陳大為，姚道江

(揚(yáng)州中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225200)

0 引言

目前,常見(jiàn)的LNG船薄膜型圍護(hù)系統(tǒng)有MARK III和NO96兩種形式，其中：MARK III型薄膜艙由于其內(nèi)部空間利用率高、隔熱效果好等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越多的船東青睞。國(guó)內(nèi)MARK III型圍護(hù)系統(tǒng)建造尚處于起步階段，相關(guān)研究需從模擬艙建造開(kāi)始，而實(shí)船建造中考慮到工作量及生產(chǎn)周期因素，很多模擬艙建造中的手動(dòng)操作必須由自動(dòng)設(shè)備替代，以提高建造質(zhì)量和效率。這些設(shè)備價(jià)格高昂、運(yùn)輸周期長(zhǎng)、維護(hù)要求高，在實(shí)船建造前需對(duì)其進(jìn)行充分的調(diào)研。由于國(guó)內(nèi)MARK III型薄膜艙實(shí)船建造項(xiàng)目很少，目前國(guó)內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)資料僅對(duì)NO96型薄膜艙的建造設(shè)備進(jìn)行相關(guān)研究[1]。

本文首先以法國(guó)GTT公司的MARK III維護(hù)系統(tǒng)安裝手冊(cè)相關(guān)內(nèi)容為基礎(chǔ)，將收集整理的各設(shè)備廠商資料及實(shí)地調(diào)研的相關(guān)信息加以補(bǔ)充；然后根據(jù)模擬艙的建造流程和實(shí)際需求，對(duì)主要專用設(shè)備進(jìn)行研究，分析實(shí)船薄膜艙建造過(guò)程中各階段所需設(shè)備的類型、數(shù)量及其功能和操作要點(diǎn)。

1 MARK III型薄膜艙圍護(hù)系統(tǒng)建造步驟

薄膜艙結(jié)構(gòu)油漆完工后開(kāi)始建造MARK III型圍護(hù)系統(tǒng)，主要建造步驟為：腳手架搭設(shè)→貨艙平整度及油漆檢測(cè)→劃線和螺柱焊接→木墊片安裝→樹(shù)脂涂布→絕緣板安裝→間隙填充→FSB粘連→次層空間密性試驗(yàn)→TBP EOB安裝→主屏壁劃線→不銹鋼波紋板裝焊→主層空間密性試驗(yàn)。本文主要討論從平整度及油漆檢測(cè)到不銹鋼波紋板裝焊過(guò)程中使用的主要專用設(shè)備。

2 圍護(hù)系統(tǒng)建造主要專用設(shè)備概述

2.1 劃線及螺柱焊接主要專用設(shè)備

2.1.1 樹(shù)脂拉力試驗(yàn)裝置

使用階段：鋼結(jié)構(gòu)油漆完工，螺柱劃線前。

功能簡(jiǎn)介：①底漆或涂層拉力試驗(yàn)測(cè)試底漆或涂層與船體的粘合強(qiáng)度，垂直面和頂面每200 m2至少做1次試驗(yàn)，下斜面和底部每200 m2至少做5次試驗(yàn)；②樹(shù)脂拉力試驗(yàn)測(cè)試涂層與船體及樹(shù)脂與涂層的粘合強(qiáng)度，試驗(yàn)區(qū)域及次數(shù)根據(jù)廠家建議實(shí)施。

2.1.2 激光旋轉(zhuǎn)跟蹤儀

使用階段：艙壁平整度檢測(cè)及劃線。

功能簡(jiǎn)介：激光旋轉(zhuǎn)儀是一種便攜式高精度三維坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，其測(cè)量范圍可達(dá)55 m。該儀器使用2個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器和1個(gè)激光距離測(cè)量系統(tǒng)，以跟蹤和測(cè)量反射器目標(biāo)的位置，可用于劃線作業(yè)；也可旋轉(zhuǎn)頭部產(chǎn)生一個(gè)理想的“激光平面”，通過(guò)電子圖像接收儀測(cè)量激光平面與內(nèi)殼間的距離，從而測(cè)量艙壁平整度[2]。

2.1.3 螺柱焊接裝置

使用階段：螺柱焊接。

功能簡(jiǎn)介：將小螺柱焊接在鋼板上，需打磨掉焊接區(qū)域底漆并使用模板焊接，焊接外觀要求焊接咬邊≤0.5 mm，并通過(guò)相應(yīng)測(cè)試，不允許有缺陷。

2.1.4 螺柱拉力儀

使用階段：螺柱焊接測(cè)試。

功能簡(jiǎn)介：①在螺柱焊接前對(duì)測(cè)試板上的螺柱進(jìn)行拉力試驗(yàn)，拉力載荷為8 kN；②螺柱焊接過(guò)程中隨機(jī)抽檢測(cè)試及更換缺陷螺柱后的額外測(cè)試，由液壓油泵和拉力頭組成裝置，配有壓力表，壓力表需要定期校驗(yàn)，保證精度。

2.2 絕緣模塊安裝主要專用設(shè)備

2.2.1 樹(shù)脂涂布機(jī)

使用階段：絕緣板安裝。

功能簡(jiǎn)介：樹(shù)脂機(jī)由三軸沉降臺(tái)和泵送裝置組成(2個(gè)泵送滾筒，1個(gè)混合加藥泵混合硬化劑和樹(shù)脂)，其作用是把樹(shù)脂劑和硬化劑按照一定的比例混合，形成混合樹(shù)脂，并根據(jù)設(shè)備的穩(wěn)定性和操控性要求，準(zhǔn)確、均勻、快速地完成絕緣模塊的樹(shù)脂涂布，以保證樹(shù)脂條的混合狀態(tài)、硬度指標(biāo)、橫截面積及涂布位置。

2.2.2 專用安裝機(jī)械手

使用階段：絕緣板安裝。

功能簡(jiǎn)介：機(jī)械手是用于模塊安裝的輔助機(jī)械設(shè)備。由于MARK Ⅲ的絕緣模塊體積和重量都較大，安裝時(shí)必須使用輔助設(shè)備以代替人力。使用配套的電動(dòng)叉車，機(jī)械手可以方便地將絕緣模塊從樹(shù)脂涂膠機(jī)運(yùn)輸?shù)綑C(jī)械手上，并完成固定；機(jī)械手帶有多維度伸縮和調(diào)節(jié)功能，可以克服腳手和艙壁的不平整帶來(lái)的安裝問(wèn)題，最大限度地保證安裝精度和效率，安全地將模塊放置安裝到位；機(jī)械手主要用于頂面和上斜面的安裝。

2.2.3 專用絞車

使用階段：絕緣板安裝。

功能簡(jiǎn)介：絞車是模塊安裝的另一種輔助機(jī)械設(shè)備，用于設(shè)備所在位置下方模塊的安裝；主要用于垂直面艙壁、下斜面和底面；使用配套的電動(dòng)叉車和吊裝工裝，可以方便地實(shí)現(xiàn)吊裝、安裝等功能。

2.2.4 切割設(shè)備

使用階段：絕緣板安裝。

功能簡(jiǎn)介：切割設(shè)備包括切割、鋸、開(kāi)槽等電動(dòng)工具，用于絕緣板之間間隙填料的切割加工，確保間隙填充完整；絕緣板的長(zhǎng)度方向和厚度方向都不能有間隙；絕緣板的高度方向與次屏蔽的安裝公差為0～5 mm。

2.3 粘連工作主要專用設(shè)備

2.3.1 手動(dòng)供膠機(jī)

使用階段：FSB手動(dòng)粘連。

功能簡(jiǎn)介：可以按照要求配比樹(shù)脂和硬化劑并保證膠合質(zhì)量，用于角區(qū)FSB粘連時(shí)的膠水手工涂布；另外，混合膠水暴露在空氣中會(huì)快速硬化，因此設(shè)備的密封性和穩(wěn)定性要求極高。

2.3.2 自動(dòng)粘連機(jī)

使用階段：FSB自動(dòng)粘連。

功能簡(jiǎn)介：①提供混合膠水的膠合單元；②提供粘連期間FSB的處理和輸送單元；③提供粘連接頭的加熱和加壓?jiǎn)卧虎芴峁?qū)動(dòng)機(jī)器的發(fā)動(dòng)機(jī)單元；⑤控制所有參數(shù)的限制；⑥可用于絕緣板間的FSB自動(dòng)粘連，一次性完成膠水混合、次屏蔽鋪設(shè)、加熱加壓等操作。

2.3.3 熱壓控制系統(tǒng)

使用階段：FSB粘連膠水固化。

功能簡(jiǎn)介：熱壓控制系統(tǒng)的作用是對(duì)手工粘連的次屏蔽加熱加壓并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)保證次屏蔽粘連質(zhì)量、縮短粘連周期有著極其重要的意義；配合熱壓板工裝使用，使用過(guò)程中必須保證不間斷電源和壓縮空氣，同時(shí)定期進(jìn)行設(shè)備有效計(jì)量，避免測(cè)量誤差造成的系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。

2.3.4 TBP自動(dòng)涂膠機(jī)及自動(dòng)供膠機(jī)

使用階段：頂橋板安裝。

功能簡(jiǎn)介：TBP涂膠機(jī)是主層TBP安裝的主要設(shè)備，用自動(dòng)供膠機(jī)將環(huán)氧膠水和硬化劑按一定比例混合，形成混合膠水，配合自動(dòng)滾動(dòng)的涂布平臺(tái)，并根據(jù)設(shè)備的穩(wěn)定性和操控性要求，準(zhǔn)確、均勻、快速地完成頂橋板的樹(shù)脂涂布，以保證樹(shù)脂條的混合狀態(tài)、硬度指標(biāo)、橫截面積及涂布位置。

2.4 波紋板裝焊工作所需工裝及設(shè)備

2.4.1 氣動(dòng)千斤頂

使用階段：波紋板安裝。

功能簡(jiǎn)介：用于配合波紋板鉗夾使用，使工裝件可以更有力地固定波紋板。

2.4.2 手工TIG焊機(jī)

使用階段：不銹鋼件焊接。

功能簡(jiǎn)介：手工TIG焊機(jī)是不銹鋼件焊接的常見(jiàn)設(shè)備，主要用來(lái)完成MARK Ⅲ圍護(hù)系統(tǒng)的波紋板邊角區(qū)域的手工焊和修補(bǔ)，以及其他不銹鋼件的手工焊等。

2.4.3 波紋板自動(dòng)焊機(jī)

使用階段：波紋板焊接。

功能簡(jiǎn)介：波紋板自動(dòng)焊機(jī)是波紋板焊接的重要設(shè)備，其作用是代替手工焊，快速、高效、高質(zhì)量地完成波紋板焊接。

3 關(guān)鍵設(shè)備的操作及管理

3.1 樹(shù)脂涂布機(jī)

(1)樹(shù)脂涂布機(jī)工作前需按運(yùn)行測(cè)試表進(jìn)行運(yùn)行測(cè)試和涂布測(cè)試，具體測(cè)試參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 樹(shù)脂機(jī)運(yùn)行測(cè)試表

(2)樹(shù)脂涂布工作對(duì)運(yùn)行環(huán)境的溫度及濕度有嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)，具體參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 溫度/濕度控制表

(3)不同區(qū)域的樹(shù)脂條涂布范圍、間隔及寬度也有不同要求。

(4)樹(shù)脂機(jī)需要進(jìn)行日常的檢測(cè)維護(hù)，具體檢測(cè)要求見(jiàn)表3。

3.2 熱壓板系統(tǒng)

FSB粘連使用熱壓板系統(tǒng)的溫度一般控制在60 ℃，加熱時(shí)長(zhǎng)為4 h，熱壓系統(tǒng)氣囊的壓力要求為0.03 MPa?？刂葡到y(tǒng)的操作要求如下：

(1)動(dòng)作順序：①主電源連接；②主電源ON；③打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)ON，紅色指示燈閃爍且蜂鳴器鳴叫；④按通道連接熱墊(確認(rèn)插座方向)，熱墊當(dāng)前溫度顯示；⑤打開(kāi)連接熱墊通道的電源ON，未連接的通道保持OFF狀態(tài)；⑥連接熱墊的通道動(dòng)作由OFF→ON變更(觸摸屏畫(huà)面反轉(zhuǎn))；⑦如正常，綠色指示燈閃爍。

(2)結(jié)束順序：按動(dòng)作順序的逆順序進(jìn)行。

3.3 自動(dòng)粘連機(jī)(ABM)

自動(dòng)粘連機(jī)主要由主框架、行進(jìn)單元、加熱器、主輔控制箱等組成，可應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)平面區(qū)域和邊緣可變區(qū)域的自動(dòng)粘連，通過(guò)切換分配器模式及更換部分配件的規(guī)格來(lái)實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域FSB的粘連。

(1)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域FSB的寬度為250 mm，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量更改FSB的寬度。

(2)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)更換ABM的滾輪位置/FBS導(dǎo)軌/ FBS供給支架。

ABM的日常操作在控制面板進(jìn)行，通過(guò)滾輪在絕緣板間隙內(nèi)行走。當(dāng)行走在標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域絕緣板上時(shí)無(wú)需安裝導(dǎo)軌；當(dāng)通過(guò)絕緣板間隙交叉區(qū)域時(shí)需在機(jī)器運(yùn)行之前安裝臨時(shí)工裝進(jìn)行搭橋。

3.4 波紋板自動(dòng)焊機(jī)

波紋板自動(dòng)焊機(jī)主要由機(jī)械手、主控制箱、移動(dòng)組件夾具、導(dǎo)軌、通用夾鉗、日常測(cè)試夾具、電纜和軟管、無(wú)線遙控器等部件組成。設(shè)備采用等離子焊接或氬弧焊進(jìn)行不銹鋼重疊焊，焊機(jī)在焊接導(dǎo)軌上通過(guò)齒條和小齒輪驅(qū)動(dòng)行進(jìn)，其焊接速度約為100～400 mm/min。使用時(shí)，先將焊接導(dǎo)軌裝在波紋板的焊縫位置，在安裝焊機(jī)頭后，操作遙控器可以實(shí)現(xiàn)機(jī)頭的微調(diào)，以達(dá)到良好的焊接質(zhì)量。自動(dòng)焊機(jī)在實(shí)船上使用前，需要經(jīng)過(guò)相應(yīng)的焊接工藝評(píng)定，操作人員需要取得對(duì)應(yīng)的焊工證書(shū)。

4 結(jié)論

(1)目前國(guó)內(nèi)MARK III型圍護(hù)系統(tǒng)模擬艙建造中的手動(dòng)操作必須由自動(dòng)設(shè)備替代，以提高建造質(zhì)量和效率。國(guó)內(nèi)船廠在實(shí)船建造前需充分調(diào)研，合理配置，得出最優(yōu)的采購(gòu)或租賃需求。

(2)通過(guò)本文的歸納整理及關(guān)鍵設(shè)備的詳細(xì)描述，可提升業(yè)內(nèi)對(duì)圍護(hù)系統(tǒng)建造專用設(shè)備的認(rèn)知能力，也希望能為承建LNG項(xiàng)目的國(guó)內(nèi)船廠提供一定的參考依據(jù)。