船體分段建造工藝精度控制要點分析

匡 倩

（舟山中遠海運重工有限公司，浙江舟山 316131）

0 引言

近年來，我國造船業發展迅速，為促進航運業發展提供了有力支撐。造船精度不僅關系到船舶的整體建造質量，還對造船業和世界航運業的發展具有重要影響。在現代交通運輸業和造船業競爭日益激烈的背景下，對造船精度控制技術的分析和研究成為關鍵。提高船舶制造的精度控制水平，才能確保船舶制造質量充分滿足船舶運輸的需求。對此，船舶制造企業必須提高對精度控制的重視程度，加強對先進制造工藝與科學測量體系的應用水平，提高船舶制造的整體控制效益。提高船體分段建造工藝的精度是提高造船質量的重要保證，本文對造船精度控制方法的發展歷程進行闡述，并對各種造船精度控制技術進行深入研究。

1 船體分段建造的發展

1.1 船舶建造的特點

船舶建造是一個復雜的系統工程。船舶分段建造包括鋼材預處理、數控切割、加工、小組立、中組立和大組立等多道工序。待分段成型后，還需要進行最后的精度測量。在進行船體分段建造時，需根據吊車能力和船舶的結構特征劃分分段并確定制作流程。由于船舶結構的復雜性，部分零件需進行熱處理、冷加工和焊接，這會帶來一定的尺寸誤差、結構誤差和形狀誤差等，導致船舶精度的控制難度增加。

1.2 發展情況

造船精度是我國船企控制的重點，大多數船企以船體的有效組織和控制為目標，控制零件的精度，進而提高造船質量。一些發達國家對造船廠的檢驗程序較為嚴格，不僅需要在生產前檢查零件的規格，還要在生產后檢查精度，確保品質滿足要求。

1.3 重要意義

根據相關調研數據，目前大多數中國造船企業非常重視船體建造的精度控制技術。這些企業以船體分段建造精度為控制目標，通過精度控制技術和適當的建造工藝實現對不同部件的控制。此外，一部分中國造船企業還會學習國外先進造船技術和精度控制技術，在造船過程中進行更加全面的檢查和驗證，以保證船舶建造的安全性、可靠性和合理性。

研究精度控制技術，分析船舶建造過程中各鋼板的使用誤差和熱變形，可有效節省造船的物力和財力，降低勞動生產率，提高造船質量。加強對船舶精密控制技術的研究和應用，將船舶建造過程中產生的誤差控制在要求范圍內，確保船舶性能達到預期效果，提高船舶安全性。

將精度控制技術應用于船舶建造，可有效提高船舶的生產質量，減少操作過程中的差錯和誤差，保證船上旅客和貨物的安全，提高船舶運行效率，為船東實現價值，有助于提高我國造船業在國際造船市場上的競爭優勢。

2 船體分段建造技術分析

2.1 胎架制造

胎架不僅是精密施工的基礎，還是船舶分段建造的基礎，不僅給船舶建造帶來極大的便利，也在保障船舶建造精度方面作出重要貢獻。胎架中幾毫米的誤差往往會導致分段產生十幾毫米或幾十毫米的誤差，特別體現在艏艉線型變化較大的分段中。胎架需具備足夠的強度、穩定性和連通性，胎架模板的尺寸要精確。

曲面分段在胎架上的裝配精度直接影響到船舶建造的質量和精度，胎架面應與分段上胎的部分相貼合，分段成型后外板要保持光順，后期分段合龍時對接板縫應平順一致。制作胎架時應該根據上胎分段或分片的質量大小進行相應調整，必須能提供足夠的支撐，防止分段在建造過程中發生變形或走方。確保分段片體進入胎架的準確性，可保證胎架施工的安全性，減少后續裝配過程中分段結構的偏差，提高施工效率，對提高分段乃至全船的質量和效率都有重要作用。

2.2 增加補償量和余量

傳統造船業采用增加補償量和余量的方法來實現船舶建造的完整性，并得到了廣泛的發展與應用。船體構件經下料、冷熱加工、裝配、焊接和火工矯正等工序后，理論尺寸會發生變化（一般為縮?。?，因而在下料時需要構件加放一定的裕度，即余量。船體構件在焊接等施工過程中會產生收縮變形，造成尺寸變短，故在下料時需要加放一定的增量，即補償量。

余量/補償量可分為加工余量/補償量、裝配余量/補償量和焊接余量/補償量。余量和補償量的區別在于：余量加放的量值偏大，而補償量加放的量值較小且接近于收縮變形值。補償量所加放的量值，能逐一抵償構件在各工藝階段的累計收縮值，使其加工制作完畢后，基本尺寸能夠控制在精度范圍內。余量在一定工藝階段應修整切除，而補償量無須切除；余量加放工藝簡單，而補償量加放難度高且復雜，必須依靠經驗公式進行計算。

2.3 劃線環節

在分段制造建造階段，先拼板，后劃線。劃線時，需要考慮焊接收縮量、補償量及余量，保證結構在焊接后達到理論尺寸，符合報驗標準。拼板、小組立、中組立、大組立、總組及搭載等階段均含有劃線步驟，目的在于控制船舶的建造精度。在分段設計階段通常需要設計檢驗線、合龍縫對合線和100 mm Mark線等，這些線是保證造船精度的重要部分。工人需要在完成一道工序后進行報驗，報驗合格后方能進入下道工序，否則需要返修，直至合格為止。檢驗線和合龍縫對合線需要敲制洋沖點，以便于后續劃線工作。

2.4 構件焊接

船舶各部件的焊接工藝是一項關鍵技術。良好的焊接工藝可有效減少后期返工時間、提高成品質量、提高工作效率。為保證焊接作業的質量、控制焊后殘余應力，船舶各部分需要按特定的順序進行焊接，使構件滿足強度要求。焊接前可由相關人員進行變形和殘余應力的數值仿真和物理試驗，針對焊接殘余應力高的部位提出具體的解決方案，并提醒現場人員在監督過程中提供這些數據。

2.5 精度控制

在船舶建造精度管理中最重要的步驟是提前預算出船舶建造不同過程對應的標準差。一般情況下，船舶建造精度控制包括4部分：1）零件加工、下料階段的精度控制。主要包括數控零件切割精度控制、數控板材四周100 mm檢驗線劃制、型材加工尺寸精度控制等。2）部件裝配、拼板階段的精度控制。主要包括兩面成型自動焊（Flux Copper Backing，FCB）拼板的外形尺寸控制、自動焊拼板的外形尺寸控制以及部件子材裝配的精度控制。3）分段制造階段的精度控制。主要包括胎架制造精度控制、鋪板及劃線精度控制、分段外形尺寸精度控制、分段外形方正度控制、舷側小分段的合龍定位尺寸控制等。4）船塢搭載階段的精度控制。主要包括分段總組尺寸精度控制、船塢搭載尺寸精度控制、船體主尺度控制、船體基線精度控制、軸系和舵系定位精度控制、主機機座面板的精度控制、船艙寬度和長度的精度控制、艙口圍板的精度控制等。

3 船體分段運輸

在制造完成后，需要對分段進行運輸，包含分段的吊運和水平運輸。分段的吊運需注意以下6點：1）檢查是否做好必要的加強工作；2）根據分段的質量、形狀和尺寸確定具體的吊運方法；3）檢查吊具的規格和品質是否滿足要求；4）檢查分段與胎架之間是否完全割離；5）檢查吊環焊接是否牢靠、吊環位置是否合理、吊環強度是否滿足要求；6）鋼絲繩與鋼板邊緣處應墊以方木、半圓管或角鋼以防變形和鋼絲繩斷裂。分段應擱置在楞木上，對于形狀復雜、剛性較差的平面分段，擱置位置應使其受力均勻，以防變形。若分段在吊裝后產生變形，必須及時消除，以滿足船舶建造的精度要求。散貨船典型的下舷側分段吊運示意圖見圖1。

圖1 散貨船典型的下舷側分段吊運示意圖

分段的水平運輸需注意以下4點：1）確保分段可吊入/吊出船舶；2）根據分段的尺寸確定合適的放置方法；3）確保分段的尺寸可滿足陸路運輸馬路寬度的要求；4）在分段運輸前應在分段下劃好墊塊的位置，墊塊應布置在強力構件下方。散貨船典型的上舷側水平運輸示意圖見圖2。

圖2 散貨船典型的上舷側水平運輸示意圖

4 結論

精度的控制在船舶建造中起著重要的作用，造船精度不僅關系到船舶的整體建造質量，還對造船業和世界航運業的發展具有重要影響。提高造船精度可確保安全生產、提高產品質量、降低生產成本。本文闡述了造船精度控制方法的發展歷程，深入分析了各種造船精度控制技術。船舶建造過程中要做好每一個環節，減少累積誤差，才能有效實現精度控制。