韓 俊 王 顥 李 超

（上海外高橋造船有限公司，上海200137）

0 引言

舵是實(shí)現(xiàn)船舶操縱的主要設(shè)備，舵系工作的好壞將直接影響船舶的推進(jìn)特性及正常航行，對(duì)船舶穩(wěn)定性有直接影響。目前散貨船、油輪以及集裝箱船采用半懸掛式半平衡舵，舵安裝在艉部舵鰭分段上，舵鰭分段由純鑄鋼或鋼板和鑄鋼組合的掛舵臂與艉部劃分出的一部分船體結(jié)構(gòu)組合而成，此分段的建造質(zhì)量和精度直接決定了后續(xù)的舵系安裝質(zhì)量，進(jìn)而會(huì)影響到船舶建造質(zhì)量和進(jìn)度。

18000TEU集裝箱船舵鰭分段立體模型如圖1所示。本文在此基礎(chǔ)上分析總結(jié)了超大集裝箱船的舵鰭分段結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)及建造過(guò)程，為今后超大型集裝箱船該分段的建造提供相關(guān)設(shè)計(jì)及工藝參考。

圖" "5!!!12B集裝箱船舵鰭分段立體模型

1 18000TEU集裝箱船舵鰭分段結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

此舵鰭分段由舵筒與船體結(jié)構(gòu)組合而成。該分段是在船體結(jié)構(gòu)全部燒焊完成，無(wú)損探傷結(jié)束后，將舵筒整體插入，船體結(jié)構(gòu)與舵筒之間存在諸多對(duì)接及交接焊縫，這些焊縫的焊接質(zhì)量直接決定舵筒與船體結(jié)構(gòu)連接的牢固度，因此這些對(duì)接及角接處的坡口選擇及焊接順序很重要，且船體結(jié)構(gòu)在這些連接處的板材板厚及材質(zhì)相較此分段其他區(qū)域更厚、更高。

2 設(shè)計(jì)過(guò)程

隨著公司造船效率的不斷提升，生產(chǎn)部門(mén)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量要求也在提高。設(shè)計(jì)是生產(chǎn)的先行，設(shè)計(jì)時(shí)考慮得越周到細(xì)致，給生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)帶來(lái)的便利就越大。因此，在舵鰭分段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)具體的焊接坡口、具體的建造方式以及為顧及施工方便而進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)等各方面都需要予以全面細(xì)致的考慮，以確保分段建造的質(zhì)量。

2.1 焊接坡口

此分段焊接坡口的型式及朝向要求特殊，在設(shè)計(jì)階段需充分考慮各方因素。

（1）舵筒由外部廠(chǎng)家提供，其與船舶主體結(jié)構(gòu)存在諸多對(duì)接坡口，因此船體設(shè)計(jì)開(kāi)設(shè)坡口時(shí)要充分考慮廠(chǎng)家提供的舵筒相關(guān)結(jié)構(gòu)坡口朝向，避免平行坡口的出現(xiàn)，從而避免質(zhì)量事故的發(fā)生。

（2）舵鰭內(nèi)部結(jié)構(gòu)與舵筒圓箍處的坡口要求為深熔焊。

（3）舵筒上端面與17846平臺(tái)對(duì)接縫的坡口方向朝上。

（4）一般情況下船體外板板厚朝外，而此分段舵鰭外板由于板厚朝里，導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)在建模時(shí)要偏一個(gè)舵鰭外板板厚，不能簡(jiǎn)單地參照SURFACE建模，否則內(nèi)部構(gòu)件會(huì)偏大一個(gè)板厚，影響鋼板訂貨及結(jié)構(gòu)安裝。

由于舵鰭外板曲率較大，內(nèi)部構(gòu)件與其形成角焊縫時(shí)要開(kāi)設(shè)自然坡口，但因建模時(shí)偏了一個(gè)板厚導(dǎo)致自然坡口不能自動(dòng)建模，設(shè)計(jì)人員需逐一剖取圖面量取角度后手工開(kāi)設(shè)坡口。

（5）為了保證舵筒的安裝精度，舵筒底板與舵鰭底板的對(duì)接處，中縱剖面、FR2橫剖面船體結(jié)構(gòu)與舵筒結(jié)構(gòu)的對(duì)接處，取消對(duì)接縫的坡口6mm的間隙設(shè)置。

2.2 舵鰭建造方式

（1）舵鰭要單獨(dú)制作DAP。舵鰭右舷外板上胎，左舷外板散貼，此時(shí)要注意右舷外板板縫處內(nèi)部構(gòu)件開(kāi)設(shè)KU40×5的NOTCH孔，而左舷外板板縫處內(nèi)部構(gòu)件開(kāi)設(shè)KU40×10的過(guò)焊孔，保證陶瓷襯墊的貼附及焊接的順利進(jìn)行。

（2）在舵鰭上截取6個(gè)面，每個(gè)面均需制作模板以供制作胎架使用。

（3）對(duì)剖取的截面進(jìn)行加工，制作逆直線(xiàn)和標(biāo)尺水平線(xiàn)用于現(xiàn)場(chǎng)定位安裝。注意每個(gè)截面的數(shù)據(jù)必須保證正確，否則一旦模板不對(duì)，舵鰭的制作精度就無(wú)法保證，進(jìn)而會(huì)影響整個(gè)分段的質(zhì)量。

2.3 設(shè)計(jì)合理化

（1）由于舵鰭內(nèi)部存在狹小空間不利于內(nèi)部結(jié)構(gòu)焊接，因此設(shè)計(jì)時(shí)需考慮在舵鰭左舷外板上開(kāi)設(shè)兩個(gè)臨時(shí)工藝孔，以便施工人員進(jìn)行內(nèi)部作業(yè)，待內(nèi)部結(jié)構(gòu)焊接結(jié)束后再將其封死。為保證施工人員的安全，現(xiàn)場(chǎng)部門(mén)應(yīng)采取相應(yīng)的安全防護(hù)措施。

（2）進(jìn)行臨時(shí)工藝孔封死燒焊作業(yè)時(shí)內(nèi)部要貼鋼襯墊，以保證焊接質(zhì)量。

3 建造過(guò)程

由于此分段最后連接舵葉，因此在建造過(guò)程中如何更好地控制精度尤其關(guān)鍵。

3.1 分段定位

（1）舵筒在分段（包括舵鰭）階段進(jìn)行定位、裝配，此分段船體結(jié)構(gòu)焊接、無(wú)損探傷工作全部結(jié)束后，將舵筒整體插入分段內(nèi)。

（2）如圖2所示，將舵筒豎立在分段胎架上，使舵筒上端面與17846平臺(tái)在同一平面上，并作出舵筒上下端面B、A兩點(diǎn)，用扁鐵條釘焊在舵筒上下端面，開(kāi)一個(gè)小圓孔，B點(diǎn)為舵筒上端面，A點(diǎn)為舵筒下端面，通過(guò)A、B兩點(diǎn)用鉛錘蕩一根直線(xiàn)，延伸至基面的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)劃一個(gè)十字線(xiàn)得到C點(diǎn)，找出舵筒中心線(xiàn)。

圖- 分段定位示意圖

（3）舵筒在分段階段進(jìn)行裝配定位不焊接，等分段總組、搭載階段焊縫焊接結(jié)束后再進(jìn)行舵筒的焊接。

3.2 總段定位

（1）在此分段總組、搭載兩個(gè)階段焊接時(shí)，應(yīng)控制舵筒中心線(xiàn)，偏差值要求控制在±4mm之內(nèi)。

（2）當(dāng)總段搭載焊縫全部焊接結(jié)束后，在舵筒上下端面中心作出B、A兩點(diǎn)，通過(guò)A、B兩點(diǎn)向下延伸一根直線(xiàn)，直至與艉軸中心延長(zhǎng)線(xiàn)相交，得到十字相交點(diǎn)C。

3.3 焊接要求

（1）焊接前應(yīng)檢查坡口清潔狀況，坡口兩邊緣20mm范圍內(nèi)是否有鐵銹、垃圾等污物。

（2）定位馬安裝的間隔約為400mm，當(dāng)襯墊與襯墊連接時(shí)，為使襯墊與鋼板粘合緊密，必要時(shí)，可在該連接處增加定位馬。

（3）焊前預(yù)熱要求：當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，所有焊縫焊接前至少要預(yù)熱至21℃；當(dāng)母材厚度大于38mm時(shí)，預(yù)熱溫度應(yīng)≥65℃。

（4）在焊接過(guò)程中要有專(zhuān)人進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)舵筒的中心線(xiàn)與軸線(xiàn)中心線(xiàn)前后左右偏離值超出±6mm時(shí)，測(cè)量人員應(yīng)立即通知焊工采取措施，調(diào)整焊接順序。尤其是在焊接1／3板厚的焊縫時(shí)，要邊焊接邊測(cè)量，嚴(yán)格控制舵筒中心線(xiàn)的變形。

（5）焊接時(shí)應(yīng)采用多道多層焊，除打底層外，其他各層的焊縫厚度應(yīng)控制在2～4mm以?xún)?nèi)，焊工在每一焊道焊后須清除焊渣與飛濺，第一層焊縫焊接結(jié)束后，第二層焊縫要立即蓋上去，層間溫度應(yīng)控制在150℃以下。

（6）首先焊接舵筒上端面與17846平臺(tái)處的對(duì)接焊縫，焊接方法采用CO2襯墊單面焊，由兩名焊工對(duì)稱(chēng)焊接，焊接時(shí)需滿(mǎn)足（4）、（5）兩點(diǎn)要求，焊接順序如圖3所示。

圖* 焊接順序

（7）焊接分段外板與舵筒中段圓箍處的角焊縫，也由兩名焊工對(duì)稱(chēng)焊接。

（8）焊接舵筒結(jié)構(gòu)與舵鰭內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對(duì)接焊縫，焊接方法采用CO2半自動(dòng)焊，焊接時(shí)要嚴(yán)格控制焊接順序，應(yīng)采用雙數(shù)焊工對(duì)稱(chēng)焊接，首先焊接中縱板的對(duì)接焊縫，再焊接FR2處的肋板對(duì)接縫，最后焊接FR1、FR3處嵌補(bǔ)板與舵鰭、舵筒結(jié)構(gòu)的對(duì)接焊縫，焊接需滿(mǎn)足（4）、（5）兩點(diǎn)要求。

（9）最后焊接舵鰭內(nèi)部結(jié)構(gòu)與舵筒結(jié)構(gòu)的其他焊縫。焊接過(guò)程中應(yīng)注意控制舵筒本體的溫度不能大于60℃。

（10）焊接結(jié)束后按無(wú)損探傷布置圖的要求對(duì)焊縫進(jìn)行無(wú)損探傷檢查。

（11）根據(jù)涂裝要求，對(duì)尾鰭內(nèi)部焊縫進(jìn)行車(chē)間底漆補(bǔ)漆處理，并應(yīng)放置相應(yīng)的氣相緩蝕劑，按50g／m3的比例均勻放置；氣相緩蝕劑應(yīng)固定在尾鰭內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，不允許直接散放在尾鰭底板上。

（12）對(duì)尾鰭左舷外板處的臨時(shí)工藝孔進(jìn)行焊接，焊接要求同（4）、（5），相應(yīng)的焊接順序如圖3所示，臨時(shí)工藝孔焊接完成后應(yīng)進(jìn)行100%超聲波探傷檢查。

（13）由于在密閉艙室內(nèi)施工，內(nèi)部施工時(shí)應(yīng)注意加強(qiáng)通風(fēng)，防止發(fā)生安全事故。

3.4 檢驗(yàn)

（1）焊接結(jié)束后，焊工必須敲清焊渣及焊縫周?chē)娘w濺，并檢查焊縫表面質(zhì)量是否符合驗(yàn)收要求。

（2）焊縫無(wú)損檢驗(yàn)按船級(jí)社認(rèn)可的無(wú)損探傷布置圖中的要求進(jìn)行。

（3）焊縫無(wú)損檢驗(yàn)后，如果焊接缺陷超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，焊工應(yīng)嚴(yán)格按照Q／SWS41－011—2005《焊縫返修通用工藝規(guī)范》要求對(duì)缺陷進(jìn)行返修。

3.5 精度測(cè)量

舵筒焊接結(jié)束后要對(duì)其內(nèi)徑進(jìn)行精度測(cè)量，并將實(shí)際測(cè)量值報(bào)舵筒廠(chǎng)家，測(cè)量值需經(jīng)廠(chǎng)家簽字認(rèn)可。

4 與散貨船和油輪在此分段上的差異點(diǎn)

散貨船和油輪在此分段上結(jié)構(gòu)幾乎一致，其分段整體立體模型如圖4所示。

比較圖1和圖4可以看出，散貨船和油輪的舵鰭分段是由純鑄鋼或鋼板和鑄鋼組合的掛舵臂與主結(jié)構(gòu)對(duì)接形成舵鰭分段，而18000TEU集裝箱船是由舵筒和主體結(jié)構(gòu)構(gòu)成，且主體結(jié)構(gòu)中包含舵鰭，舵筒為成品，不需要鏜孔，建造過(guò)程中需要對(duì)舵筒的安裝和焊接進(jìn)行精度控制，以保證舵系的安裝精度，增加了整個(gè)分段的建造周期及建造難度。

散貨船和油輪此分段的鑄鋼件與主體結(jié)構(gòu)的焊接在分段階段燒焊完成，而不是到搭載階段焊接，在分段搭載結(jié)束后，須拉線(xiàn)照光再進(jìn)行鏜孔，以保證整個(gè)舵系的安裝精度。

圖. 散貨船和油輪舵鰭分段整體立體模型

5 結(jié)語(yǔ)

超大型集裝箱船的建造長(zhǎng)期被日韓所壟斷，18000TEU集裝箱船為我公司首次承接建造，標(biāo)志著我國(guó)正式進(jìn)入超大型集裝箱船的建造領(lǐng)域。該船從設(shè)計(jì)到施工沒(méi)有借鑒度高的經(jīng)驗(yàn)，因而做到保質(zhì)保量地完成具有里程碑式的意義。該船舵鰭分段設(shè)計(jì)難度高、作業(yè)空間小、焊接要求高、制作精度要求高，是典型的復(fù)雜分段，本文通過(guò)對(duì)該分段的設(shè)計(jì)和建造過(guò)程進(jìn)行分析研究，梳理、總結(jié)了其中的重難點(diǎn)以及工藝流程，對(duì)整個(gè)分段制造的控制具有典型性，對(duì)公司后續(xù)超大型集裝箱船在該分段的設(shè)計(jì)及建造上具有一定的借鑒意義。