摘要：现在造船业仍在经历寒冬，船舶的建造质量与效率对于造船企业的生存发展更显得尤为重要。本文针对槽型隔舱结构钢板厚度薄、完工平整度要求高的特点，通过对原槽型隔舱结构施工变形原因及制作方法进行分析，提出了船舶槽型隔舱部件制作的优化工艺，记录了制造过程中的工艺和过程探索，为该类型结构提供了一套较为详细的施工作业程序。本文为后续同类型产品的制造提供了可借鉴的经验。
关键词：薄板建造、工装制作、流程优化
1.前言
如今造船业仍在经历寒冬，民品船舶接单量依然不足。因此船舶的建造质量与效率对于造船企业的生存发展更显得尤为重要，提升了效率与质量，不仅能降本增效，还能为后续订单的签订打下良好基础。
为提升船舶的综合性能，尤其为提高其航速，船上结构的设计和建造多通过严格控制线型或减轻其自身重量来达到目标，我公司所承建的18000T系列船与46200T系列船均采用大量2、3mm超薄钢板或者2mm槽型钢板代替厚板作为非主要受力隔舱来达到减轻重量的目的。但由于2、3mm钢板板材薄，焊接变形大，不易火工矫正，且部分槽型隔舱与轻围壁钢板船上不做装修，再加上在制产品分段的建造质量和验收标准要求较高，因此如何能更好的优化槽型隔舱制作工艺，控制焊接变形和提升矫正薄板隔舱矫正效率，成为提升薄板分段建造质量与效率的首要问题。
公司18000T系列船与46200T系列船上层建筑与部分主船体分段中，有大量的槽型隔舱结构，即槽型板与上下端T型材对接形成整块隔舱。该结构大多需在分段大组吊装时与板材隔舱进行对接，且按图纸部分T型材与槽型板对接也为分段吊装时拼接。如图 1所示，槽型隔舱板材结构薄，槽型板厚度仅为2mm，上下T型材板厚也仅为3mm，分段上装焊难度大，焊接变形也较大，后续焊缝修补打磨以及火工矫正需要大量人工。
图 1 分段上槽型隔舱
因槽型隔舱结构数量大，采用火工逐块矫正需要花费大量的人工，同时火工矫正会带来新的收缩，每一单块收缩变形后再到分段上对接出现间隙则会给分段制造阶段带来较大麻烦，故考虑同一平面隔舱在部件平台上拼成一整块在整体矫正，方便精度控制的同时也提升了部件的完整性，提升分段吊装效率。
在当前造船形势下，船东方对于船舶的建造质量要求越来越严格，我们必须提升分段制作质量与效率。同类型槽型隔舱结构其他船厂鲜有制作及优化经验，因此我们决定结合自身生产要素，研究如何提高槽型隔舱的制作质量与效率，为存在同类型结构船舶的高质高效建造打下基础。
2.槽型壁工艺改进
2.1原制作方法
在确定课题后，我们总结了平台上槽型隔舱部件制作的过程，并对涉及到18000T槽型隔舱的分段制作平台进行了了解，与分段制作班组进行了交流。
图 2 原槽型隔舱制作流程图
在平台上制作部件过程中，当T型材部件与槽型壁拼板装焊成为一个整体槽型隔舱部件时，槽型隔舱结构翘曲变形较大，T型材上的固定加强也会随之变形。火工矫正时，需分两步进行：1.将T型材上的加强矫正直；2.将整块隔舱结构矫正平整。经过18000T系列船1号船分段的统计，全船65块槽型板，涉及到其中13块板组成的隔舱矫正不到位，一次性火工合格率仅为82%，部分结构到分段阶段对接时发现仍不满意，需再次矫正到位再进行吊装。
槽型隔舱结构部件到分段制作区域后，部分按图纸为分开制作部件的槽型板与T型材会先在地上装焊好再吊装上分段制作，同一平面的槽型隔舱结构也为吊装上分段后再进行立对接焊。按照现有方法步骤施工，分段吊装制作周期较长，槽型隔舱立对接焊接起来较麻烦，存在登高作业风险，同时2mm槽型壁立对接焊焊接质量与焊接变形控制难度较大，焊接完成后焊缝的修补打磨以及板材矫正工作量较大。
2.2焊接变形原因分析
经研究分析，该类型结构槽型板与T型材面板电焊时，如下图3所示较长的一面因下端有T型材身板故难以收缩，实际变形收缩发生在图示上端。电焊后会发生如图4所示的较大的焊接变形。
图4 T型材焊接变形后示意图
分段装配报验后，大量结构需在分段上统一电焊，焊接应力释放集中，也会给2mm厚的槽型隔舱带来较大的焊接变形。因此要改进槽型隔舱制作工艺，得从处理薄板装焊优化，火工施工方法优化以及提高部件完整性这几个方面入手。
2.3工艺优化措施
通过小组内部交流与经验总结，针对上述原因，进行了广泛的讨论，从槽型板拼板、槽型板与T型材装焊、槽型结构隔舱与板材隔舱对接以及整体隔舱火工、加强方案等工艺流程出发，集思广益，思考如何解决难题，明确优化施工方案，严格控制过程，保证施工质量。
?槽型壁制作优化方案
A.工序前移，将分段阶段立对接结构提前到部件阶段用自动焊拼
如下图5所示，部分槽型板与钢板、T型材结构按图纸要求是在分段大组阶段完成板缝对接。为提高分段制作效率，特将部分槽型板与钢板在T型材安装前先用自动焊拼为一个整体（如下图E～I板材），然后再进行T型材装焊，提高部装完整性与自动焊使用率，对接缝质量也比立对接手焊有了明显提升。合并后原本在分段阶段高空完成的隔舱立对接加强也能提前到平台施工。
图 6 反变形加放
C.槽型板结构矫正工装制作
为高效高质完成槽型隔舱矫正，特用#20槽钢制作如下图7、图8所示门架压力工装。
将门架工装与地面焊牢，槽型板置于下方，平整的一面朝上，两端适当垫高。为避免油泵直接压钢板上造成板材损坏，需用油泵施力于木块上将槽型板T型材面板一侧向下压弯，这样T型材面板自由一端会受力变形延展开来从而抵消之前电焊带来的收缩变形，达到矫正效果。
使用该方法后，单块槽型板矫正效率提升3～4倍，对于整条船槽型隔舱部件矫正时间节省时间明显减少，极大的提升了工作效率与质量。
2.4实施效果
?有形成果
现将槽型壁与其上下口T型材部件化整体制作，在平台上将加强与火工矫正作业结束，最后在中合拢阶段将片状整体吊装，电焊应力分阶段释放，分段装配报验后整体焊接作业工作量减少，且槽型壁平整度良好。
经对比统计，槽型板结构矫正工装使用后，槽型板隔舱火工矫正效率提升3～4倍，单船槽型板火工矫正可节省64小时。部分大块槽型板焊接放置反变形后再施焊，将焊接电流电压控制到位还可以再节省大量火工矫正时间。经统计，2号船槽型壁改进后仅4块槽型板一次性火工矫正不达标，现如今合格率达到94%，达到预期目标。
将槽型板与钢结构在部件平台对接后再整体吊装上分段，原单船槽型隔舱分段上需装配240小时，电焊300小时，修补打磨80小时，改进后分段装焊可节省装配人工112小时，电焊180小时，修补打磨48小时。经优化后制作，缩短了分段制作周期，节省了大量人工，为分段保质保量完成提供了保障。
图 12 改进前后人工费用对比图
综上所述，槽型隔舱工艺优化改进后，单船槽型隔舱由原先的740小时缩短为328小时，节约55.7%，效率提升明显。以每小时37.5元人力成本计算，单船可节省人工成本15450元。
通过工序前移、工艺改进以及工装制作，我们提高槽型隔舱结构部装完整性，减少焊接变形，同时加快焊接变形后的矫正速度，最终达到提高装焊质量与效率，缩短分段制作周期降本增效的目的。
?无形成果
1)分段隔舱装焊的立体作业改为平面施工，施工安全性也明显改善，施工环境也得到明显改善，提高了生产的安全效益；
2)由于缩短分段周期，减少施工作业工作量，节省了平台上动能的消耗费用，同时在单位时间平台内固定胎位区域可以制作出更多的分段，提高产值，带来更多的经济效益；
3)通过工艺改进的开展，作业区管理、施工人员综合素质有了提升，解决现场生产难题能力更强，团队凝聚力更好，改进创新意识更高，工作热情也更高涨。
3.小结
通过本次槽型壁施工工艺的优化，单船槽型隔舱制作工时节约了55.7%，火工矫正一次合格率从82%提升到94%，均取得了良好的效果，槽型隔舱无论是施工效率以及整体焊接质量、焊接变形控制都得到了明显提升，也达到了降本增效的目的。该系列船公司建造数十条，仅此一项改进累计可节约人力成本数十万元。
目前公司对船舶建造质量提升到了一个前所未有的高度，今后的船舶产品无论是分段进度、质量还是精度要求都很高，而高素质施工人员却存在一定缺口，如何更高质高效的完成分段建造，是完成生产计划并确保船台搭载节点的必要保障。我们会加强员工技能培训，提升技能水平，为船舶产品高质量建造打下基础。
2mm厚度槽型隔舱制作效率与质量虽然有所突破，但2mm厚钢板装焊完工平整度质量仍有不足。后续薄板分段施工过程中，我们将加强对于2mm厚钢板隔舱的工艺改进探索，面对挑战，我们会勇于承担责任，积极思考，不断创新，使薄板分段制作质量与效率再次提升。
论文作者:冯伟 曾婷婷 安营
论文发表刊物:《科技新时代》2019年6期
论文发表时间:2019/8/15
标签：隔舱论文; 结构论文; 型材论文; 质量论文; 部件论文; 效率论文; 钢板论文; 《科技新时代》2019年6期论文;