錨鏈筒、錨臺和錨唇的一體化安裝工藝要點

(江南造船(集團)有限責任公司，上海 201913)

錨系安裝分離式安裝方法，指在船體分段建造中，先安裝錨鏈筒，再安裝錨臺，最后安裝錨唇。通過工藝細化[1-4]和精度過程管理[5-7]使得錨系安裝水平得到較大提升。但依然存在安裝過程繁瑣、精度控制復雜導致施工周期長、質量不宜保證等問題，已無法滿足進一步縮短建造周期、降低生產成本的迫切需求。錨鏈筒錨臺錨唇一體化安裝工藝是解決這些問題的有效途徑。一體化安裝是相對分離式安裝而言，即先將錨鏈筒、錨臺和錨唇組裝成一個完整的“中間產品”[8]，再吊上分段安裝的過程。

錨系統布置見圖1。

圖1 錨系統布置示意

較分離式，一體化安裝首先通過錨鏈筒、錨臺和錨唇先行完成組裝，組合件安裝一次定位。工序前移疊加工藝優化，正式的安裝步驟由分離式的24個下降到14個，人力、場地和吊車等資源占用少了，建造成本自然而然就下降。此外，組合件獨立制造，錨鏈筒與錨臺和錨臺與錨唇定位、焊接工序提前，定位精度、焊接質量也更容易控制，這也是一體化安裝的一大優勢。結合生產實踐，具體分析一體化安裝工藝要點。

1 一體化安裝前提條件

1.1 優化的焊接節點

一般地，錨鏈筒、錨臺和錨唇彼此之間焊接節點有4個，見圖2。

圖2 錨鏈筒錨臺錨唇焊接節點示意

其中節點①為錨鏈筒與船體外板焊接，節點②為錨鏈筒與錨臺面板、錨臺面板與錨唇對接焊，他們對實現一體化安裝有直接影響。

節點①優化前焊縫朝向外板外側，錨臺、錨鏈筒、船體外板形成一個封閉的狹小空間[9]，必然導致錨鏈筒安裝完成后才能繼續錨臺的安裝。優化后，焊縫朝向外板內側，錨鏈筒與錨臺圍板之間形成的封閉區域內無需焊接，為一體化安裝創造了施工條件，見圖3。

圖3 節點①優化

節點②優化前錨鏈筒、錨臺面板和錨唇對接，焊縫重疊，存在質量隱患。優化后，錨臺面板將錨鏈筒與錨唇分開，焊縫分離，實現錨鏈筒與錨臺先焊接，再安裝錨唇。方便對每一道焊縫進行無損檢測[10]，為一體化安裝創造質保條件，見圖4。

圖4 節點②優化

1.2 錨鏈筒無加強板

通常，錨臺內部結構有2種形式，見圖5。

圖5 錨臺內部結構

圖5a)為型式一，封閉空間內僅有錨臺加強板，組合件安裝僅錨鏈筒與外板(節點①)、錨臺圍板與外板(節點④)兩道焊縫。圖5b)為型式二，錨臺內部除錨臺加強板，還有錨鏈筒加強板。由于錨鏈筒加強板必須在錨鏈筒安裝后單獨焊接，故需要單獨安裝錨鏈筒，組合件制造不能實現，也就無法實施一體化安裝。

錨鏈筒無加強板的形式在大中型船舶上應用非常廣泛。但在超大型船舶上，錨鏈筒一般都會有加強板。一艘錨鏈直徑132 mm的超大型集裝箱船，錨泊狀態下錨唇受力可達到518 kN，極端狀態下錨唇受力可達到錨鏈破斷力的50%，即3 800 kN[11]。如此大的受力傳遞到錨鏈筒上，必然需要加強板來承受并轉移，避免應力集中。對這類型的船舶，推行一體化安裝前，應進行強度計算和疲勞分析，計算結果經船級社和船東認可后，方可實行。

2 一體化安裝步驟及注意點

2.1 組合件制造

錨鏈筒、錨臺和錨唇單獨的制造技術和工藝都非常成熟。需要注意的是，錨鏈筒、錨臺和錨唇應分別檢驗合格后，方可按步驟組裝。檢驗時，除符合設計放樣圖外，還要確認各對合線、水線和余量線標記已做到位，各精度指標符合要求。同時，還應關注焊接變形和精度控制。錨鏈筒與錨臺、錨臺與錨唇彼此之間均為重要焊接，應編制專用焊接工藝[12]。根據實際需要，可送船東及船級社認可。一般地，焊接前應檢查剖口，確保與設計一致。錨唇焊前應預熱，預熱溫度通常為為100～120 ℃，相鄰鋼板也要預熱，焊后應采用保溫措施，保溫溫度為200～250 ℃,保溫1～2 h。整個焊接應按焊道順序要求，逐一焊接，并實時監控。此外，由于錨鏈筒較長，組裝時宜水平放置，必要時輔以臨時固定，避免傾倒或旋轉。組裝完成后，需再次檢測各精度指標，確認符合設計要求。某船組合件成品見圖6。

圖6 某船組合件成品

2.2 劃線開孔

2.2.1 甲板劃線、檢驗和開孔

根據設計要求，在甲板上找到對應的肋位FR和距船中平行線，相交點即為甲板開孔中心點，根據錨鏈筒角度劃出穿過中心點的直線即為錨鏈筒中心線在甲板的投影線。利用如圖7所示的樣板圖，對齊上方各線，劃出甲板開孔邊界線，劃線工作完成。提交檢驗，如有不符合，再次重復上述步驟，直到合格。

圖7 甲板開孔樣板

檢驗合格后，在邊界線內側偏移20～50 mm得到切割線。利用火焰割刀沿切割線開始切割，逐步外移靠近邊界線但不跨越，保證距離不小于5 mm。切割完成后，用動力工具打磨光順，并在邊界線處按設計要求開剖口，開孔完成。

2.2.2 外板劃線、檢驗和開孔

劃出水線、肋位線及錨鏈筒在外板上的投影線。3條線相交于一點即外板開孔中心。利用如圖8所示的樣板圖，對齊3條線，貼合外板，劃出外板開孔邊界線，劃線工作完成。提交檢驗，如有不符合，再次重復上述步驟，直到合格。

圖8 外板開孔樣板

外板開孔要求與甲板開孔相同。某船外板開孔進行情況見圖9。

圖9 某船外板開孔情況

需要注意的是，外板劃線、檢驗應與甲板劃線、檢驗使用相同的基準，即初始肋位線相同，錨鏈筒投影線相同，可避免因基準不同引起的誤差。

2.3 組合件安裝

2.3.1 插入組合件

利用平臺門吊或汽車吊，起吊組合件，調整各吊點鋼絲繩長度，保證吊運中組合件傾斜角度與甲板、外板開孔連線一致。接近外板開口時，應緩慢插入，避免卡頓，直到錨臺圍板與外板完全接觸為止，用齊馬板固定防止旋轉。

組合件插入示意見圖10。

圖10 組合件插入示意

吊運前應做好安全檢查，吊碼、吊車狀態良好，有專人指揮，周圍場地清空，拉上警戒線，確保安全方可開始作業。

2.3.2 定位

組合件插入后，作錨唇標記延伸線分別對齊外板水線、肋位線，見圖11，誤差不超過±2 mm。

圖11 組合件定位示意

2.3.3 檢驗

初步定位完成后，提交精度管理部門檢驗。利用全站儀測量錨唇邊緣4個方向三維尺寸，與理論尺寸比對，各點三維偏差不超過±20 mm，見圖12、13。

圖12 錨唇三維控制點

圖13 全站儀測量控制點實際尺寸

2.3.4 調整

根據檢驗結果，調整組合件定位，使之符合檢驗要求。調整到位后，錨臺圍板間斷焊定位，防止轉動。同時，劃出錨臺圍板和錨鏈筒上端余量線。

2.3.5 割除錨臺圍板余量

依據余量劃線，割除錨臺圍板余量至距離余量線5 mm的距離，打磨并按要求開剖口。

2.3.6 割除錨鏈筒上端余量

本步驟與割除錨臺圍板余量要求相同。

2.3.7 復驗

主要目的是確認最終狀態的組合件與理論布置的符合性，檢驗指標包括各焊接剖口與圖紙的一致性、組合件角度與理論偏差[8]和分段內錨鏈筒加強情況等。通常，應報船東、船檢參與并得到認可。

2.3.8 焊接

復驗合格后，按照焊接節點要求，完成焊接。

3 結論

按照錨鏈筒、錨臺和錨唇一體化安裝工藝施工，對于1艘84 000 m3的液化氣船，較傳統的分離式安裝可縮短分段制造周期近1個月。由此可見，類似錨鏈筒、錨臺和錨唇一體化安裝工藝的“新工藝工法”的實施在船舶設計建造中對縮短建造周期效果明顯。