科考船導(dǎo)流罩安裝工藝合理性分析

王友樂(lè)，張永存，邢志廣，龐明岳

(天津新港船舶重工有限責(zé)任公司,天津 300452)

某科考船是我國(guó)1 500噸級(jí)中最先進(jìn)的海洋科考船，無(wú)限航區(qū)。該船設(shè)置實(shí)驗(yàn)室和甲板調(diào)查作業(yè)設(shè)施，適用于物理海洋和大氣科學(xué)、海上油氣相互作用，地質(zhì)和地球物理、海洋生態(tài)和環(huán)境保護(hù)、遙感和遙測(cè)、海岸帶和海洋工程等方面的海洋考察。該船導(dǎo)流罩內(nèi)原有設(shè)備為：深水多波束發(fā)射陣、深水多波束接收陣、聲學(xué)多普勒流速剖面儀(ADCP)、淺水多波束4套設(shè)備，要增加的設(shè)備為：淺剖儀、單波束接收器、單波束發(fā)射器、魚(yú)探儀接收器、魚(yú)探儀發(fā)射器5套設(shè)備。圖1為原導(dǎo)流罩形狀及內(nèi)部設(shè)備布局示意圖，圖2為改造后內(nèi)部設(shè)備布局示意圖。

圖1 原導(dǎo)流罩形狀及內(nèi)部設(shè)備布局示意圖

圖2 改造后內(nèi)部設(shè)備布局示意圖

新制導(dǎo)流罩底部為平板，橫向?qū)嵗甙寮苁剑呔?00 mm，整體尺寸(長(zhǎng)×寬×高)為10 000 mm×4 000 mm×920 mm，分段質(zhì)量約為6 t。

1 安裝工藝流程

導(dǎo)流罩主要改造流程見(jiàn)圖3。

圖3 改造流程圖

1.1 設(shè)備特性

制定安裝工藝前要熟悉每個(gè)設(shè)備的特性及與導(dǎo)流罩連接節(jié)點(diǎn)，與導(dǎo)流罩相連的均為科考船設(shè)備的底座，設(shè)備需要用螺栓固定在底座上，僅有ADCP水箱與船底相連，其余均不與船底相連。

1.2 新制導(dǎo)流罩

經(jīng)過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙及各設(shè)備安裝圖紙的綜合分析，不與船底相連的設(shè)備底座均可預(yù)制安裝在導(dǎo)流罩內(nèi)，唯有ADCP水箱與船底焊接，不能與導(dǎo)流罩提前焊接為一體，為保證改造工期要求，我們選擇對(duì)導(dǎo)流罩整體進(jìn)行建造(縮短塢期)、吊運(yùn)、安裝、焊接，僅留ADCP水箱及與之相連的肋板散裝，待導(dǎo)流罩整體與船底焊接完成后再進(jìn)行定位裝配[1]，最后裝外板與尾板。制做流程如下。

1)胎架制作，平底胎，使用L60×60×8的角鋼為支柱，高度800 mm，胎架上平面用激光經(jīng)緯儀或全站儀抄平。

2)凡是涉及到有鉗工和機(jī)加工的設(shè)備底座及法蘭面板，應(yīng)優(yōu)先于框架制作；與設(shè)備連接的面應(yīng)上車(chē)床加工，保證其平面度及設(shè)計(jì)尺寸。

3)底板拼板，為減小焊接變形量，拼板采用CO2氣體保護(hù)焊，單面坡口連續(xù)焊接型式，余高不得超過(guò)2 mm(貼陶瓷襯墊焊接要有6～8 mm的間隙量，應(yīng)在開(kāi)坡口時(shí)計(jì)算在內(nèi)并切除)。

4)導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)裝配。

(1)以底板為底正造，底板拼接完成后，封胎，劃線(xiàn)，裝設(shè)備底座。

(2)鋪設(shè)肋板，肋板在有線(xiàn)型的地方加10 mm余量(應(yīng)加防傾倒構(gòu)件，防止其傾倒傷人)，對(duì)設(shè)備底座的底平面抄平，保證設(shè)備的縱傾橫傾角及平面度在誤差允許范圍內(nèi)，定位焊接。

(3)考慮到裝配工藝的合理性，導(dǎo)流罩外板待其結(jié)構(gòu)在塢內(nèi)焊接完成后再裝。

(4)焊接工裝件，為保證導(dǎo)流罩整體剛性，建議在各肋板間加裝(點(diǎn)焊)L100×100×10的臨時(shí)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

(5)焊接，由于該項(xiàng)目對(duì)設(shè)備安裝的精度要求相當(dāng)高，所以在焊接時(shí)應(yīng)盡量減小焊接變形。

5)根據(jù)導(dǎo)流罩改裝的涂裝要求進(jìn)行涂裝。

(1)導(dǎo)流罩內(nèi)部應(yīng)涂5度通用耐磨環(huán)氧底漆(注意：肋板焊口位置用透明膠帶粘上，內(nèi)部焊接完成后補(bǔ)涂，鋅塊用塑料布或者膠帶包住)。

(2)導(dǎo)流罩外部及該區(qū)域的船底外板部分涂1度通用耐磨環(huán)氧底漆，待導(dǎo)流罩整體焊接完成后對(duì)第1度涂層進(jìn)行修補(bǔ)，再進(jìn)行其余4度油漆的涂裝作業(yè)。

1.3 塢內(nèi)安裝流程

1)將運(yùn)輸板材備件的平板車(chē)(高度為800 mm)2臺(tái),叉車(chē)2臺(tái)，事先放在船首導(dǎo)流罩改裝區(qū)域的兩舷側(cè)，用鋼絲繩將叉車(chē)與平板車(chē)聯(lián)接。

2)將新制導(dǎo)流罩及其外板放在平板車(chē)上，啟動(dòng)叉車(chē)，將平板車(chē)推到導(dǎo)流罩改裝區(qū)域下方。

3)在船底焊接臨時(shí)吊點(diǎn)(完成吊裝任務(wù)后留根、切除、磨平)，吊鼻數(shù)量根據(jù)吊裝需求確定，4個(gè)或6個(gè)，每個(gè)吊鼻的最小吊裝質(zhì)量為5 t。

4)利用全站儀及船體結(jié)構(gòu)找出導(dǎo)流罩底部的定位面及定位點(diǎn)。

5)導(dǎo)流罩內(nèi)部采用CO2氣體保護(hù)焊雙面連續(xù)焊接，對(duì)焊接難度較大的區(qū)域可采用開(kāi)單面坡口單面焊接的型式，特別需要注意的是淺剖儀設(shè)備頂部的肋板焊接時(shí)應(yīng)為單面開(kāi)坡口單面焊接，氣體保護(hù)焊不能達(dá)到焊接要求可選擇手工電孤焊焊接。

6)對(duì)ADCP水箱進(jìn)行定位，利用垂線(xiàn)法在導(dǎo)流罩底部打出定位點(diǎn)，劃線(xiàn)切割底板，由下向上裝ADCP水箱，到位后先定位焊，再滿(mǎn)焊。

7)裝配外板、尾板。

8)安裝各設(shè)備(換能器)，根據(jù)安裝圖進(jìn)行安裝。

9)校驗(yàn)、驗(yàn)收,如有設(shè)備的垂直度、縱傾值、橫傾值不滿(mǎn)足要求的，應(yīng)進(jìn)行微調(diào)。

10)設(shè)備調(diào)試，驗(yàn)收合格后根據(jù)船東和設(shè)備廠(chǎng)的要求進(jìn)行設(shè)備相應(yīng)的調(diào)試工作。

2 完工后分析

由于該導(dǎo)流罩在建造時(shí)，是通過(guò)塢內(nèi)散裝完成的整個(gè)安裝流程，且裝配方式與本次改造過(guò)程大不相同，加之工期要求比較緊，于是沒(méi)有按照原船建造工藝進(jìn)行施工；此次選用整體安裝的形式，通過(guò)施工證明了“整體改造法”的工藝流程具有可行性。通過(guò)總結(jié)本次改造過(guò)程，匯總了該方法的優(yōu)點(diǎn)及難點(diǎn)。

2.1 優(yōu)點(diǎn)

1)可以根據(jù)結(jié)構(gòu)圖提前預(yù)制，縮短工期，可在10 d塢期內(nèi)完成工程。

2)將各設(shè)備底座的精度控制，全部歸結(jié)到導(dǎo)流罩這個(gè)整體上，船底安裝時(shí)，不用分別控制精度，“集散歸一”，僅控制好導(dǎo)流罩的精度即可。

3)涂裝人工成本降低，有效控制了油漆的損耗率。

4)散裝的尾板圓弧板，放樣加工容易控制且修改方便。

2.2 難點(diǎn)

1)設(shè)備底座安裝精度要求高，安裝到導(dǎo)流罩時(shí)應(yīng)將精度控制在最小的范圍內(nèi)。

2)整體焊接，選用合理的防變形控制方法。

3)補(bǔ)漆難度大，船東要求焊后的焊縫位置內(nèi)外表面均需要補(bǔ)漆，由于空間狹小，作業(yè)人員施展不開(kāi)。

4)ADCP水箱垂線(xiàn)法定位精度要求高，與之相連的肋板焊接時(shí)，由于空間狹小僅能單面焊接。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于修船來(lái)講，能最大限度的壓縮塢期，選擇合理的工藝尤為重要。該科考船導(dǎo)流罩改造，采用“整體改造法”安裝工藝，有效地控制了施工工期，加之多種防變形控制措施，很大程度上控制了導(dǎo)流罩的整體變形。導(dǎo)流罩有良好的精度，保證設(shè)備采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為日后海洋環(huán)境的科學(xué)考察打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。