船舶球鼻艏換新工藝方法研究

于海濤，王玉龍

(大連中遠海運重工有限公司，遼寧 大連 116113)

日前，大連中遠海運重工有限公司(以下簡稱大連中遠)承接的“非洲”號順利完成了球鼻艏換新工程，順利開航。與同類型換新工程不同，該船質(zhì)量達214 t的球鼻艏換新工程僅用了4天塢期便完成了全部施工任務(wù)。首次使用400 t盤車將整體拆除的原球鼻艏總段從30萬噸級浮船塢整體轉(zhuǎn)運至半潛駁船；首次在30萬噸級浮船塢使用滑道拖移的方法將換新后的球鼻艏總段滑移、安裝、頂升調(diào)整到位。這兩項“首次”，在贏得塢期、船期的同時，大大提高了大連中遠的修理改裝能力。

1 主體工程介紹

“非洲”號主體工程為球鼻艏換新，換新后球鼻艏主尺寸為21.5 m × 6 m × 18 m。分段質(zhì)量214 t，工裝質(zhì)量6 t，托架質(zhì)量7 t(4個)，吊杠質(zhì)量約14 t，箱型梁質(zhì)量約10 t(2個)，索具約2 t。吊裝最大質(zhì)量264 t，滑移質(zhì)量約238 t。相對于公司之前球鼻艏換新工程，該項目船舶更大、換新的球鼻艏總段也為球鼻艏換新工程最大一次，在船期、塢期雙緊張的局面，項目組和技術(shù)中心大膽提出了該項目球鼻艏換新在30萬噸級浮船塢內(nèi)實行“盤車拆舊、滑移換新”的方案。

2 盤車拆舊

原“非洲”號球鼻艏總段切除前，在其下方安裝4組運輸托架，托架與球鼻艏總段封固后，開始對原球鼻艏劃線、切割。然后，400 t盤車通過半潛駁船駛?cè)?0萬噸級浮船塢，在塢內(nèi)承載拆除后的原球鼻艏總段，緩慢駛回半潛駁船，通過拖船駁運半潛駁船至碼頭，使用碼頭吊機吊裝上岸后拆解。這種施工方式極大的縮短了塢內(nèi)施工周期，降低對塢內(nèi)吊車資源的的需求度，降低成本，為保證交船日期提供有力保障。

2.1 運輸支撐安裝

“非洲”號原球鼻艏拆除前，提前安裝4組運輸托架，托架與主船體采用工字梁連接加支撐底座焊接固定，保證托架底部比30萬噸級浮船塢抬船甲板高約200 mm，并使用鐵楔墊緊、塞實，原球鼻艏工裝支架安裝示意圖見圖1。

2.2 切割精度控制

為確保后期施工質(zhì)量和裝配焊接時間，應(yīng)重點控制原船球鼻艏切割精度。首先由大連中遠專職精度人員使用全站儀將球鼻艏切割線清楚的標記在船體結(jié)構(gòu)上，距離切割線100 mm處劃出精度檢驗線，同時測量2#甲板(距基線20 228 mm)距離塢底高度，并做好記錄，全站儀放置的位置要保證可以通視整個球鼻艏外表面[1]。在球鼻艏切割過程中使用全站儀不間斷測量，數(shù)據(jù)變化較大時及時反饋，防止球鼻艏切割后，原船上部結(jié)構(gòu)懸空較大造成下沉，如出現(xiàn)下沉應(yīng)及時設(shè)置相應(yīng)的工裝支撐。

2.3 盤車移出

原球鼻艏切割后應(yīng)保留4處長度約1 000 mm的縱向焊縫，待400 t盤車行駛到位后切除余下結(jié)構(gòu)部分，確保其安全性。原球鼻艏合龍縫全部切割完工后，需派專人檢驗內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否有遺漏部分，防止盤車運行時造成安全事故。

盤車行駛至指定位置時，起升油缸，使盤車平臺緩慢抬升，拆除托架底部高約200 mm的鐵楔，再次操作盤車緩慢降低，使運輸托架底部與塢甲板之間僅有50 mm的間距[2]。待盤車狀態(tài)平穩(wěn)后緩慢開出，將分段運輸至半潛駁船，使用拖船駁運半潛駁船至碼頭后進行再次拆解。盤車移出示意圖如圖2所示。

3 滑移換新

1)滑道鋪設(shè)。在30萬噸級浮船塢底部對應(yīng)新球鼻艏安裝箱型梁位置鋪設(shè)2組滑道，滑道位置要與新球鼻艏下方中間2組托架相對應(yīng)，滑道與塢甲板采用100×100的 L型馬板進行封固，滑道上鋪設(shè)2 mm白鋼板(拖移前涂抹硅基材料潤滑油)。

2)滑移箱型梁安裝。新球鼻艏分段在船臺區(qū)域總組，并安裝4組運輸托架，具體形式與原球鼻艏拆除相似。當新球鼻艏總段運輸至碼頭時，運輸托架支腿需切割，支腿切割后安裝滑移箱型梁，箱型梁安裝時需按照12.5 mm/1 000.0 mm傾斜，抵消30萬噸級浮船塢底部梁拱，保證新球鼻艏頂部合龍口是水平的。新球鼻艏分段箱型梁安裝示意圖見圖3。

3)卷揚機定位。在滑道端部15 m外適當位置布置2組10 t卷揚機，并準備配套吊耳、35 t滑輪組以及卸扣的拖移工裝。

4)吊裝。將新球鼻艏總段使用500 t浮吊整體吊裝到預(yù)先鋪設(shè)的滑道上，待分段坐實穩(wěn)定后摘鉤，摘鉤前新球鼻艏總段實際擺放位置需要二次確認，保證總段尾部合龍口和頂部合龍口距離原船位置有100～150 mm空間，保證滑移過程中無干涉，并能安全滑移到位。

圖3 新球鼻艏分段箱型梁安裝示意圖

5)滑移。摘鉤后，通過塢內(nèi)操控2組10 t卷揚機驅(qū)動2組35 t滑輪組牽引滑移箱型梁，將新球鼻艏分段水平滑移至船體合龍口正下方，保證高度、前后距離和左右距離在100～150 mm公差范圍內(nèi)，當新球鼻艏滑移到安裝位置，停止卷揚機操作。新球鼻艏分段吊裝滑移示意圖見圖4。

圖4 新球鼻艏分段吊裝滑移示意圖

6)定位。使用4臺150 t的三位調(diào)整儀進行二次微調(diào)定位，達到合龍縫裝配精度后進行封固焊接，最終完成球鼻艏定位，三位調(diào)整儀調(diào)整能力為：前后±200 mm，左右±200 mm，高度調(diào)整能力為±240 mm，總段滑移到位，保證高度、前后和左右在100～150 mm公差范圍內(nèi)，使用三位調(diào)整儀即可調(diào)整到位。

7)封固。封固前采用三角形加熱矯正方法對合龍口變形處進行矯正[3]，矯正后當球鼻艏總段使用三位調(diào)整儀調(diào)整，達到精度要求后，上部合龍口使用8塊500×200×20馬板進行封固，尾部合龍口使用6塊500×200×20馬板進行封固，封固后進行裝配、焊接、校驗、補合龍口油漆，撤掉三位調(diào)整儀頂升力，收回所有工裝、設(shè)備，完成球鼻艏總段安裝。

4 技術(shù)難點

1)支撐結(jié)構(gòu)強度校核。在考慮安全生產(chǎn)的前提下，盡量減少原材料使用，所有支撐結(jié)構(gòu)均需要進行強度校核。由于拆除的原球鼻艏需水下駁船運輸，支撐結(jié)構(gòu)校核時需考慮浪涌因素，適當增加安全系數(shù)。

2)滑移防傾倒。由于新球鼻艏結(jié)構(gòu)外形屬于瘦高形且重心偏高，滑移時容易傾倒，方案設(shè)計時需增加適當配載調(diào)整其重心位置。另外，現(xiàn)場施工時控制卷揚機輸出功率，保證新球鼻艏結(jié)構(gòu)滑移速度控制在0.5 m/min。

3)精度控制。原球鼻艏分段拆除切割前，由精度人員使用全站儀對其切割合龍縫進行全面的3D數(shù)據(jù)測量，并將測量數(shù)據(jù)反饋至新球鼻艏分段組立階段，通過實船測量的數(shù)據(jù)對新制分段進行裝配定位，最終將組立后的新球鼻艏總段合龍縫數(shù)據(jù)與原船測量數(shù)據(jù)進行模擬搭載，對超差5 mm以上板口數(shù)據(jù)提前在分段階段進行修復(fù)。新球鼻艏總段使用三位調(diào)整儀定位后，基本達到零誤差裝配和焊接，為實現(xiàn)新球鼻艏分段從吊裝至完工焊接花費4天時間提供有力保障。

經(jīng)過技術(shù)中心的精心設(shè)計以及項目組的統(tǒng)籌部署，此次“非洲”號項目球鼻艏換新工程從起吊到完工探傷一次性通過，總計用時4天，為大連中遠節(jié)省了大量的人力、物力，在縮短船舶改裝周期和塢期的同時也達到了降本增效的目的，為后續(xù)承接類似項目積累了豐富的經(jīng)驗和堅實的施工基礎(chǔ)。