浅谈船舶建造流程.doc

浅谈船舶建造流程姓 名： 张永刚 专 业： 船舶与海洋工程 时 间： 2012年9月 摘 要：文中简要的介绍了船舶的建造流程，以前的船舶建造流程周期比较长，从而演变成现在的壳舾涂一体化的建造模式，通过对比分析，壳舾涂一体化的建造模式大大的缩短了船舶建造周期，减少了建造成本，因此其建造模式在船厂得到了广泛的运用。关键词：船舶建造流程，壳舾涂一体化 0引言造船生产管理模式的演变由焊接代替铆接建造钢质船，造船生产经历了从传统造船向现代造船的演变，主要推动力是造船技术的发展。现代造船工艺是在综合采用先进制造技术和现代科学管理的条件下研究船舶建造过程及方法的一门应用科学，按照“壳舾涂一体化” 造船理念。造船工艺的主要任务是建立最佳的船舶生产工艺系统，包括船舶建造方案、制造方法和工艺流程、工艺装备、施工精度标准及检测方法，以及最大限度应用现代科学技术成果和扩大新技术应用。现在，工艺学的概念本质已从狭义扩展到广义，从技术手段、原材料、信息、生产资源、计划控制系统到自然环境保护等，均在生产过程中有所体现。造船工艺已经成为缩短船舶建造周期、提高建造质量和降低建造成本，甚至是实现生产与社会、自然和谐发展的关键因素。1船体放样与号料船体放样与号料，就是将设计部门设计的船体型线图、结构图，按1:1或其他一定比例进行放样展开，以求得船体结构的真实形状和实际尺寸，然后再将这些已经展开的零件，在钢板或型材上进行实尺号料。船体放样与号料是一个技术性强、难度大、精度高的工种，它不仅是船体建造的首道程序，而且为船体建造的其他后续工作提供各种确切可靠的施工依据。所以从根本上说，船体的建造质量在很大程度上取决于放样与号料的工作质量。1.1 船体放样概述根据设计图纸按一定比例进行船体型线和构件的放大工作，是船舶建造中的第一道工序。通过放样可以取得较光顺的船体型值及构件在船体上的正确位置、形状和尺寸，为号料、加工、装配等后续工序提供施工依据，并对放样过程中暴露出来的设计错误或不合理之处进行修正或改进。1.2 船体型线放样船体表面是光顺的空间曲面。在设计的船体理论型线图上，是根据三面投影原理，用三组互相垂直的平行剖面（纵剖面、横剖面和水线面）与船体表面相交得到三组型线（纵剖线、横剖线和水线)绘制成三个投影图(纵剖线图、横剖线图和半宽水线图)来表示的，如图1-1所示. 它们的投影关系和形状特征如表1-1所示。表1-1 型线图基本型线的投影特征 线型剖线投影面横剖线水线纵剖线甲板线斜剖线中心线边线中线面直线直线曲线（实形）曲线（实形）曲线曲线基平面直线曲线（实形）直线直线曲线曲线中站面曲线（实形）直线直线直线曲线直线1.3 船体结构线放样结构线放样：是依据设计的肋骨型线图、外板展开图和结构图提供的信息，绘出全部的结构理论线。结构放样包括：横向构件线放样与纵向构件线放样。 横向构件线放样：主要是肋骨型线放样。纵向构件线放样：就是在肋骨型线的基础上画出纵向构件与船体表面及各肋骨剖面相交线的投影。构件展开：是指将那些在投影图上不能表示出真实形状的空间曲面实形求出，并摊开在平面上的过程。构件展开的目的是为了绘制号料草图和样板，以便在平直的钢板上号料。1.4 样板与号料1）样板样板是放样间根据类股型线图或构建展开图制作的。样板可以根据其用途不同分为不同的样板，如按其在生产中的用途可分为：号料样板、加工样板、装配样板等；按其空间形状可分为：平面样板和立体样板；按其材料不同可分为：木质样板、塑料样板、金属样板等。2）号料号料是放样后的船体建造第二道工序，就是将放样展开后的船体构件的真实形状和尺寸通过样板、草图、光、电等不同的号料方法，实尺画在钢板上或型材上，为下道加工提供依据。2船体钢料加工船体钢料加工通俗讲就是指将钢板和型材变成船体构件的工艺过程。钢料加工一般分为：钢材预处理、构件边缘加工和构件成形加工三大类。2.1 船体钢材预处理船体钢材预处理：对钢材表面进行预处理，消除应力。钢材的矫正包括钢板的矫正和型材的矫正。1）钢材的矫正钢板矫正：一般为机械方法，即采用多辊矫夹机、液压机、型钢矫直机等。从实践得知：钢板越厚，矫正越容易。型材的矫正：对于平直的型材构件应先在型材矫直机上矫直，再进行号料和切割；对于弯曲的型材构件，可以直接进行号料、切割和弯曲加工。2）钢材表面的清理与防护钢材表面的清理与防护一般包括：抛丸除锈法、化学除锈法、分段喷丸除锈法、带锈底漆法。2.2 船体构件的边缘加工船体构件边缘加工一般可用:机械切割法、化学切割法、物理切割法。2.3 船体构件的成形加工船体构件的成形加工一般分为：船体型材构件的成形加工和板材构件的成形加工。1）船体型材的成形加工船体型材构件一般有肋骨、横梁、纵骨等。型材构件的成形加工有两种方法：冷弯成形和热弯成形，现在船厂一般用冷弯成形法。2）船体板材构件的成形加工船体板材构件的成形主要方法有机械冷弯法和水火弯板发。现在船厂一般采用水火弯板法。3船体结构装配焊接3.1 船体部件装配焊接部件装配焊接：又称小合扰。将加工后的钢板或型钢组合成板列、T 型材、肋骨框架或船首尾柱等部件的过程，均在车间内装焊平台上进行。3.2 船体分段装配焊接船体分段装配又称中合拢，它是由零、部件组装成的船体局部结构，此过程是造船的重要环节。船厂一般把船体分段分为：底部立体分段、舷侧分段、甲板分段、舱壁分段、艏艉立体分段等。1）船体底部立体分段装配底部分段有两种形式：双底和单底，底部分段装配一般用正造法。底部分段建造流程一般是：胎架制造、底板焊接、在底板上画纵横构架线、纵横构件的装配（内底纵骨的裝焊）、成形焊接、舾装件的装配、（内底板的裝焊）、分段的检验、打磨与涂装。2）舷侧分段的裝焊舷侧分段有纵骨架式和横骨架势同时也分为单层和双层。现在船舶一般都是双层，舷侧分段都是采用侧造法，应为这样有利于胎架的制造。舷侧分段的裝焊流程一般是:胎架的制造、舷侧外板的安装、画纵横构架线、纵横构架的安装、构架的焊接、舾装件的安装与焊接、检测与涂装。3）甲板分段的裝焊甲板分段一般由甲板板、横梁、强横梁、甲板纵骨、舱口围板等组成。甲板分段的裝焊一般采用反造法。甲板分段建造流程一般是：胎架制造、甲板板铺设、画纵横构架线、纵横构架的安装、构架的焊接、舾装件的安装与焊接、检验与涂装。4）舱壁分段的裝焊舱壁分段通常是由舱壁板、扶强材、舱壁桁材等组成。舱壁形式一般有两种形式：平面舱壁和槽形舱壁，平面舱壁一般用于集装箱船，槽形舱壁一般用于散货船。舱壁分段的建造一般在平台或水平胎架上装配。平面舱壁分段的建造流程一般是：（胎架的制造）、铺板、平面舱壁的画线、余量的切割、构架的安装与焊接、检验与涂装。槽形舱壁分段的建造流程一般是：（胎架的制造）、铺板定位、焊接、舾装件的安装与焊接、检验与涂装。5）艏艉分段的裝焊艏艉分段的线型变化比较大，外板一般由曲面构成，且构件也比较多，建造起来比较麻烦。艏艉分段的建造一般以甲板为基准面，采用反造法。现在船舶的艏部一般都是球鼻艏形式，这样可以减少船舶在航行时的兴波阻力。下面简要介绍艏部的建造流程。带球鼻艏的艏部建造流程一般是：（胎架制造）、平台板的定位、画构件线及切割平台板的余量、吊装肋板与中底桁（先装肋板再装中纵桁）、吊装艏柱板（底板）、焊接、舾装件的安装与焊接、安装外板及焊接、裝焊吊板、画中心线及水平线、吊离胎架、焊接检验与涂装、密性测试。3.3 船体总装总段是由若干平面分段、曲面分段和立体分段组成，船体总段大体上可以分四大段：艏、舯、艉、上层建筑。船体的总装一般是在船台上进行，船台的类型有纵向倾斜船台、水平船台、半坞式船台。船体合拢是一项比较繁琐的事，且要求的精度比较高，合拢前的准备工作一般分为船台准备与船体准备，最后在进行船台合拢。船台的准备工序；画船台中心线、画船台半宽线、画船台肋骨检验线、画船台肋骨检验线。船体上的准备工作：画出总段的船台定位线和对和线、船台装配临时支撑的设置、安装吊环。最后把总段（分段）吊上船台进行合拢，其工序是：基准分段的定位、相邻底部分段的船台装配、舱壁分段的船台装配、舷侧分段的船台装配、甲板分段的船台装配、艏艉分（总）段的船台装配上层建筑的船台安装、焊接、船台舾装与涂装、竣工测量。3.4 密性试验密性试验试验的目的是检查船体结构防止水、石油产品等液态物质渗漏或气态物质溢漏的能力；通过试验消除缺陷，以保证船舶航行和营运安全。密性试验的种类有：水压试验、冲水试验、气压试验、冲气试验、煤油试验、冲油试验。1）水压试验：即逐舱灌水并在船外观察焊缝处有无渗漏现象。其中加灌水称为“压水”，不加压称为“摆水”。其中的技术要求是：实验时，一般将水灌至所规定的高度，15分钟后，在该压头下检测有关结构和焊缝，不应有变形和渗漏现象；当外界气温低于零摄氏度时，则采取加热措施，使试验介质温度保持在5。水压试验的合格标准为受试舱室外面焊缝无水滴、水珠、水迹及冒水等现象。2）冲水试验，即在板缝一侧冲水，在另一侧观察焊缝处有无渗漏现象。冲水技术要求：（1）冲水试验在喷水出口处的压力至少为0.2MPa，喷头至实验部位的距离为1.5m。（2）当外界气温低于零摄氏度时，可用热水进行冲水试验；（3）垂直焊缝应自上而下冲水；（4）试验部位焊缝的检查必须保持干燥，严禁用水沾湿；冲水试验主要用于水密门和窗、舱盖、舷侧板、甲板、轴隧、舱壁、甲板室顶的露天部分和外围壁等水密结构；3）气压试验，即密封试验舱并充一定压力的压缩空气，在焊缝的另一面涂泡沫剂，观察有无渗漏起泡现象。技术要求：（1）气压试验的压力应不小于0.02 MPa，但不大于0.03 MPa；试验时一般冲气到0.02 MPa，持续15分钟，检查（2）压力有无明显下降后在将舱内气压将至0.014 MPa，然后喷涂或刷涂肥皂水进行渗漏检查；（3）气压试验的标准：舱内空气压力保持15分钟后，其压力不下降不超过5，焊缝检查面上的肥皂液没有气泡产生；4）冲气试验时在焊缝一侧冲气，在另一侧涂上肥皂液，若发现起泡，即表明焊缝存在缺陷。我国ZG规范规定：冲气试验的气压不低于0.40.5MPa，气流直冲焊缝，空气软管末端有喷嘴，喷嘴离焊缝间隙不超过100mm；技术条件：（1）冲气前用测压表进行检查压缩空气管内气压，必须0.5 MPa；（2）冲气时，喷嘴距焊缝50100mm，喷嘴必须反复来回5次以上，逐段冲气，反面涂肥皂液检查，冲气与肥皂液协调一致，仔细检查焊缝上是否有气泡产生，起泡处做标记，便于修正；（3）肥皂液有适宜浓度，一般在20时，肥皂液表0.0004N/cm；如气温低与零度，采取防冻措施，才可以进行冲气；5）煤油试验煤油试验，即在焊缝的一侧先涂上白粉，然后在另一侧涂上煤油，过一段时间后观察有无油渍；技术条件：（1）试验前，焊缝反面涂上宽度4050mm的白粉溶液，待干燥后检查；（2）船体结构煤油试验的作用时间如表3-1的规定；表3-1 煤油试验持续时间焊缝厚度mm温度在零度以上是煤油试验持续时间min水平焊缝垂直焊缝水密油密水密油密620403060712306045801325458060100256010090120（3）焊缝厚度在6mm以下，应在涂煤油后立即检查，并按表1-1规定时间进行第二次检查；焊缝厚度在6mm以上，就在涂煤油10分钟后立即第一次检查，并按表1-1规定时间进行第二次检查；（4）在白粉层上不出现煤油痕迹为合格；6）冲油（油雾）试验冲油试验又称油雾密性试验，是用煤油和压缩空气通过喷雾装置产生油雾进行工作的，因为煤油的渗透力远比水和气雾强，所以可以像冲水试验那样进行，应用分段建造中；技术要求：（1）焊缝冲油密性试验所用煤油必须过滤，煤油杂质；（2）焊缝在试验前必须除去水渍、油漆、焊渣及其他覆盖物；（3）喷油嘴口径大于16mm，喷油嘴离焊缝距离50100mm，喷嘴的移动速度510mmin；（4）管路中的压缩空气压力不小于0.3MPa；（5）喷油后35min或1015min,在焊缝另一侧检查有无渗漏现象。4船舶下水的方式船舶下水通俗的讲就是将船舶从建造区移入水域的工艺过程。通常的方法有重力式下水、漂浮式下水、机械化下水。表4-1 下水方法的分类下水原理入水方法下水设施重力式纵向下水涂油滑道、钢珠滑道横向下水涂油滑道、橡木滑道漂浮式垂直浮升造船坞、注水式船坞、浮船坞牵引式纵向下水纵向船排滑道、纵向两支点滑道、纵向斜架滑道 摇架纵向滑道、变坡横移滑道、变坡转盘纵向滑道横向下水横向高低轨滑道、横向高低腿滑道 横向梳式滑道、横向斜架滑道 垂直下水升船机、起重机在水下作业阶段对生产管理的要求： 1）船舶下水主要是安全保障。包括数据测算、潮汐情况、设备检查、下水作业的调度与组织。2）调试工事的组织。过去系统和设备的调试是由生产车间承担的，但随着船舶建造数量的增加，特别是设备机电一体化程度的提高，调试工事的重要性日益显现出来。在划分安装与调试工作界面及责任的基础上，船厂已成立了专门的调试队伍，按专业统一组织安排调试工事，包括对设备服务商的配合项目。5船舶码头舾装舾装码头等级划分主要根据设计代表船型和载重吨位，共划分为四个等级，以确定舾装码头工艺设计参数的取用和结构安全度设计标准,如表5-1；表5-1 载重量的分布舾装码头等级船舶载重量级六万吨以上级一万吨至六万吨级三千吨以上至一万吨级三千吨以下5.1 工艺设计1）舾装码头位置的一般规定（1）舾装码头位置应根据建设规模和设计船型，按照深水深用的原则，合理利用岸线资源，适当留有发展余地，并应进行多方案比选。（2）舾装码头的位置及设计应符合地方的有关规定（如航道规划线、岸线规划线以及防汛要求等）。（3）在舾装码头新建、改建、扩建时要遵照国家颁发的有关环境保护等规定，采取防止对环境污染的措施和改善工人的劳动条件。（4）在舾装码头新建、改建、扩建时，应妥善处理和协调相邻企业码头之间的关系。并充分利用原有设施，避免重复建设和互相之间的干扰。（5）拟建舾装码头所在地的天然水深应适当，不宜在地形、地质变化大和水深过深以及水文条件复杂的地段建造舾装码头，也不宜在水深太浅而使疏浚和维护挖泥量多大的场所。（6）舾装码头前沿水域应有足够的面积。港口水域宜选在有天然掩护，浪流作用小，泥沙运力较弱的地区。舾装码头舾装工艺、生产及管理要求有条件时，应留有一定的发展余地。（7）大型舾装码头位置宜选在水域的深槽处，但须对深槽的稳定性，进行充分论证后确定。（8）拟选舾装码头位置应充分考虑码头工程与泥沙运动间的相互影响，避免舾装码头处严重淤积和海岸或河岸的剧烈演变。当不可避免时，应采取相应的工程措施，并须进行充分论证后确定。（9）码头前沿停泊水域宽度为：当码头前沿停靠单排设计代表船型时，其码头前沿停泊水域宽度为2倍设计代表船型的船宽；当码头前沿需要停靠双排设计代表船型时，其码头前沿停泊水域宽度为3倍设计代表船型的船宽。（10）当舾装码头处需要设置船舶回旋水域，船舶回旋水域应设置在进出口处或方便船舶靠离码头的地点。其尺度应考虑当地风、浪、水流等条件和港作拖船配备、定位标志等因素。船舶回旋水域平面尺度可按表5-2确定。回旋水域的设计水深可取航道设计水深。表5-2 船舶回旋水域尺度 适用范围回旋圆直径（m）有掩护的水域，港作拖船条件较好，可借岸标定位2.0L无掩护的开敞水域或缺乏港作拖船的港口2.5L允许借码头或转头墩协助转头的水域1.5L受水流影响较大的港口，垂直水流方向的回旋水域宽度为（1.5L2.0L）;沿水流方向的长度为（2.5L3.0L）注：L为设计船型长5.2 工艺布置1）舾装码头工艺布置内容主要包括：起重设备、登船塔、系船柱、防撞设施、扶梯、长度标志、水尺标志，公用设施及防水闸门。2）工艺布置要求（1）起重设备的选型应满足船舶舾装工艺吊装要求，当舾装码头双排停靠时，起重设备的副钩应满足外档船舶靠岸舷侧的吊装要求。（2）轨道式起重机的布置应以尽量减少起重设备的吊幅损失为原则，同时要考虑公