來辰

摘 要：本文以某300 000 DWT VLCC油輪為例，對(duì)其高應(yīng)力區(qū)CM節(jié)點(diǎn)的設(shè)定、檢驗(yàn)方式與標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)場工藝實(shí)施問題進(jìn)行分析與探討，并比較了中國船級(jí)社（CCS）和英國勞氏船級(jí)社（LR）在CM節(jié)點(diǎn)檢驗(yàn)上的異同。

關(guān)鍵詞：大型油輪；CM節(jié)點(diǎn)；CCS；LR

中圖分類號(hào)：U671.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Based on a 300 000 DWT VLCC with ship classification CCS， this paper analyzes and discusses the setting， inspection methods and standards， on-site process implementation of the critical area （CM points）. The similarities and differences between CCS and LR in CM points inspection are compared.

Key words： Very large crude carrier； CM points； CCS； LR

1 CM節(jié)點(diǎn)檢驗(yàn)的意義

CM即英文Construction Monitoring的縮寫，意為“結(jié)構(gòu)精度監(jiān)控”。CM節(jié)點(diǎn)檢驗(yàn)的意義在于對(duì)船舶高應(yīng)力關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的建造監(jiān)控，保證船廠按照認(rèn)可的工藝進(jìn)行施工，并設(shè)定量化的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，從而降低高應(yīng)力區(qū)域在營運(yùn)過程中發(fā)生疲勞破壞的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于大型油輪來說，其結(jié)構(gòu)的安全可靠是其運(yùn)輸功能實(shí)現(xiàn)的根本保證，而CM節(jié)點(diǎn)檢驗(yàn)則是其結(jié)構(gòu)安全的重要保障手段。

2 CCS對(duì)300 000 DWT油輪的CM節(jié)點(diǎn)檢驗(yàn)

2.1 CM節(jié)點(diǎn)檢驗(yàn)方法

以某300 000 DWT原油船為例，根據(jù)CCS《船體結(jié)構(gòu)建造監(jiān)控指南》（2014）及《船體建造監(jiān)控計(jì)劃》（CMP），該船的CM節(jié)點(diǎn)共有871個(gè)，大致可分為四大類：板材之間對(duì)位（例如底邊艙斜板、內(nèi)底板和雙層底縱桁的相交處對(duì)位）；板材與背面肘板對(duì)位（例如中/邊艙橫艙壁與其背面肘板對(duì)位）；重要結(jié)構(gòu)與背面肘板對(duì)位（例如橫/縱艙壁上水平桁與其背面肘板對(duì)位）；重要結(jié)構(gòu)趾端的外形尺寸（僅舭部分段水平桁趾端）。

從上述分類方式可知，CM節(jié)點(diǎn)的檢驗(yàn)主要就是對(duì)板材或結(jié)構(gòu)對(duì)位精度的檢驗(yàn)。從對(duì)位精度的角度出發(fā)，CMP將全船節(jié)點(diǎn)的檢驗(yàn)方法分為兩種。

2.1.1 100 mm檢驗(yàn)線法

如圖1所示，在CM節(jié)點(diǎn)裝配前，使用雙面尺或者水平儀等設(shè)備在母板上作出與其對(duì)位的肋板/水平桁/縱桁等結(jié)構(gòu)的理論線同側(cè)或異側(cè)100 mm檢查線，作為CM節(jié)點(diǎn)安裝及檢查的基準(zhǔn)線。100 mm檢查線使用洋銃印作出永久標(biāo)記并做好膠帶保護(hù)，傳遞給下道工序安裝檢測使用。

2.1.2 卡板法（結(jié)合100 mm檢驗(yàn)線）

如圖2所示，以底邊艙斜板、內(nèi)底板和雙層底縱桁的相交處對(duì)位（CM024）為例，在內(nèi)底加工結(jié)束后，在其正反面做出L25縱桁的理論線異側(cè)100 mm檢查線；按照檢查線安裝L25縱桁，在安裝底邊艙斜板前使用角度樣板來確定斜板的安裝角度；確定斜板的安裝角度后，測量其內(nèi)皮的延長線頂端距100 mm檢查線長度L，與理論值（根據(jù)對(duì)應(yīng)的不同板厚與肋位計(jì)算而得）對(duì)比看是否滿足安裝要求；安裝完成后焊接，為了防止焊接導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)處的收縮變形，焊后需再次使用角度樣板進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.2 CM節(jié)點(diǎn)檢驗(yàn)要求

2.2.1 裝配精度要求

（1）普通的十字接頭對(duì)中（包括正十字接頭和斜十字接頭）采用100 mm檢驗(yàn)線法，其裝配精度要求如表1、表2所示。其中：t1、t2、t3表示對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的板厚；a為兩邊結(jié)構(gòu)中心線與中間結(jié)構(gòu)中心線交點(diǎn)的偏差值；a1為實(shí)際測量允許偏差值。

（2）結(jié)構(gòu)三線對(duì)中（包括斜殼板三心對(duì)接上節(jié)點(diǎn)和下節(jié)點(diǎn)）采用卡板法，裝配精度要求如表3所列。其中：t1、t2、t3表示對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的板厚；a為兩邊結(jié)構(gòu)中心線與中間結(jié)構(gòu)中心線交點(diǎn)的偏差值；a1為實(shí)際測量允許偏差值。

2.2.2 焊接要求

根據(jù)CMP，全船的CM節(jié)點(diǎn)共有17種節(jié)點(diǎn)詳圖（DET），其中大部分DET都能看到比較明確的焊接要求。

十字對(duì)中的結(jié)構(gòu)大都有深熔焊的要求：通常是板厚小于19 mm時(shí)采用單面深熔焊，板厚大于19 mm時(shí)采用雙面深熔焊；三線對(duì)中的結(jié)構(gòu)中，斜殼板與內(nèi)底板之間需要全焊透，斜殼板與水平桁、內(nèi)底縱桁/內(nèi)殼縱壁、內(nèi)底板/水平桁之間為深熔焊。尤其需要關(guān)注的是DET.15，在斜殼板與內(nèi)底板的全焊透焊縫中肋位附近200 mm內(nèi)焊腳延伸長度達(dá)到11.5 mm。

驗(yàn)船師應(yīng)在CM節(jié)點(diǎn)的焊前對(duì)坡口的外觀進(jìn)行檢驗(yàn)，在分段/合攏報(bào)驗(yàn)時(shí)再對(duì)CM節(jié)點(diǎn)的焊后質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)手段包括外觀檢驗(yàn)及無損探傷。

2.2.3 節(jié)點(diǎn)形狀要求

前文所述的四大類節(jié)點(diǎn)中，其中第四類節(jié)點(diǎn)“重要結(jié)構(gòu)趾端的形狀”是沒有對(duì)位要求的，也就是指舭部分段的L40水平桁處大肘板的兩端節(jié)點(diǎn)沒有對(duì)中的結(jié)構(gòu)，但CMP中對(duì)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的尺寸有著非常詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)船師需要對(duì)這兩處節(jié)點(diǎn)的外形進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)。相比之下，其他節(jié)點(diǎn)的趾端形狀細(xì)節(jié)大多在結(jié)構(gòu)圖中有反映，CMP中則不再專門詳述。

2.3 現(xiàn)場工藝實(shí)施

2.3.1 100 mm檢驗(yàn)法

如圖4所示，CM節(jié)點(diǎn)DET.1處肘板的腹板厚度是不均勻的，靠近趾端處板厚為25 mm，遠(yuǎn)離趾端處板厚僅為14 mm。船廠在進(jìn)行該肘板的小預(yù)制時(shí)是將兩塊板按照理論線對(duì)齊裝配的。到了分段裝配時(shí)，如按照CM節(jié)點(diǎn)中線對(duì)中，即25 mm板厚處中線對(duì)中，則14mm板厚處必然無法對(duì)中。而如果要求船廠在小預(yù)制時(shí)即對(duì)該結(jié)構(gòu)采用中線對(duì)中，不但會(huì)增加船廠的生產(chǎn)成本，而且肘板上跨拼板縫的加強(qiáng)筋也無法安裝。

船廠最初對(duì)此類節(jié)點(diǎn)的裝配方法為：先按照理論線（結(jié)構(gòu)面）安裝，然后將趾端處強(qiáng)行矯正至中線對(duì)中。這種二次裝配既浪費(fèi)時(shí)間和人力，又可能損壞結(jié)構(gòu)。驗(yàn)船師發(fā)現(xiàn)后，讓船廠停止了二次裝配，僅要求做加大焊腳處理。

2.3.2 卡板法（結(jié)合100 mm檢驗(yàn)線）

以CM024為例，首先根據(jù)100 mm檢驗(yàn)線安裝L25，再用卡板安裝斜內(nèi)殼板，安裝完成后驗(yàn)船師進(jìn)行CM節(jié)點(diǎn)的焊前檢驗(yàn)。但是根據(jù)分段的施工圖，底邊艙所帶的雙層底及雙殼舷側(cè)區(qū)域需提前預(yù)制，預(yù)制好后再翻身安裝斜殼板（這是目前很多船廠對(duì)于油船、散貨船雙層底的建造方法），即L25是沒有經(jīng)過焊前檢驗(yàn)就先行燒焊的。對(duì)于L25的裝配精度，CMP中沒有給出類似于普通十字接頭的誤差允許范圍，那么L25裝配過程中產(chǎn)生的誤差將全部轉(zhuǎn)化到斜殼板的裝配上。雖然從理論上講，在用卡板確定好斜殼板的安裝角度后，還需要測量其內(nèi)皮的延長線頂端距100 mm檢查線長度L，但實(shí)際建造過程中存在以下問題：第一，斜殼板內(nèi)皮的延長線頂端（即其與內(nèi)底板內(nèi)皮的交線）如何能夠保證準(zhǔn)確地堪劃？由于這不是預(yù)制時(shí)堪劃好的線，交由不同的施工隊(duì)在安裝好斜殼板后堪劃將存在很大的隨意性；第二，由于分段的預(yù)制、翻身、焊接，內(nèi)底上皮的100 mm檢驗(yàn)線有時(shí)很難清晰完整地保存以供檢驗(yàn)；第三，即使100 mm檢驗(yàn)線得以清晰完整地保存，L能夠得到準(zhǔn)確的測量，但如果測量誤差大于允許范圍，此時(shí)L25已經(jīng)燒焊要調(diào)整也變得非常困難。

為此，解決的方法如下：第一，改變分段的裝配焊接順序，將L25縱桁在預(yù)制時(shí)僅進(jìn)行定位焊，翻身裝好斜殼板在進(jìn)行CM節(jié)點(diǎn)焊前檢驗(yàn)后再進(jìn)行燒焊。但是這樣操作使L25與內(nèi)底板之間將變成仰焊，既增多了一道工序又增加了現(xiàn)場施工難度，并不可??；第二，在預(yù)制階段裝配L25縱桁時(shí)，驗(yàn)船師就已對(duì)100 mm檢驗(yàn)線進(jìn)行檢驗(yàn)，嚴(yán)格保證其裝配精度，誤差允許范圍與L的允許范圍一致。但這樣對(duì)于船檢和船廠來說都多了一道報(bào)驗(yàn)程序，增加了彼此的人力成本和時(shí)間成本。

總得來講，這是該CMP批準(zhǔn)檢驗(yàn)方式中的一個(gè)先天性問題，只能靠驗(yàn)船師增加巡檢、提升船廠的裝配質(zhì)量來控制。

3 CCS與LR在CM節(jié)點(diǎn)檢驗(yàn)上的比較

3.1 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的設(shè)定

從CM節(jié)點(diǎn)數(shù)量上講，無論是本文講到的雙殼油輪還是諸如散貨船、箱船，LR的CM節(jié)點(diǎn)數(shù)量均少于CCS的設(shè)定，并且LR所有的CM節(jié)點(diǎn)均為結(jié)構(gòu)對(duì)中點(diǎn)，不存在“重要結(jié)構(gòu)趾端的外形尺寸”這類節(jié)點(diǎn)。筆者認(rèn)為，作為VLCC的高應(yīng)力區(qū)，舭部分段NO.40水平桁CM030、CM031兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)置是CCS油輪CM節(jié)點(diǎn)的一大亮點(diǎn)。

3.2 對(duì)于十字接頭CM節(jié)點(diǎn)的檢驗(yàn)

對(duì)于正十字接頭的CM節(jié)點(diǎn)，以DET.1為例來比較CCS與LR的在這方面的要求區(qū)別：CCS《指南》中并未明確規(guī)定對(duì)中方式，換言之船廠可以在有效控制精度、滿足公差標(biāo)準(zhǔn)的情況下自主選擇工藝（中線或者邊線對(duì)齊）。但無論現(xiàn)場采取何種對(duì)齊方式，最終的精度控制還是基于中線對(duì)中。

以DET.1為例，上文已提及船廠采用中線對(duì)齊會(huì)很麻煩，那么可以在現(xiàn)場施工時(shí)選擇邊線對(duì)齊。上文提及的船廠強(qiáng)行將結(jié)構(gòu)進(jìn)行二次裝配矯正，實(shí)際上是對(duì)CCS《指南》精神的誤解，完全沒有必要。

當(dāng)然，邊線對(duì)齊后產(chǎn)生了中線偏差為a=1/2（t2-t3）=4mm。由于tmin/3=5.67 mm，a<5 mm5 mm時(shí)，此時(shí)按照CCS《指南》的要求船廠只能采用中線對(duì)齊，那么上文中提及的問題還是無法解決。

與CCS不同的是，LR將節(jié)點(diǎn)明確分為普通節(jié)點(diǎn)和重要節(jié)點(diǎn)。全船重要節(jié)點(diǎn)很少，主要是三線對(duì)中接頭和斜十字接頭，而正十字接頭大都屬于普通節(jié)點(diǎn)。對(duì)于后者，LR認(rèn)為可以允許采用邊線對(duì)齊的方式，即直接測量結(jié)構(gòu)邊線對(duì)齊后產(chǎn)生的誤差，這和CCS允許邊線對(duì)齊但精度監(jiān)控依然以中線為基準(zhǔn)的要求本質(zhì)上是完全不同的。很顯然，按照LR的要求，DET.1作為普通CM節(jié)點(diǎn)其對(duì)中問題將得到解決。

采取不同的對(duì)中方式和焊接接頭，應(yīng)力的傳遞方式是不一樣的。毫無疑問，中線對(duì)中的方式可以最大程度地減少接頭在力傳遞過程中的應(yīng)力集中，提高疲勞強(qiáng)度。如果需要對(duì)中的兩個(gè)結(jié)構(gòu)板厚差過大，那么中線對(duì)中仍然是對(duì)于船舶裝配和焊接質(zhì)量更有效的保障。

另外，LR的100 mm檢驗(yàn)線法通常只針對(duì)正十字接頭，對(duì)于斜十字接頭考慮到a1值的測量比較麻煩，無法用一根鋼尺直接讀取，所以更多的是制作卡板并結(jié)合鋼尺來檢驗(yàn)測量。實(shí)際上從斜十字接頭的精度裝配要求可以看到，斜十字接頭也是一種三線對(duì)中形式，相比正十字接頭，它本質(zhì)上更接近斜殼板三心對(duì)位節(jié)點(diǎn)，采用卡板法是更為方便。當(dāng)然，船廠需要制作大量卡板，成本也會(huì)更高。

4 結(jié)語

對(duì)于大型油輪來說，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的裝配和焊接水平堪稱其建造質(zhì)量的決定性因素。目前各船級(jí)社在這方面的檢驗(yàn)要求并不一致。加深對(duì)這方面的實(shí)踐與探討，有助于驗(yàn)船師更好地對(duì)船舶建造質(zhì)量把關(guān)。

參考文獻(xiàn)

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