关键词：超大型箱船（ULCS）;抗扭箱结构;高强度钢;过程监控;材质跟踪;工艺优化
前言：
近些年来，随着技术上的难题正被逐一克服，集装箱船的超大型化趋势日益明显，最有说服力的就是新船订单，从航运市场的订单结构来看，基本上都是10000TEU以上的超大型集装箱船进行批量建造的，整个船体甲板结构除了在艏尾的区域使用普通强度钢材外，其余部位均采用厚度68mm材质为32级及36级高强度钢，为了避免“MOL Comfort”号船体断裂的重大海难再次发生，目前各大航运公司的新造船均优化了主船体结构的厚板材质，相继使用了钢厂新研制的材料——止裂钢，它主要分布在抗扭箱和舱口围结构上，在甲板大开口高应力区域甚至用到了厚度高达84mmE47BCACOD钢板，由于抗扭箱分段涉及其特殊钢材比重较大，导致其整体精度控制的难度系数增大，故在抗扭箱分段建造过程中实施过程监控，确保后续一系列制造工序有效按计划开展。
1、抗扭箱结构简介
厚板集中区域的抗扭箱分段作为集装箱船的关键主体结构，它也是参加弯扭载荷组合情况下总纵强度的主要部分,它主要由强力上甲板、舷顶列板、内纵壁、二甲板和横舱壁等构件组成。在船舶遭遇恶劣环境的时候,船体的整体结构会受到很大冲击,外部不均匀分布等冲击力量会导致大型船舶的箱型结构有发生形变的趋势,而这种现象一旦产生会严重危害到船舶航行的安全,并造成巨大的经济损失,所以在超大型箱船的建造过程中,抗扭箱的焊接施工一直是最为关键的一环,故需要一套有效合理的监控方法以此确保结构的可靠性，厚板焊接质量的稳定性。
2、建造过程监控要点剖析
2.1、原材料加工的过程监控
对于高强度厚板,尤其是止裂钢这种特殊材料的来讲，我国主要依靠进口国外钢铁公司的产品，价格昂贵，加上国外钢厂对技术的垄断，所以这种特殊材料在作业过程中，材料使用的是否正确成为至关重要的一环，材料一旦错误的使用在船体结构上，将造成重大质量事故，酿成不可弥补的经济损失。为了使材料选用正确，易于辨识，现场检验从预处理环节就对这种“国宝级”的材料加以“特殊对待”，进行了监控流程的梳理，利用不同颜色的车间底漆加以区分。在零件加工结束后，喷涂醒目的材质标识加以辨识。通过查找圈注钢印，并与预处理清单核对钢印/炉批号来确定钢板材质规格等信息，同时敲相应材质印章，提醒后道施工。最后，由“切割四个确认”保证每一块的板材加工万无一失。
2.2、分段装焊实时监控
2 .2.1、细化分段制造监控点
考虑到抗扭箱分段使用的钢板原材料的特殊性，故将分段的整体检验细化到内部每个片段施工质量的控制中去。以专检或者巡检的方式进行施工过程的监控，从而确保分段内部的每个构件的施工都处于受控状态。在装配检验前，明确每个构件装配流程的检验要点和主要的质量控制点。通过现场测量、现场记录及图纸确认的方式，检查构件的装配顺序，确保小片段在后续的装配合拢过程中的间隙可控，端面平齐。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，还需在分段制造过程中，重点把控片段的水平、垂直度以及端面断差，使其在允许的范围内。最后，在大组立完成后，对于分段最后安装的反顶加强结构，按照图纸要求，逐一核对其安装尺寸，使其与后续安装的大型舾装件结构达到完美匹配，减少动刀返修作业。良好的片段装配作业也将提供后续片段顺利施焊的基础保障，使分段中每个小片段的装配质量、精度都能完美匹配到后续各个施工环节中去，保证分段对外交验的效率。
2.2.2、分段厚板预热监控
通过现场对厚板预热温度的数据采集及焊接层间温度的记录，从而保证厚板（高强度钢）焊接的质量。做到每个抗扭箱分段的内部所涉及高强度钢板的焊缝都有相应的预热记录，为了防止预热数据在记录中存在偏差或遗漏，故要求现场厚板预热采用最新引进的温度变频预热设备，从而保证每一道焊缝预热温度的真实可靠性。在集装箱船的检验过程中，厚板预热是对外报验的一个项目。由于船东船检资源有限，预热项目对外报验时经常需要等待船东船检，这样就造成现场项目施工的停滞、加热和保温设备长时间持续耗能，造成人力、物力及动能源的浪费。针对此问题，通过成立预热专检小组，梳理抗扭箱分段需预热的分段区域，制定厚板预热专项记录表格，与生产部门积极沟通协调，确立预热监控的流程，通过系列船船的实施，把预热从对外报验项目转变成对内专检项目，大幅提高了现场生产效率。
.2.3、分段厚板焊接控制
为了使分段内的每条焊缝具有可追溯性,根据图纸中各个零件编码,利用焊缝跟踪表的形式,来记录每条焊缝的施工信息,这其中就包括了焊工姓名,电流电压及坡口形式，为了确保记录数据的有效性，在现场的巡检中对施工人员填写的信息进行实时验证，尤其是焊机、焊材等使用上，在电焊作业时，安排专人进行电流、电压的检测，确保焊机的可靠性以及与WPS工艺要求的匹配性，此外，在厚板焊接过程中，通过焊工自己记录及现场检验抽查的方式来保证每个焊缝层间的温度都在工艺要求的范围之内，并作为每个分段施工过程信息进行存档。唯有加大现场过程控制的力度，让现场焊工和管理人员对施工过程的实名制工作引起重视。在厚板拼板制造区域，在每块母材上都张贴了该材料所涉及焊缝的电焊工艺要求，确保烧焊过程在相应的参数下有效执行。
2.3、过程监控有效性验证
通过一系列有效的过程监控，从项目对外交验合格率的数据中进行挖掘分析，也证明了建造过程中的质量控制对一个成品分段质量的重要性。从2017全年的一次合格率走势中可以得出，相比常规分段的合格率，抗扭箱分段保持稳步上升的趋势。这也证明了一套成熟的过程监控体系，对于后续高端产品的建造质量把控，是具有一定参考价值的
此外，为了更好的控制内部产品质量，在现场巡检中发现有违反工艺纪律的现象，充分利用公司赋予检验员的加片额度，对所施工的焊缝进行探伤抽查，从而规范现场人员的工艺纪律。从不同类型分段加片的占比数据中也不难发现，大部分的探伤加片主要集中在抗扭箱分段上，这是由于高强度厚板主要集中在该分段上，电焊打底层数较多，焊前预热及焊后保温等工艺要求较为复杂。唯有通过现场抽查探伤的方式，来验证过程质量控制的可靠性。
3、结束语
综上所述，有效的过程质量监控可以提高现场的生产效率，降低重大质量事故发生的隐患，确保船舶海上运输的安全性和可靠性。从事质量检验工作，无论做什么项目都要树立“源头控制、过程跟踪”的产品理念，重视过程中的数据采集与问题分析，要善于使用PDCA、帕拉图等质量管理工具，从而帮助现场解决生产中所遇到的实际困难，有效的质量监控体系更能赢得广大海内外航运公司的青睐与信任，并帮助公司完成年度生产经营指标，不断创造更辉煌的效益。
参考文献：
[1]曾平，船舶材料与焊接 ，哈尔滨工程大学出版社，2006（2013.6重印）。
[2]李忠林，魏莉洁，张子睿，船舶建造工艺学，哈尔滨工程大学出版社，2006。
论文作者:张剑 王明发
论文发表刊物:《科技中国》2018年4期
论文发表时间:2018/8/10
标签：厚板论文; 过程论文; 结构论文; 现场论文; 过程中论文; 质量论文; 船体论文; 《科技中国》2018年4期论文;