■ 商成剛，張芳杰，雷磊

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1. 項(xiàng)目簡介

該滾裝船是目前世界上先進(jìn)、綠色的貨物滾裝船，全長210m，型寬28m，型深18m，設(shè)計吃水載重12000t，共計2980m車道線。該船擁有3層重貨甲板，能裝載250個MAFI單元/700TEU以及60輛小型汽車，可滿足重型貨物的裝載需要，擁有先進(jìn)的滾裝設(shè)備布置。該貨物滾裝船配置了兩臺先進(jìn)的硫化物洗滌塔，保證了廢氣的排放條件；同時擁有優(yōu)化的船體線型，以及更佳的推進(jìn)器和節(jié)能裝置設(shè)計，以降低航行阻力，減少燃油消耗，滿足苛刻的EEDI（船舶能效設(shè)計指數(shù)）要求。

在船上的貨物滾裝設(shè)備系統(tǒng)中，設(shè)置了一個目前全球貨滾船尺寸最大的單節(jié)艉門，由1節(jié)主結(jié)構(gòu)和15塊翼板組成；它是滾裝船連接碼頭的橋梁，可兼作車輛裝卸貨物上下船的跳板；滾裝貨物通過艉門跳板到達(dá)主甲板，也可從固定坡道到達(dá)內(nèi)底板，還可以從右舷的固定坡道直接到達(dá)露天上甲板。當(dāng)艉門收起后，能滿足艉門與船體的密性要求，充分體現(xiàn)了該艉門的多功能性和重要性。該船的艉門也是我廠有史以來建造的最大尺寸，其具體尺寸為：17m×26m（電動）。

2. 艉門結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與難點(diǎn)

艉門結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與難點(diǎn)主要包括以下幾個方面：

（1）艉門是由一個主結(jié)構(gòu)和15塊翼板組成，驅(qū)動方式通過電動絞車及鋼絲繩操作，鎖緊方式采用液壓插拴及油缸鉤頭鎖緊。艉門的主結(jié)構(gòu)覆蓋了整個船寬，總重量約136t。為目前全球貨滾船最大、鉸鏈數(shù)量最多的單節(jié)艉門，單個面積及重量均創(chuàng)我廠建造歷史之最。

（2）整個艉門左側(cè)約2/3為平面結(jié)構(gòu)，有平整度要求，與船體通過橡皮壓緊條形成水密，以確保艉門與船體的密性。而艉門右側(cè)1/3是一個有弧度的非水密形式，弧面半徑20m，升高約380mm，該右段的坡道與左側(cè)結(jié)構(gòu)有臺階連接，且與主甲板和上甲板之間的固定斜坡道銜接。艉門左右兩部分合成了一個完整的艉門結(jié)構(gòu)。

（3）艉門整體結(jié)構(gòu)呈扁平狀，橫向由9道T形強(qiáng)梁，間距為2050mm，縱向由12道T形縱桁和53道普通縱骨HP220X11（AH36），縱骨間距為400mm，組成了該艉門的整體結(jié)構(gòu)；主結(jié)構(gòu)的焊腳高為6mm，附件（鉸鏈除外）焊腳9mm。

（4）艉門的精度要求為：長/寬方向誤差控制范圍±4mm，對角線≤5mm，縱骨間板架變形量控制范圍±3mm，整體平整度控制范圍±12mm。鑒于該艉門的骨材間距小和其結(jié)構(gòu)形式、平整度及密性的要求，給建造的裝焊過程和精度控制帶來了一定的難度。

（5）艉門的15塊翼板通過重力折疊，鋼絲繩收緊（見圖1）；翼板和主結(jié)構(gòu)通過鉸鏈聯(lián)接，共有30套鉸鏈；單塊最大尺寸2.8m×3m，重量2.5t，總重約20t。

（6）艉門主結(jié)構(gòu)上的附件有2對主鉸鏈、9對支撐鉸鏈，共計22片鉸鏈眼板，與船體尾封上的鉸鏈座連接。另有7組滑輪組、車道擋板、欄桿、密封壓緊條、防磨條等附件，附件總重量約15t。其關(guān)鍵點(diǎn)是主鉸鏈和支撐鉸鏈的安裝定位，以及裝焊過程的控制；因其安裝精度要求高，焊接工作量大、應(yīng)力集中，易產(chǎn)生焊接變形，會直接影響到艉門的平整度和密性要求，也關(guān)系到艉門各鉸鏈同心度要求，以及今后使用的正常開啟和使用壽命。

（7）艉門密封是通過U形橡皮槽的密封橡皮與不銹鋼扁鋼壓緊條的配合實(shí)現(xiàn)。扁鋼壓緊條在艉門的主結(jié)構(gòu)上需預(yù)裝好，而橡皮槽則在船體結(jié)構(gòu)上散裝。艉門壓緊條所在的區(qū)域平整度需嚴(yán)格控制，允許的誤差為每米2mm，總的極限誤差為4mm。

圖1 艉門府視圖

3. 艉門的建造工藝、精度控制方法和措施

結(jié)合艉門的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、難點(diǎn)及關(guān)鍵點(diǎn)分析，經(jīng)過反復(fù)的模擬、推演和論證，以及各工序安裝部件適宜性和裝焊的可操作性。采取以下的工藝措施和方法，來控制整個建造過程的精度、質(zhì)量和生產(chǎn)周期。

（1）由于該艉門尺寸較大，又有水密與非水密兩部分，因此采取了頂板為基面的整體胎架建造，而在左右部分的右升高臺階處自然斷縫處，形成左右兩個部分，以便于建造過程中的應(yīng)力釋放，滿足圖樣的技術(shù)要求；并分別進(jìn)行平整度和精度等控制。而左右部分建造完成后，再組合成整體轉(zhuǎn)運(yùn)和吊裝上船。

（2）該艉門需兼作車輛上下船的坡道，設(shè)計前期經(jīng)與船東進(jìn)行充分的溝通，采用了防滑砂的形式；降低了若采用焊接型防滑條形式，而產(chǎn)生的大量焊接變形與應(yīng)力，為建造過程中保證該艉門的平整度打下了良好基礎(chǔ)。

（3）該艉門在拼板的板材切割前后需經(jīng)過校平處理，以消除原材料的應(yīng)力，最大限度確保板材上胎時的平整度。

（4）在該艉門的T5～T6橫梁之間有一道R20000mm的圓弧，由于曲面變化太小，拼板較大又不便于加工，故此處的曲面胎架模板必須拉靠；縱骨也要在此處斷開，以確保該處的結(jié)構(gòu)光順過渡。而胎架的其他部位需確保水平，以控制艉門平整度。

（5）因艉門的縱骨間距較小（僅400mm），又為6mm焊腳雙面連續(xù)焊，故放線時需考慮焊接收縮量，采用焊接小車焊接，以控制焊腳高度和整體重量。

（6）裝焊順序的控制：采取先縱向結(jié)構(gòu)，后橫向結(jié)構(gòu)，即縱向結(jié)構(gòu)安裝完，采用角焊機(jī)進(jìn)行雙數(shù)焊工從中間向兩端，對稱交錯進(jìn)行焊接；然后裝焊橫向強(qiáng)結(jié)構(gòu)。注意焊接電流、電弧電壓、焊接速度和焊腳高的控制，從而控制左右分片的焊接變形，以及應(yīng)力的有效釋放。

（7）建立過程跟蹤測量表，監(jiān)控該艉門建造過程中各關(guān)鍵部位的精度，尤其是主鉸鏈和支撐鉸鏈尺寸精度，以及不銹鋼密封條安裝區(qū)域的平整度。對過程中不滿足精度要求的部位，進(jìn)行裝焊順序、局部加強(qiáng)，以及針對性的結(jié)構(gòu)背燒等工藝措施的調(diào)整，滿足該艉門的精度要求在允許公差范圍內(nèi)。

（8）由于艉門的結(jié)構(gòu)存在大小端，前重后輕，以及左右不對稱，整體尺寸又過大，給建造過程中的吊運(yùn)和翻身帶來了一定的難度，因此吊碼位置的設(shè)置是制造過程中安全的關(guān)鍵點(diǎn)。吊點(diǎn)位置不當(dāng)將會給此艉門帶來扭曲變形，造成不必要的校正工作，甚至更大的返工。為此，該艉門共設(shè)制了16個吊運(yùn)碼，其中翻身碼6個，用于過程中的三次翻身使用；最后只留8個吊運(yùn)碼用于該艉門轉(zhuǎn)運(yùn)和上船的安裝。

（9）艉門的面積較大，其附件（鉸鏈、滑輪組、鎖緊裝置等）又較多，焊接量自然很大，附件的裝焊對其平整度影響較大；反之，平整度控制不好，則影響其附件正確定位。如：艉門附件的關(guān)鍵是主鉸鏈和支撐鉸鏈的同心度，是核心也是難點(diǎn)，其主鉸鏈精度要求是0mm，支撐鉸鏈允許誤差是2mm；如果鉸鏈同心度出現(xiàn)偏差，每個鉸鏈與銷軸之間就會產(chǎn)生受力不均，或緊繃咬死，長時間就會造成銷軸或鉸鏈的磨損，造成了鉸鏈與銷軸之間的間隙大，艉門開啟或者關(guān)閉時會產(chǎn)生跳動或異響，甚至影響艉門密封性，直接影響艉門的使用壽命。該船的艉門共11對鉸鏈，22片鉸鏈眼板，同心度是該艉門附件的關(guān)鍵和重中之重；這也是被稱為麥基嘉全球最大單節(jié)艉門的主要原因。

以下重點(diǎn)闡述該艉門主鉸鏈和支撐鉸鏈的安裝定位和焊接過程的控制過程：

第一，鉸鏈定位前，艉門主鉸鏈結(jié)構(gòu)橫向端部需增加保型綁材進(jìn)行固定，避免鉸鏈焊接過程中，結(jié)構(gòu)頂板變形，影響鉸鏈同心度。

第二，主鉸鏈、支撐鉸鏈、翼板折疊鉸鏈定位前，都要測量艉門頂板鉸鏈橫向區(qū)域的平整度，保證其水平度在±2mm；如果頂板不平，將影響鉸鏈定位的參照點(diǎn)，從而影響鉸鏈的同心度。

第三，鉸鏈中心線的設(shè)置由于鋼絲線在艉門寬26m長距離下存在撓度，為此將鉸鏈的中心靶線由鋼絲線換成激光射線，以減小因鋼絲繩撓度影響而產(chǎn)生的誤差。設(shè)置鉸鏈的測量固定靶，確保各鉸鏈的中心線，以便測量和監(jiān)控焊接過程中鉸鏈同心度數(shù)據(jù)的變化，調(diào)整焊接位置或順序。

第四，鉸鏈同心度調(diào)整到位后，所有鉸鏈要用可調(diào)節(jié)的臨時支撐進(jìn)行相應(yīng)固定，以增加其剛性，防止焊接過程中的變形。并用圓管假軸轉(zhuǎn)動的方法，進(jìn)行對單個鉸鏈的焊接過程中輔助同心度的測量和控制，發(fā)現(xiàn)變形后及時調(diào)整臨時支撐以滿足要求。在整個過程中，還需做好測量數(shù)據(jù)的記錄和分析。

第五，鉸鏈區(qū)域的焊接量極大，鉸鏈本體厚度60mm，與艉門結(jié)構(gòu)有對接和角接；同時鉸鏈上方還有T型材面板和不銹鋼壓條，鉸鏈之間還有封板，所有的焊接量集中到一起，造成鉸鏈的焊接應(yīng)力較大，鉸鏈座易產(chǎn)生前后收縮（移位）和上下偏差（轉(zhuǎn)動）。為此，需采取適當(dāng)?shù)脑黾鱼q鏈的反變形量方法進(jìn)行焊接。

第六，明確艉門主鉸鏈整體焊接順序以及單個鉸鏈眼板焊接順序。整體施焊順序?yàn)橄戎虚g、后向兩邊，采用雙數(shù)焊工交錯對稱的焊接方法。而對單個鉸鏈眼板而言，先立焊后平角焊。焊接參數(shù)需嚴(yán)格控制 ，且盡量取規(guī)范數(shù)值的下限參數(shù)（見圖2）。

第七，鉸鏈板材材質(zhì)是DH36，焊接前需對鉸鏈進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度不低于100°；焊接的層間需測量鉸鏈同心度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)偏差立即停止施焊，待冷卻后再復(fù)測數(shù)據(jù)，如還出現(xiàn)偏差，結(jié)合鉸鏈同心前后、上下實(shí)測數(shù)據(jù)，適當(dāng)對鉸鏈進(jìn)行干烘釋放應(yīng)力，直到鉸鏈同心度恢復(fù)到允許范圍。

通過采取上述的各項(xiàng)措施，經(jīng)過精控對所有11對鉸鏈進(jìn)行同心度數(shù)據(jù)檢測，結(jié)果都在技術(shù)要求范圍內(nèi)，鉸鏈安裝一次性成功。由此可見，我們對整體鉸鏈的焊接順序，以及單個鉸鏈眼板的焊接順序的工藝確定，以及焊接參數(shù)的管控措施，同時在計劃的編排考慮，工序流程的制定等措施都是有效的。

圖 2

（10）最后艉門尾翼板水平控制：尾部的15塊翼板通過鉸鏈連接板分別與艉門本體連接，艉門打開時，尾部翼板與艉門成一定的角度，所有翼板都應(yīng)在一個平面上，不能參差不齊，否則將影響車輛的上下船。故需通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整翼板限位，來確保所有尾翼板在一個平面上。

4. 實(shí)施效果及結(jié)論

該船的艉門經(jīng)過上述工藝措施實(shí)施和過程控制，有效解決了該項(xiàng)目在建造過程中的難點(diǎn)，并控制了施工過程中的關(guān)鍵點(diǎn)，即建造過程中的建造精度以及裝焊變形。通過現(xiàn)場精控的測量和模擬搭載安裝，符合圖樣的技術(shù)要求，并于2018年2月27日在實(shí)體船上安裝一次成功，達(dá)到了預(yù)期的目的和滿意的中間產(chǎn)品。為后續(xù)的系列貨滾船艉門的建造積累了經(jīng)驗(yàn)，為縮短建造周期提供了依據(jù)。