舷側分段高位支撐安裝前移

根據之前船舶的搭載經驗，影響舷側分段搭載效率的因素除分段制作精度外，主要是船臺階段安裝高位支撐時施工難度大、吊機無效等待時間長。

為縮短船臺安裝高位支撐的時間，我們將一部分高位支撐的安裝提前至分段制作階段（如圖4所示），這樣就可以實現高空作業低處作，從而大大降低船臺高位支撐安裝的難度和勞動強度，縮短對吊機的占用時間，達到提升船臺搭載效率的目的。

3.4 研制快速施工裝置

分段在吊裝定位完畢后，由于分段還未進行裝焊固定，吊機仍不能脫鉤，但占用時間越長，搭載效率就越低。

為使工人能夠快速進行裝焊固定工作，通常需要較長時間搭設腳手架，這是影響快速脫鉤的一個主要因素。為縮短腳手架搭架時間，結合雙相不銹鋼的施工要求，我們設計了一套該船專用的快速施工裝置（如圖5所示）。該裝置可以快速為工人創造施工條件，大大減少了船臺搭載腳手架的時間。

4 結論

如上所述是我司在建造雙相不銹鋼化學品船首制船時，為提升船舶搭載效率研究制定的主要工藝方案。實踐證明，這些工藝方案在首制船的船臺搭載中發揮了積極的作用，搭載定位速度快、吊機脫鉤快、腳手架搭設工作量大幅降低，整個船舶建造周期比預期縮短近1個月。

上述工藝方案可供同行們研究參考。

參考文獻

[1] 陳國秋等.3000噸級不銹鋼化學品船的建造及分折.第十屆全國內河船舶與航運技術學術會議論文集[C]. 2006 .

[2] 化學品船的“新寵”——雙相不銹鋼化學品船[J].交通建設與管理， 2006（07）.

[3] 岳斌.2205 雙相不銹鋼的焊接工藝研究[J].化工機械.36 （1）.

[4] 楊繼承.不銹鋼艙化學品船焊接工藝技術研究 [D].哈爾濱工程大學， 2011.