郄金波， 朱振娟， 董 帥

(1.上海交通大學(xué) 船舶海洋與建筑工程學(xué)院， 上海 200030 ； 2.滬東中華造船(集團(tuán))有限公司， 上海 200129)

LNG船生產(chǎn)無銹化工藝的研究與實(shí)施

郄金波1， 朱振娟2， 董 帥2

(1.上海交通大學(xué) 船舶海洋與建筑工程學(xué)院， 上海 200030 ； 2.滬東中華造船(集團(tuán))有限公司， 上海 200129)

EM/MOL LNG系列船的船東提出在該系列船實(shí)施生產(chǎn)全過程無銹化工藝的要求。根據(jù)船東要求，公司策劃了在76 000 t散貨船的HW08PS分段進(jìn)行無銹化工藝模擬試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)中取得的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)通過與國內(nèi)外船廠以及船東等進(jìn)行的交流學(xué)習(xí)，最終制訂了生產(chǎn)的無銹化工藝并在載體船舶上成功實(shí)施。

無銹化工藝 跟蹤補(bǔ)涂 LNG船

1 無銹化工藝研究背景

2011年1月，?？松梨诠?、商船三井株式會(huì)社和滬東中華造船(集團(tuán))有限公司共同簽署了4艘17.2萬立方LNG船的建造合同。船東商船三井株式會(huì)社擁有豐富的造船監(jiān)造經(jīng)驗(yàn)和管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)船舶建造方的要求非常嚴(yán)格。船東與公司通過前期溝通協(xié)商，最終確定生產(chǎn)全過程無銹化、舾裝完整性等六項(xiàng)攻關(guān)課題在LNG系列船上實(shí)施。生產(chǎn)全過程無銹化是個(gè)綜合性的課題，需要舾裝、精度、涂裝等多個(gè)專業(yè)的協(xié)同參與才能實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)無銹化工藝如能實(shí)施成功，將極大地推動(dòng)船舶建造質(zhì)量的提高和造船企業(yè)管理水平的提升。

2 無銹化工藝要求

通過與國內(nèi)外船廠的交流學(xué)習(xí)，我們了解到目前國內(nèi)僅有部分船廠在分段制造階段實(shí)施跟蹤補(bǔ)涂，國外船廠在二次處理階段實(shí)施掃砂工藝，僅對(duì)油漆破損部位進(jìn)行沖砂，僅從分段總組開始至交船階段實(shí)施無銹化工藝。對(duì)公司而言，生產(chǎn)全過程無銹化工藝是一項(xiàng)全新工藝，更是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。

生產(chǎn)全過程無銹化工藝要從分段加工、分段制造、總組搭載、碼頭系泊試驗(yàn)直至交船的整個(gè)過程中在全船實(shí)施，即對(duì)涂層破損部位及時(shí)處理并補(bǔ)涂保養(yǎng)漆。在二次處理之前，如果分段車間底漆的完好率占整個(gè)分段涂裝面積的70%以上，則對(duì)分段車間底漆完好部位實(shí)施掃砂處理、對(duì)分段跟蹤補(bǔ)涂部位進(jìn)行沖砂處理。另外，實(shí)施無銹化工藝需要焊接、舾裝、火工等多個(gè)工種與涂裝工種的復(fù)合，以便及時(shí)進(jìn)行跟蹤補(bǔ)涂。

3 無銹化工藝實(shí)施的難點(diǎn)分析

通過與國內(nèi)外船廠的交流以及對(duì)本公司各相關(guān)部門進(jìn)行的調(diào)研，筆者總結(jié)出實(shí)施生產(chǎn)無銹化工藝主要存在以下幾個(gè)方面的難點(diǎn)。

(1) 設(shè)計(jì)階段：由于是首制船，分段預(yù)舾裝托盤的完整性不理想。且船東經(jīng)常提出新要求，需要不斷修改完善，導(dǎo)致后續(xù)生產(chǎn)過程中油漆破損較多。

(2) 鋼材預(yù)處理階段：預(yù)處理流水線設(shè)備存在缺陷，鋼板預(yù)處理后導(dǎo)致反面車間底漆破損，鋼板破損部位在短期內(nèi)生銹。

(3) 分段階段：分段建造過程中，因電焊、火工、舾裝件安裝等引起的油漆破損較多，同時(shí)分段建造周期較長(個(gè)別分段建造周期近4個(gè)月)，分段長期置于室外易產(chǎn)生銹蝕。高強(qiáng)度鋼板使用紅灰色車間底漆，室外放置后由于雨水、灰塵等導(dǎo)致鋼板表面呈現(xiàn)類似銹蝕現(xiàn)象，不利于無銹化工藝的實(shí)施。

(4) 二次處理階段：由于船廠無相關(guān)掃砂工藝進(jìn)行指導(dǎo)，施工人員對(duì)掃砂工藝不了解，因此無論車間底漆狀態(tài)是否完好，施工人員習(xí)慣性實(shí)施分段沖砂，造成動(dòng)能、材料的浪費(fèi)。

(5) 總裝階段：除常規(guī)船體結(jié)構(gòu)焊接、舾裝件安裝造成的油漆破損外，還包括吊環(huán)切割、結(jié)構(gòu)開刀、余量修割等造成的油漆破損。

(6) 其它方面：公司暫無復(fù)合管子工、焊接工、鉗工與涂裝工工種。

4 無銹化工藝的前期策劃

為了推進(jìn)無銹化工藝的實(shí)施，公司成立了無銹化工藝攻關(guān)項(xiàng)目組，針對(duì)無銹化工藝實(shí)施前所面臨的難題進(jìn)行了分析研究，并安排布置了各項(xiàng)工作。

(1) 與國內(nèi)船廠交流分段二次處理之前的相關(guān)跟蹤補(bǔ)涂工藝；邀請(qǐng)日本三井造船專家來我廠，就分段二次處理階段的掃砂工藝和分段完成涂裝至交船階段的無銹化工藝進(jìn)行交流；邀請(qǐng)船東介紹其他船廠實(shí)施無銹化工藝的經(jīng)驗(yàn)。通過上述交流，最終形成公司無銹化工藝實(shí)施的原則要求，并與船東達(dá)成一致意見。

(2) 選擇載體產(chǎn)品，從鋼材預(yù)處理階段開始至總段搭載進(jìn)行模擬無銹化試驗(yàn)，初步形成生產(chǎn)無銹化工藝的相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和各階段的作業(yè)指導(dǎo)文件。

(3) 以企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)指導(dǎo)文件為基礎(chǔ)，開展生產(chǎn)無銹化工藝的培訓(xùn)，并盡快建立復(fù)合型工種制度。

(4) 研究各生產(chǎn)階段減少油漆破損的相關(guān)措施。

5 無銹化工藝研究與實(shí)施

在EM/MOL LNG 1#船開工之前，通過與船東和國內(nèi)外造船企業(yè)的交流，最終形成無銹化工藝的執(zhí)行方案并獲得船東的認(rèn)可。在船舶建造的各工藝階段，主要進(jìn)行了以下工作。

5.1 設(shè)計(jì)階段

(1) 在前期交流和模擬實(shí)施的基礎(chǔ)上，編制跟蹤補(bǔ)涂工藝企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并以此作為生產(chǎn)無銹化工藝原則，由后續(xù)各生產(chǎn)部門對(duì)各階段的工作進(jìn)行細(xì)化，最終形成各階段的作業(yè)指導(dǎo)文件。

(2) 提高預(yù)舾裝率，優(yōu)化完善托盤管理表。 在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行舾裝托盤管理的討論，盡量使托盤完整。在舾裝件預(yù)裝過程中，按舾裝托盤管理表進(jìn)行舾裝作業(yè)，同時(shí)采取對(duì)舾裝件造成的涂層油漆破損進(jìn)行考核、對(duì)分段預(yù)舾裝完整性進(jìn)行驗(yàn)收、加強(qiáng)分段舾裝件的過程管理和施工信息反饋等手段來提高舾裝完整性，以減少后續(xù)船舶建造過程中的油漆破損。

5.2 鋼材預(yù)處理階段

(1) 將高強(qiáng)度鋼板車間底漆的顏色由紅灰色調(diào)整為中綠灰色。

(2) 與預(yù)處理流水線廠家共同研究設(shè)備改造。

在預(yù)處理流水線改造之前，鋼板噴涂車間底漆后，經(jīng)由間距為450～650 mm不等的齒輪狀輥輪來傳送。但由于鋼板反面的底漆尚未干透，傳動(dòng)過程中底漆被齒輪刮壞，導(dǎo)致底漆破損部位在短期內(nèi)生銹，給無銹化工藝的實(shí)施帶來不利影響(見圖1、圖2)。

圖1 未改進(jìn)之前的流水線傳動(dòng)輥輪

圖2 流水線改進(jìn)之前鋼板車間底漆的破損

通過與設(shè)備廠家共同研究，我們決定將齒輪型傳動(dòng)輥輪改進(jìn)為單V形式。此種形式能夠滿足多種寬度規(guī)格鋼板的要求，鋼板只有兩點(diǎn)接觸傳動(dòng)輥輪，鋼板中間部位不接觸傳動(dòng)輥輪，從而降低鋼板反面車間底漆的破損概率(見圖3、圖4)。

圖3 預(yù)處理流水線改進(jìn)后的V型傳動(dòng)輥輪

圖4 預(yù)處理流水線改進(jìn)后處理的鋼板反面情況

為了使預(yù)處理階段的質(zhì)量得到有效控制，我們還在預(yù)處理流水線的鋼板上線前、鋼板沖砂后、鋼板油漆后三個(gè)工位增設(shè)專門的檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，并在以上三個(gè)工位處加裝反光鏡和光源，以便檢查鋼板反面的沖砂和噴涂質(zhì)量。

5.3 分段階段

(1) 確定分段階段跟蹤補(bǔ)涂原則：誰破損誰補(bǔ)涂，破損部位需要及時(shí)跟蹤補(bǔ)涂。

(2) 明確補(bǔ)涂階段及范圍。鋼板切割以后，除焊接邊以外均實(shí)施跟蹤補(bǔ)涂，跟蹤補(bǔ)涂貫穿從部裝至分段驗(yàn)收的整個(gè)階段。這里有一點(diǎn)需注意的是，密性焊縫部位需待檢驗(yàn)合格后視情況進(jìn)行跟蹤補(bǔ)涂，若分段在短內(nèi)期即實(shí)施二次處理則不再補(bǔ)涂，若要間隔一段時(shí)間后進(jìn)行二次處理則實(shí)施補(bǔ)涂，其他部位車間底漆破損后均要及時(shí)處理修補(bǔ)。

(3) 鋼板加工階段的管理。在鋼板加工階段，由于干式等離子切割機(jī)設(shè)備本身的原因，導(dǎo)致鋼板反面煙熏情況嚴(yán)重(見圖5)。我們經(jīng)向多家船廠了解，發(fā)現(xiàn)反面煙熏情況普遍存在。

圖5 鋼板加工后的反面煙熏情況

我們與切割機(jī)廠家協(xié)商反面煙熏的解決辦法，廠家認(rèn)為該情況不能完全消除，但可以通過加強(qiáng)管理減少煙熏。為此，分段制造部門和生產(chǎn)保障部與設(shè)備廠家共同研究，并制訂了《等離子切割機(jī)管理辦法》，主要措施為：

① 定期對(duì)吸塵系統(tǒng)進(jìn)行保養(yǎng)；

② 放置待切割鋼板時(shí)保證鋼板間隙小于80 mm，保持切割平臺(tái)風(fēng)道暢通；

③ 每天清理切割平臺(tái)內(nèi)的廢料等垃圾，定期進(jìn)行徹底清理。

管理辦法的有效實(shí)施，使煙熏情況有了明顯改善，不僅延長了切割平臺(tái)的更換周期，也大幅減少了施工現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的煙塵，現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境得到了改善(見圖6)。

圖6 分段進(jìn)行二次處理之前

(4) 編制分段階段無銹化工藝作業(yè)指導(dǎo)書，針對(duì)相關(guān)責(zé)任部門進(jìn)行培訓(xùn)。

通過模擬階段工藝的實(shí)施，公司編制完成了《分段階段無銹化工藝作業(yè)指導(dǎo)書》，以作業(yè)指導(dǎo)書為主要內(nèi)容，對(duì)公司分段制造部門和質(zhì)量保證部門進(jìn)行培訓(xùn)。

5.4 二次處理階段

由于公司之前從未執(zhí)行過掃砂工藝，我們盡管邀請(qǐng)了國外船廠的專家進(jìn)行了指導(dǎo)，但仍沒能取得預(yù)期效果，主要原因?yàn)椋?/p>

(1) 分段建造周期較長，導(dǎo)致車間底漆難以保留完好。

(2) 由于沒有相關(guān)掃砂工藝的指導(dǎo)，操作人員缺乏培訓(xùn)、習(xí)慣于沖砂施工，因此在掃砂時(shí)將車間底漆基本沖光，最終導(dǎo)致掃砂結(jié)果不理想，未能滿足船東要求。

在二次處理階段，我們進(jìn)行了多次掃砂試驗(yàn)，但由于上述原因，目前我們?nèi)灾荒馨凑赵泄に?，即將分段車間底漆完全沖光，然后再對(duì)分段進(jìn)行涂裝。

5.5 總裝階段

(1) 確定總裝階段跟蹤補(bǔ)涂原則。

除大接縫處的油漆破損由公司涂裝部門負(fù)責(zé)外，其他跟蹤補(bǔ)涂區(qū)域均由總裝部門負(fù)責(zé)。在總裝階段，考慮到施工人員的安全，密閉空間內(nèi)不做跟蹤補(bǔ)涂。搭載至交船階段中，只實(shí)施一次跟蹤補(bǔ)涂，如超過跟蹤補(bǔ)涂油漆的保養(yǎng)期限，將不再進(jìn)行跟蹤補(bǔ)涂，對(duì)于超過保養(yǎng)期限而生銹的部位，待后續(xù)統(tǒng)一處理。

(2) 明確總裝階段跟蹤補(bǔ)涂的實(shí)施部位。在總組搭載過程中，待所有冷處理和熱處理(包括自由邊打磨、開孔、焊接、舾裝、火工等)可能造成油漆或其他涂層破損的工序完成后，應(yīng)及時(shí)逐個(gè)對(duì)油漆破損區(qū)域進(jìn)行表面處理、及時(shí)修補(bǔ)。對(duì)于大接縫處的破損則只對(duì)外板進(jìn)行跟蹤補(bǔ)涂，內(nèi)部破損部位待后續(xù)統(tǒng)一處理(見圖7)。

(3) 編制總裝階段無銹化工藝作業(yè)指導(dǎo)書，并對(duì)總裝部門進(jìn)行培訓(xùn)。

通過模擬階段工藝的實(shí)施，根據(jù)實(shí)施過程中取得的經(jīng)驗(yàn)，我們編制完成了《總裝階段無銹化工藝作業(yè)指導(dǎo)書》，并以此來指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的具體施工。

6 取得成果及未來打算

6.1 實(shí)施取得的成效

圖7 總裝階段的跟蹤補(bǔ)涂

(1) 在鋼板預(yù)處理階段，鋼板反面車間底漆破損的情況得到了改善，基本上消除了之前450～600 cm一檔的齒輪痕跡，避免了鋼板短期內(nèi)生銹。此外，在預(yù)處理階段增設(shè)了三道檢驗(yàn)環(huán)節(jié)來檢查鋼板反面質(zhì)量，有效保證了鋼板預(yù)處理階段的質(zhì)量。

(2) 在鋼板加工階段，加強(qiáng)等離子切割機(jī)的相關(guān)管理并制定了措施。通過采取合理擺放鋼板、加強(qiáng)日常切割平臺(tái)的維護(hù)等措施，減少了鋼板出現(xiàn)反面煙熏的情況。另外，分段焊接完成之后，需要在保證焊接質(zhì)量的前提下對(duì)焊縫實(shí)施跟蹤補(bǔ)涂，分段焊接質(zhì)量與未實(shí)施生產(chǎn)無銹化工藝之前相比也有了較大提高。

(3) 通過實(shí)施生產(chǎn)無銹化工藝，避免了鋼板深度銹蝕，提高了船舶建造質(zhì)量。

(4) 編制完成《跟蹤補(bǔ)涂工藝要求》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為以后實(shí)施生產(chǎn)無銹化工藝提供了技術(shù)支撐。通過編制完成《分段制造過程無銹化業(yè)指導(dǎo)書》和《總組搭載無銹化作業(yè)指導(dǎo)書》，使現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)有了具體的指導(dǎo)文件。

(5) 制訂生產(chǎn)無銹化工藝實(shí)施管理辦法，規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)工人的施工習(xí)慣，通過采取一系列的檢查、獎(jiǎng)懲措施，使生產(chǎn)無銹化工藝得到順利實(shí)施。

(6) 生產(chǎn)無銹化工藝的實(shí)施，進(jìn)一步擴(kuò)大了工種復(fù)合的范圍，使工種復(fù)合貫穿造船始終，提升了公司管理水平，同時(shí)提高了公司的綜合競(jìng)爭力。

6.2 實(shí)施生產(chǎn)無銹化工藝的未來計(jì)劃

生產(chǎn)無銹化工藝的實(shí)施雖然取得了一定的成效，但仍存在一些難題有待進(jìn)一步研究解決。我們將繼續(xù)以生產(chǎn)過程無銹化工藝的實(shí)施為契機(jī)，在今后的工作中做好以下攻關(guān)。

(1) 繼續(xù)研究消除鋼板反面煙熏的解決方案。

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盡管采取了一系列管理措施，使鋼板反面煙熏情況有所改觀，但還未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，在鋼板布置不緊密時(shí)仍有較多的煙熏產(chǎn)生。我們將就該問題繼續(xù)與設(shè)備廠家一起研究解決方案。

(2) 研究縮短分段制造周期的可行性。通過與國外船廠交流我們獲悉，國外船廠分段的建造周期最長僅為2個(gè)月，較短的建造周期為后續(xù)實(shí)施無銹化工藝提供了便利條件。中國船廠的分段建造周期普遍較長，個(gè)別分段建造周期長達(dá)4個(gè)月，給后續(xù)實(shí)施掃砂工作帶來了壓力，影響了無銹化工藝的實(shí)施。

(3) 研究二次處理階段分段車間底漆完好部位的掃砂工藝。由于目前分段底漆破損部位較多，我們進(jìn)行的三次掃砂試驗(yàn)均未能取得良好效果，掃砂工藝未能達(dá)到船東的要求，以致該工藝目前無法實(shí)施。今后我們將繼續(xù)研究二次處理階段分段掃砂工藝，以實(shí)現(xiàn)縮短二次處理周期以及節(jié)能減排的目標(biāo)。

Investigation and Implementation for Rustless Technique in LNG Carrier

QIE Jin-bo1， ZHU Zhen-juan2, DONG Shuai2

(1.School of Naval Architecture, Ocean & Civil Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030， China; 2. Hudong-Zhonghua Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 200129， China)

The owner of EM/MOL LNG carriers required to implement rustless technique in the whole construction process. Upon the request, the shipyard plotted a simulation test on HW08PS blocks of 76 000 dwt bulk carrier. Meanwhile, via communications with Shanghai Waigaoqiao Shipyard (SWS) and Mitsui shipyard and the owner, the rustless technique was formulated and applied to EM/MOL LNG carriers with success.

Rustless technique Touch up LNG carrier

郄金波(1981-)，男，工程師。

U671

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