淺析新型船用艙口蓋收縮量

駱建峰

（江蘇潤邦重工股份有限公司，江蘇 南通 226010）

0 引言

在船舶艙口蓋制造行業，要想在市場中具有競爭力，艙口蓋整體收縮量對企業的產品質量和成本控制有著至關重要的作用，科學合理地對艙口蓋收縮量進行分析，才能為高質量的產品生產提供基本保障，才能在生產過程中最大限度地控制物料消耗、能源消耗及人工效率，才能在最短的時間內生產出合格的產品。因此，對艙口蓋收縮量分析是高效率生產出高質量、低成本的產品的重要保證。艙口蓋在生產過程中因火焰氣割、焊接等引起的應力變形，再通過水火矯正來釋放應力使得零部件、艙口蓋結構比理論尺寸要小，正是針對這樣的情況而采取預先放置一定的收縮量，從而使產品最終數據接近于理論值，即為收縮量的設置。

因此，在船舶艙口蓋生產階段中需要考慮收縮余量，焊接會引起兩個方向的收縮：縱向和橫向，這兩個方向上需要分別考慮到。艙口蓋的高度方向以及長度小于1 000 mm的部材收縮余量一般不予考慮。

所需的收縮余量是根據裝配的精度（間距越大，要求的余量越大）、熱量（基材受熱越多，余量越大）、材料的厚度（材料越厚，收縮量越?。?、焊接順序（先進行小焊接，余量較小）和結構設計的。避免使用不必要的薄板（現在無法做到），選擇熱量少的焊接方法（CO2氣保焊代替手工電弧焊）和高精度的自動切割（代替手工切割）能夠使變形量減少[1-2]。

1 T梁通用余量設置標準

在一般情況下，中組余量設置為≤500 mm的每檔放1mm 收縮余量；＞500 mm的放2 mm 的余量，有些訂單頂板型材分配較密，余量的設置則需要重新考慮，一般情況下總的收縮量不超過2 mm。當然，同時也必須結合頂板的板厚，頂板拼板的數量，頂板型材的種類以及艙蓋的類型來考慮，而對于小組單個的T梁的收縮量即為中組余量[3]，同時需考慮T梁面板的大小、厚度，面板薄、窄的需另外增加補償余量。

2 L梁通用余量設置標準

L梁總余量= L梁中組收縮余量+L梁小組收縮余量，一般情況下L梁的中、小組余量是一樣的 ，即中組余量減去4 mm，除非合攏口L梁上結構較多時需考慮增加小組收縮量。同時要注意的是合攏口與外側的收縮余量不一致，理論上每一根梁的長度是不一樣的。由于多數艙蓋合口的頂板為厚板，所以合口中組余量可略小些，外側略大，中組余量呈梯形狀。繪制L梁時，L梁的腹板按照小組余量進行下料，小組余量等于中組余量+小組收縮余量，面板按照中組余量進行下料，如面板需折彎時，長度按折彎內徑處理，同時由于艙蓋的結構形式的需要，部分L梁在小組需要放置一定的反變形量[4]，圖1為L梁收縮余量示意圖。

圖1 L梁中組余量為14，小組余量為10

3 側板的余量設置

側板總余量=側板中組余量+小組收縮余量，側板中組余量即為L梁的中組余量，側板的小組收縮余量的設置不能以長度來計算收縮量，只能按照安裝部材的數量來決定，即小組余量=中組余量+部材*（0.5～1） mm。同時考慮裝配間隙，若側板沒有伸出，需要略小4 mm～6 mm，如果伸出，每端可適當多加5 mm～10 mm的余量[5]。當側板腹板小組出現多條拼接縫時，則適當考慮每條焊縫增加0.5 mm的焊接收縮量[6]，圖2為側板余量設置示意圖。

圖2 側板中組余量為22，小組余量為8，總的收縮量為30

4 端板的余量設置

端板總余量=端板中組余量+小組收縮余量，端板的中組余量即為T梁的中組余量，小組收縮余量一般按總長的0.6 mm/m～1 mm/m，同時也要根據裝配的部材的多少來決定，部材越多余量越大。一般每個部材收縮量為0.5 mm～1 mm，設計時，如果端板沒有伸出去，則必須減去裝配間隙2 mm；如果端板伸出，則每端可適當多加5 mm～10 mm的余量[7]，同時，若端板腹板的拼接縫過多，則考慮每條焊縫增加0.5 mm的收縮量，圖3為端板的余量設置示意圖。

圖3 端板中組余量為7，小組余量為7，總的收縮量為14

5 頂板拼板余量設置

頂板拼板余量=頂板理論尺寸+中組收縮量+頂板修割余量。

在設置頂板拼接的時候，首先觀察艙口蓋結構屬于什么類型的結構，需要分別設置余量：

吊離式結構分為P/C/S蓋，其中P/S蓋合攏口的修割余量設置為0，C蓋兩邊合攏口的修割余量設置為15 mm，便于總裝合攏時結構的配裝，除合攏口外，頂板的端側板位置需要增加修割余量，余量都設置為15 mm，所有修割余量都需要在總裝合攏后，所有舾裝件裝配完成，同時結構焊接也需要完畢，最終測量數據達到理論尺寸再修割，圖4為吊離式艙口蓋頂板拼板收縮量示意圖。

圖4 吊離式艙口蓋頂板拼板收縮量布置

折疊式結構為P1/P2/P3/P4四塊艙口蓋的結構模式，需要分別對頂板的修割余量進行設置。P1蓋合攏口設置余量為0 mm，端側板位置修割余量各設置15 mm，P2蓋的艏部合攏口設置15 mm的修割余量，艉部合攏口設置15 mm的修割余量， 端板位置余量設置為15 mm，P3蓋的艏部合攏口設置0 mm的修割余量，艉部合攏口設置15 mm的修割余量，端板位置余量設置為15 mm，P4蓋合攏口設置余量為0 mm，端側板位置修割余量各設置15 mm，所有修割余量都需要在總裝合攏后，最后等測量數據達到理論尺寸再修割，圖5為折疊艙口蓋頂板拼板收縮量示意圖。

圖5 折疊式艙口蓋頂板拼板收縮量布置

側滑式結構分為P/S蓋，其中只需要設置P蓋的合攏口修割余量為15 mm，端側板位置同時也需要設置修割余量為15 mm，對于S蓋而言，合攏口不設置修割余量，端側板位置同時也需要設置修割余量為15 mm，側滑式艙口蓋整體布局偏鍥子形，合攏口位置高，側板位置低，在頂板拼板時需要設置反變形，P蓋的反變形往側板方向3 mm，S蓋的反變形往側板方向3 mm，便于總裝合攏后火工校正，使艙口蓋整體尺寸不會出現旁彎現象，圖6為側滑式艙口蓋頂板拼板收縮量示意圖。

圖6 側滑式艙口蓋頂板拼板收縮量布置

6 頂板劃線余量設置

頂板劃線的收縮量即為中組的余量設置，對于頂板劃線階段，包括頂板裝配和焊接的主要結構焊接都可以采用0.6 mm/m～1.2 mm/m的收縮余量[8]，頂板板縫的設置，添加的余量需要同頂板拼板一致，否則會導致頂板拼板后的余量不夠用，分析垂直于頂板的加強筋（如角鋼/球扁鋼/U型材等）和主梁的焊接收縮余量，設置的收縮量必須在結構上平均分布[9]，例如頂板收縮余量是15 mm，加強筋有10根，每根加強筋之間的距離應該為+15 mm/10＝標準距離+1.5 mm，另外還有分析端側板的結構和各個主梁上小部材的分布，主梁與頂板的焊接還需要考慮收縮，所以在之前主梁的余量設置時設置了雙倍的收縮量，因為小組裝是火焰切割，且在中組裝配之前就已經裝配焊接并進行火工矯正過（小組裝在中組之前完成），所以必須要考慮增加收縮余量（0.6 mm/m～1.2 mm/m）。在中組焊接過程中，小組裝部材又會產生收縮，因此其總共需要2×（0.6 mm/m～1.2 mm/m）的收縮余量[10]，圖7為頂板劃線設置的余量分布圖。

圖7 頂板拼板劃線收縮量布置

7 封板的余量設置

對于半封閉或者全封閉的艙口蓋類型分析，因為封板是在焊后裝配的，封板總的余量只能按中組余量的一半來設置，且兩端留裝配間隙，對于全封閉的封板，封板跟頂板一樣，都設置的型材加強筋，如底板收縮余量是10 mm，加強筋有10根，每根加強筋之間的距離應該為+10mm/10＝標準距離+1 mm，均需平均分布在底板上，

對于底板上有很多孔而言，孔與孔的間距（尤其是較長的封板），由于累計誤差，易造成孔不對，因此孔與孔的間距均按中組余量的一半設計，同時為了便于裝配，U型孔無論是寬度還是高度均要比裝配時大。

8 數據分析

以上各階段的收縮量的設置，制作過程中對各個階段的數據收集分析和記錄，分別設置小組L梁、端梁、側梁數據檢測表，在小組梁的焊接完成，進行火工矯正，把主梁調校到理論狀態后進行數據測量，測量后的尺寸填寫在數據檢測表中，實時對主梁的收縮量進行比較分析，如果出現偏差，通知設計及時調整梁的收縮量，同時數據表歸檔保存，如果后續有類似訂單，能參照之前的數據反饋，對新訂單能更好地設置結構收縮量。同時也設置中組數據檢測表，以及總裝合攏數據檢測表，在各階段進行數據分析和整理，通過多種類型艙口蓋的結構制作，得出各個類型和階段余量設置經驗。

9 結語

在當前新國際環境形式下，不管國內和國外，船舶制造行情低迷，企業控制成本至關重要。筆者通過以上對各個分段收縮量的解析，同時在制作過程中對各個階段的數據收集分析和記錄，能更好地了解在艙口蓋制作過程中由于收縮量而產生的缺陷，避免制作過程中因為結構數據的影響而對整個產品質量產生影響，贏得客戶的信任。