LNG船液貨艙區域分段平整度控制工藝1

張 翼，董 亮，王 朋

（1.上海東鼎鋼結構有限公司，上海 201913；2.上海船舶工藝研究所，上海 200032；3.上海江南長興造船有限責任公司，上海 201913）

0 引言

液貨艙是儲存液化天然氣（Liquefied Natural Gas，LNG）的核心載體[1-2]。為確保艙容穩定、維護系統安全，LNG 船在建造過程中對液貨艙結構面的平整度提出了更高的要求。對于一般結構面，3 m長度范圍內的允許最大變形為7 mm；而對于液貨艙結構面，3 m 長度范圍內的允許最大變形僅為4 mm。與傳統船舶建造要求相比，液貨艙對結構面的要求提升顯著[3-4]。

為確保液貨艙艙容穩定、提高液貨艙結構面的平整度，本文對分段平整度要求和分段建造流程進行闡述，并在此基礎上明確各個建造環節的平整度控制方法。

1 分段平整度要求

在液貨艙分段制造過程中，必須保證3 個方面的平整度：液貨艙面扶強材處的鋼板平整度、扶強材之間的鋼板平整度、沿對接焊縫的鋼板平整度。

1.1 液貨艙扶強材處的鋼板平整度

液貨艙扶強材處的鋼板平整度一般是指由多個扶強材構成的局部平面的平整度，可采用直尺（3 m 長）進行檢驗。液貨艙扶強材處的鋼板平整度檢驗示意圖見圖1。在檢驗時，應將直尺垂直于扶強材布置。在局部平面范圍內，板與直尺的間距Δd≤4.0 mm 即可滿足檢驗要求。

圖1 液貨艙扶強材處的鋼板平整度檢驗示意圖

1.2 扶強材之間的鋼板平整度

扶強材之間的鋼板平整度一般是指扶強材之間平面區域的平整度，可采用直尺（1 m 長）進行檢驗。扶強材之間的鋼板平整度檢驗示意圖見圖2。在檢驗時，應將直尺垂直于扶強材布置，橫跨2 道骨材，間距Δdf≤4.0 mm 即可滿足檢驗要求。

圖2 扶強材之間的鋼板平整度檢驗示意圖

1.3 沿對接焊縫的鋼板平整度

沿對接焊縫的鋼板平整度一般是指沿拼板對接縫兩側400 mm 范圍內鋼板的平整度，可采用0.8 m槽形尺進行檢驗。沿對接焊縫的鋼板平整度檢驗示意圖見圖3。最大凸出變形Δd1≤4.0 mm 且最大凹陷變形Δd2≤6.0 mm 即可滿足檢驗要求。

圖3 沿對接焊縫的鋼板平整度檢驗示意圖

2 分段建造流程

通常情況下，LNG 船液貨艙區域采用分段建造方法，一般可分為雙層底分段、舷側舭部分段、隔艙分段、舷頂甲板分段和甲板分段。液貨艙分段建造流程見圖4，該流程普遍適用于雙層底分段、隔艙分段和甲板分段。舷側舭部分段和舷頂甲板分段的建造流程雖與圖4 存在一定不同，但整體上保持一致。

圖4 液貨艙分段建造流程圖

3 分段平整度工藝

以雙層底分段為例，對分段平整度控制工藝進行介紹。雙層底分段主要包括以下建造流程：1）以內底板為基面制造內底板片段；2）完工后移動至以外板為基面的胎架上進行翻身合龍。

3.1 鋼板堆放

LNG 船的鋼板堆放應滿足鋼板平整度的要求，且應避免長板在上、短板在下的情況，確保鋼板不會彎折。鋼板吊運應采用磁吸行車平穩移動，避免出現鋼板掉落的情況。若出現鋼板彎折，應采用矯正裝備對鋼板進行矯正，再進行鋼板預處理作業。

3.2 鋼板預處理

為保證LNG 船鋼板的預處理質量，建議采用鋼絲切丸作為鋼板沖砂的磨料。在沖砂過程中應針對不同厚度、不同銹蝕等級的鋼板選用合適的拋丸力度。應保證鋼板預處理滾道的平整性和運行連續性，確保鋼板平穩移動。在預處理過程中，若發現麻點板，應判斷麻點的深度和面積是否滿足規范要求。若不滿足相關要求，則需要對鋼板進行報廢處理；若滿足相關要求，則先對麻點板進行打磨，在打磨后鋼板的質量及平整度滿足要求后再進行第2次鋼板預處理。

3.3 鋼材切割與加工

在鋼板切割環節中，鋼板吊運應采用磁吸式行車，鋼板零件的加工應采用數控等離子切割機，坡口加工盡量采用冷加工銑邊的方式。若不具備條件，可采用半自動坡口切割裝備對坡口進行加工。需要定期清理切割工裝平臺，保證其平整度滿足要求。T 型材零件需要使用門式切割機進行切割，在切割過程中應考慮增加過橋，以減少旁彎的發生。若出現旁彎，則需要先對零件進行矯正，再入庫。應確保鋼板零件的尺寸滿足圖紙要求以減少后道工序的2 次切割。型材應采用型材切割機進行切割加工，確保型鋼零件的直線度和尺寸滿足要求。完工的鋼板零件應采用水平托架進行駁運，以減少駁運變形。

3.4 小組立制作

小組立的吊裝過程需要減少夾具的使用頻率，并應增加吊碼的使用頻率，以減少生產過程中的變形。此外，小組立生產全過程要盡量避免手工切割鋼板。小組立拼板裝配定位需要對裝配尺寸進行確認，盡量減少累積誤差。肋板應按照截止線進行裝配，埋弧焊縫應先磨平，再進行裝配作業，禁止使用割刀對焊縫余高進行割除。對于長度超過500 mm的焊縫，應采用小組立焊接機器人或自動角焊機進行焊接，嚴格控制焊腳，盡量減少焊接變形。對于肋板、T 型材和水平桁等零件，在焊接結束后，應進行應力釋放，并采用火工背燒等方式進行矯正以控制平整度。小組立完工運輸應采用合適的工裝，盡可能減少小組立的疊放，減少完工小組立的變形。

3.5 內縱壁、外板片段制作

內縱壁的拼板和縱骨安裝工作一般在平直流水線上進行，按照兩面成型自動焊（Flux Copper Backing，FCB）的工藝要求進行焊接。為減少終端裂紋和返修變形，在拼板兩端使用彈性引弧板。若FCB 工藝不滿足LNG 船的建造要求，也可采用埋弧焊的方式進行施工。在進行埋弧焊施工時，應采用平臺工裝，確保拼板不落地。在拼板結束后，需要檢查焊縫的變形量。若變形過大，則要進行火工矯正。拼板的焊縫增強量不得超過3 mm，超出部分需要進行打磨。

應使用專用工裝對內縱壁的縱骨進行吊裝，確?？v骨安裝的垂直度滿足要求?？v骨與縱壁板的裝配間隙不得超過2 mm。若間隙較大，可采用花籃和油泵等工具進行調整?？v骨根部切勿使用割刀進行切割?？v骨燒焊應根據焊接工藝規程（Welding Procedure Specification，WPS）的相關要求采用正確的焊接參數，嚴格控制焊腳?？v骨焊接應采用自動焊接裝備或半自動焊接裝備進行焊接，減少人工焊接的影響。

分段胎架推薦使用剛性胎架，為保證胎架的剛度滿足要求，可采用20 號槽鋼或厚8 mm、長150 mm的角鋼作為胎架支柱。胎架立柱間距一般為1 m，可使用水平儀對立柱的高度進行確認?？刹捎媒卿搶μゼ苓M行水平加強。

內縱壁底板上胎之前，應對胎架進行自檢確認，向精度部門報驗并提前劃好地線。內縱壁底板上胎以后應使用專用的壓鐵工裝進行封胎作業，通過壓鐵將內縱壁底板與胎架平面緊密貼合，將內縱壁底板四周和肋板強檔位置進行固定。

在進行吊裝工作時，先將補板預先套入縱骨，再進行肋板和平臺板的吊裝。一般情況下，吊裝順序為從艉部向艏部。在肋板、平臺板吊裝前，需要將構件處大拼板的焊縫增量磨平，以保證構件安裝的平整度。

通過可調式專用斜撐工裝配合定位，使用三角尺工裝和鉛錘等工具來確保肋板、平臺板裝配的垂直度。在構件裝配結束后，需要對所有裝配定位焊縫進行打磨處理，使用油漆筆將各構件的焊腳尺寸標注在分段的醒目位置。

在焊前交驗結束后，根據工藝要求開展分段構架的焊接工作。立角焊應優先采用半自動垂直角焊機進行焊接，合理安排電焊人數及焊接順序。在焊接全部完成后，先拆除所有剛性固定點，再開展分段脫胎吊裝工作。在修補打磨完工后，可提交船東進行分段驗收。

3.6 片段合龍

在外板胎架制造的過程中，需要使用水平儀測量胎架的水平度，立柱高度偏差應小于1.5 mm。將外板片段移動至胎架定位，使用馬板將外板四周與胎架剛性固定，防止焊接變形。

外板與胎架之間要保持緊密貼合，板材與胎架撐頭的間隙不得大于2.5 mm。若局部存在不平之處，可使用壓鐵壓平。將內殼片段翻身，將其與外板片段合龍。測量內縱壁水平度，并保證分段中心線與肋檢線對齊。構件與外板裝配間隙不得大于2 mm，裝配過程不可拆除外板與胎架之間的定位馬板，外板與胎架要始終處于緊密貼合狀態。

3.7 平整度檢驗及矯正

在分段電焊全部完工后，需要對分段進行精度確認，拆除外板與胎架之間的固定馬板，使分段處于自由狀態。值得注意的是，分段脫胎作業需要使用專用門架。

在完成分段脫胎后，由施工人員和精度管理員對液貨艙面的平整度進行測量，并按如下程序進行矯正：

1）結構交驗后，施工人員使用直尺對液貨艙面進行平整度自檢。自檢合格后，填寫平整度自檢單，并提交精度員或技術員確認。

2）施工人員對焊縫增強量進行打磨，在打磨結束且自檢合格后，請精度管理員對平整度及焊縫質量進行檢驗。

3）若需要調平，在調平結束及自檢合格后提交精度管理員及質量檢驗員進行確認，確認無誤后提交船東驗收。

4 結論

液貨艙是儲存LNG 的核心載體，提高液貨艙結構面的平整度對確保艙容穩定、維護系統安全具有重要意義。

本文對分段平整度要求和分段建造流程進行闡述，在此基礎上明確各個建造環節的平整度控制方法。研究表明：該工藝可有效保障LNG 船液貨艙區域分段的平整度，確保了液貨艙維護系統安裝工程的有序施工，為縮短LNG 船建造周期提供了技術路徑和有效支撐。本文的研究成果可為船舶分段的平整度控制提供一定參考。