顧文捷，袁圣濤，欒建春，高書清

（1.泰州口岸船舶有限公司，江蘇泰州 225321；2.泰州海清船舶科技有限公司，江蘇泰州 225300）

0 引言

以17 500 t化學品船船為例，該船是泰州口岸船舶有限公司的首制船，是業(yè)界具有高科技、高附加值、高標準特點的出口船舶。在建造過程中遇到了修改項目多、對外報驗困難等諸多問題，生產(chǎn)施工進度緩慢，特別是機艙分段的線型比較復雜，對型材加工質(zhì)量帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)?；鸸ぐ嘟M負責船體肋骨線型的加工，施工中遇到了球扁鋼球頭因曲度大、增厚不均、有折角狀缺陷、平面扭曲、邊緣不光順以及流水孔二次切割產(chǎn)生新的變形等技術(shù)難題。在進行拉線檢驗時，誤差多處達到了20 m m，這與規(guī)范的精度標準10 m內(nèi)允許±2 mm誤差相差甚遠。本文從型材加工數(shù)據(jù)、原材料到加工方法，逐一加以調(diào)查分析研究，最終找到缺陷原因，并提出改進措施。

1 曲面型材加工數(shù)據(jù)的調(diào)查

曲面骨材加工的逆直線數(shù)據(jù)是利用 TRIBON系統(tǒng)曲面建模模塊生成的，其中每個型材的逆直線數(shù)據(jù)會疊加到每根型材的加工圖中。圖1為曲面骨材加工的逆直線數(shù)據(jù)圖，即型材加工圖[1]。

圖1 型材加工圖

曲面型材的加工間距跟曲面板材的加工數(shù)據(jù)間距缺省值均為200 m m，間距定義與曲面板加工間距類似，對于邊緣不足200 mm的測量點可以通過TRIBON系統(tǒng)里面對應(yīng)的缺省文件 BENDTEMP L.IP自定義間距，在該文件中有如下3個重要的設(shè)定語句：

1）FLEXIBLE_TEMPLATES,T YPE2,DISTA NCE,200,LENGTHS

該語句的含義為采用肋骨面活絡(luò)樣板，DISTANCE等于樣板曲線測量點的距離為200 mm，可以將該語句中的200 mm修改為需要的邊緣控制值。

2）EDGE _TEMPLATE,50

該語句的含義為設(shè)定邊緣端縫的樣板距鄰近肋骨線的最小距離為50 mm，小于此值時鄰近的邊緣線不設(shè)樣板。

3）MINHE IGHTOFTEMPLATE,600

該語句意為樣板中點到基準線的距離的缺省值為600 m m。通過類似的設(shè)置，每塊外板和每根型材的加工信息都一目了然，保證曲面鋼材和型材加工數(shù)據(jù)的精確度。

經(jīng)檢查型材逆直線加工數(shù)據(jù)沒有問題。

2 原型材驗收規(guī)范調(diào)查

為了在加工中及時查找加工缺陷和弄清質(zhì)量是否達標等問題，對原型鋼的尺寸允許偏差和標志進行調(diào)查。

2.1 型鋼偏差調(diào)查

表1為角鋼尺寸垂直度和直線度公差表。根據(jù)表1的要求，先對原型材進行現(xiàn)場調(diào)查和檢驗。經(jīng)檢查核對，偏差值都在公差范圍內(nèi)，原材料都為合格。

表1 角鋼尺寸垂直度和直線度公差調(diào)查表

2.2 型鋼的標志調(diào)查

根據(jù)型鋼標識的要求，每一型鋼件上都應(yīng)標有爐罐號截面尺寸長度和軋機名稱標記。最大橫截面尺寸大于150 mm應(yīng)標志生產(chǎn)廠的名稱、品牌和商標，同時應(yīng)在整個長度上間隔式以突起的字母表示。另外，型鋼還應(yīng)標有ASTM標準號和等級，在每個軋件上打標記，如果成捆就用一個標簽掛在捆上。對于最大截面尺寸不大于150 mm的小型型鋼，可用捆的形式裝運。每一吊或捆應(yīng)打標記或掛標簽表示出標志資料。每件型鋼應(yīng)用指定的顏色在剪切端或橫跨1個凸緣的軋制面靠近剪切端標志出相應(yīng)的ASTM標準號和級別給出的顏色標志，彩色標志應(yīng)能區(qū)別而且具有清楚可視的足夠大的尺寸。經(jīng)調(diào)查，所用型鋼是批量進貨的，使用統(tǒng)一的標簽，標志的型鋼沒有問題。

3 型材加工缺陷調(diào)查

為了在加工中及時查找加工缺陷、弄清質(zhì)量是否達標等問題，組織技術(shù)、質(zhì)檢人員進行現(xiàn)場調(diào)查和檢驗，對已加工好的一部分無孔肋骨進行檢驗統(tǒng)計，存在質(zhì)量缺陷主要問題有以下幾點：

1）根據(jù)公司精度控制文件“型材彎曲加工檢驗表”的要求[1]，肋骨線型誤差應(yīng)≤2 mm；機艙分段為無孔肋骨，共檢查13根，其中只有5根合格。在后續(xù)開工的尾部分段，流水孔經(jīng)拉線檢驗誤差超過20 mm，全部不合格。

2）型鋼球頭彎曲增厚，折角狀缺陷明顯，整體有扭曲，沒有達到檢驗要求。

3）班組自定的肋骨平整度標準規(guī)定誤差應(yīng)≤3 mm，只有9根合格。

4）加工過程中有邊緣波浪狀缺陷的有21根。

根據(jù)缺陷統(tǒng)計，分析肋骨成型質(zhì)量不達標、有缺陷的情況見表2。

表2 缺陷情況統(tǒng)計表

通過現(xiàn)場調(diào)查，從統(tǒng)計的圖表可以看出以下 2項為主要質(zhì)量問題，需全部重新返工修正。1）在機艙分段檢驗的13根肋骨中，直線度超差的有8根，球頭折角缺陷的有6根，這2項共占了總數(shù)的56%；2）尾部分段共有肋骨23根，加工后對流水孔切割產(chǎn)生變形，平均每根線型超差大于20 mm，見圖2，這些都必須全部重新返工修正。

圖2 加工后有孔肋骨檢驗圖

4 目標設(shè)定

通過現(xiàn)場調(diào)查和對主要質(zhì)量問題分析討論后，確定了以下目標[2-4]：

1）17 500 t化學品船在建分段無孔肋骨加工后的直線精度合格率必須達到 95%以上，平面平整，邊緣光順無明顯缺陷產(chǎn)生，球頭無明顯折角狀缺陷，增厚均勻。

2）目標可行性分析。通過對機艙無孔肋骨第一批次抽查13根肋骨的檢驗合格率只有38.5%。不合格的原因主要在于直線精度超差球頭折角狀缺陷和平面扭曲。針對這2個問題，根據(jù)設(shè)定的目標，采取可行性措施，合格率可提升至到96.5%，實現(xiàn)了設(shè)定的95%的合格率目標。

5 原因分析

對船體肋骨加工精度不達標、成型質(zhì)量差的影響因素[1]進行分析和討論，相關(guān)分析表見表3和表4。

表3 精度不達標分析表

表4 成型質(zhì)量差分析表

6 對策實施

6.1 對實操人員進行培訓

針對17 500 t化學品船肋骨加工操作人員未接受工藝紀律、檢驗標準培訓的情況，組成研究小組討論制訂了嚴密的培訓計劃。建造工藝紀律和質(zhì)量檢驗要求的內(nèi)容主要包括該船的建造背景和檢驗標準。針對在首制分段中遇到的報驗難、改樣多等問題以及加工的肋骨應(yīng)達到怎樣的水準提出了具體要求。指出目前在加工中存在的問題，分析問題產(chǎn)生的原因，組織學習討論，自找原因，提出建議。通過3次培訓使受訓人員對工藝紀律、質(zhì)量檢驗標準有了深刻的認識，達到了重視產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量意識的目的。

通過有經(jīng)驗的技術(shù)人員現(xiàn)場指導和實操演示，使受訓人員對操作方法有新的認識，正確認識到只有不斷探索學習操作方法，才能適應(yīng)高技術(shù)含量船舶建造的要求。通過強化訓練，收到了預期的效果，為適應(yīng)曲率變化大的零件加工打下扎實的基礎(chǔ)。

6.2 改變工序，先割孔后加工

由于型材流水孔比較多，先加工后割孔不容易控制孔的定位和定型尺寸。為解決這一問題，相關(guān)工序改變?yōu)椋涸谛筒南铝虾?，先割孔，后加工。即把流水孔全部割好，不再留有?nèi)部支撐物，見圖3。

圖3 下料后先割孔示意圖

為了防止流水孔發(fā)生變形，采用了有孔部位避開受力支撐點的方式進行加工，見圖 4。加工后檢查流水孔完好，沒有產(chǎn)生變形，達到了預期效果。

圖4 型鋼加工受力示意圖

對尾部分段加工好的肋骨進行拉線檢驗，每根誤差都控制在±2 mm 以內(nèi)。經(jīng)質(zhì)檢部門專員檢驗，全部合格，先割后加工的施工工藝可以達到預期目的。

6.3 根據(jù)肋骨線型及流水孔的排列，制定合理進料間距

針對大曲度肋骨彎制時，球扁鋼球頭增厚不均，有折角狀缺陷不光順的問題，制定了2種改進方案：

1）縮小側(cè)壓與中壓間距，避免力矩過大在加大推力時，型鋼扭曲變形及間距過大易產(chǎn)生折角狀缺陷。

2）設(shè)定最佳進料間距，采用漸進式多點加工，以避免球頭增厚不均，解決線型不光順的難題[5]。

檢驗人員對肋骨進行了檢驗，認可了肋骨球頭線型的加工質(zhì)量，肯定了這次工藝的改進，本次改進達到了預期目標。

6.4 消除反向扭曲應(yīng)力

為了合理解決大曲度肋骨在加工之后所產(chǎn)生的扭曲達不到要求的問題，進行了專門的分析研究。對不同線型、不同規(guī)格的型鋼材料在彎制過程中產(chǎn)生不同應(yīng)力，決定自制不同規(guī)格的專用墊塊，將其使用在右側(cè)球頭下方，從而使球頭部位平面高于操作臺10 mm，當側(cè)壓下壓時，型鋼球頭由于墊塊下陷的作用會產(chǎn)生扭曲，利用人為造成的扭曲抵消加工時產(chǎn)生的扭曲，這種方法的關(guān)鍵是合理調(diào)節(jié)使正反扭曲力一致，從而達到加工平整的目的[5]。

通過以上方法，邊施工邊調(diào)節(jié)，加工出的肋骨平整光滑，有效解決了扭曲的難題。檢驗人員對加工的尾部分段的14根肋骨進行了檢驗，除有2根肋骨平整略超差3 mm以外，其他指標均已達到標準要求。

通過以上4項措施的實施，操作人員嚴格按要求施工。檢驗人員對尾部分段加工后的肋骨進行檢驗，并對活動前后做了統(tǒng)計，結(jié)果見圖 5。從圖 5中可以看出除了平整度及球頭增厚有局部超差外，主要指標都已達到允許的誤差范圍內(nèi)，合格率達到98%以上，標志著本次實施方案達到了預期目標。

圖5 活動前后合格率對比柱狀圖

7 結(jié)論

通過對17 500 t化學品船大曲度型材缺陷的調(diào)查、分析與改進，加工好的肋骨線型過渡光順，與加工好的船體外板相貼合，在保證船舶外形的光順美觀的同時，分段的建造精度也得到相應(yīng)的提高，整船的校驗合格率上升2%。