劉 銘，劉 健，齊 斌

（滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司，上海 200129）

0 引 言

艉門和跳板是大型滾裝船通道系統(tǒng)的重要組成部分，是車輛、人員及其他滾裝物資進(jìn)出母船所需關(guān)鍵設(shè)備。在不建造臨時(shí)通道的情況下，利用艉門能有效滿足碼頭人員進(jìn)出船舶和搬運(yùn)物資設(shè)備上船的需求。通常船舶通道系統(tǒng)的尺度較大，制造安裝精度要求較高，艉門和跳板的安裝質(zhì)量直接影響其性能，因此系統(tǒng)研究艉門和跳板安裝工藝是提高滾裝船建造質(zhì)量的重要保證。

1 艉門和跳板的結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)

1.1 艉門和跳板的結(jié)構(gòu)

艉門和跳板的鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)一般由2 部分組成，下部為單節(jié)跳板，上部為單節(jié)艉門。艉門和跳板均為開(kāi)式結(jié)構(gòu)，跳板上設(shè)置有為車輛提供防護(hù)的導(dǎo)向護(hù)欄。當(dāng)艉門向上開(kāi)啟時(shí)，在開(kāi)啟角度大于90°的情況下，可將其作為塢艙的自然通風(fēng)口；當(dāng)艉跳板向下開(kāi)啟時(shí)，可將其作為車輛、人員及其他滾裝物資進(jìn)出母船的通道。艉門和跳板關(guān)閉之后覆蓋整個(gè)艉部開(kāi)口。在關(guān)閉位置，艉門和跳板由液壓緊鎖。整套艉門和跳板主要由主結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向板、翻板、防滑條、鉸鏈、緊固裝置、限位裝置、傳動(dòng)裝置、密封裝置、防撞護(hù)欄、應(yīng)急裝置、液壓動(dòng)力系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等裝置組成（見(jiàn)圖1）。

圖1 艉門和跳板基本構(gòu)成示意

1.2 艉門和跳板的技術(shù)參數(shù)

艉門的外形尺寸為18m×2m，重約80t，跳板的尺寸為18m×7m，車道的寬度為16.5m，采用開(kāi)式桁架結(jié)構(gòu)，局部為閉式結(jié)構(gòu)。艉跳板背部局部設(shè)有封板，表面焊有防滑方鋼，采用水密結(jié)構(gòu)。艉門為風(fēng)雨密結(jié)構(gòu)。為確保密閉性，密封裝置由安裝在船體上的橡皮和安裝在結(jié)構(gòu)上的不銹鋼壓緊板組成。艉門上表面設(shè)置2000m 防滑條，保證涉水作業(yè)時(shí)人員和車輛安全通過(guò)。

2 建造和安裝難點(diǎn)

艉門和跳板安裝完成之后要與船體外板吻合，滿足水密和風(fēng)雨密的性能要求。結(jié)合艉門和跳板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在安裝艉門和跳板過(guò)程中存在以下難點(diǎn)。

2.1 建造和安裝的精度控制

艉門和跳板的面積較大，附件較多，焊接量較大，附件裝焊對(duì)平整度的影響極大，平整度控制不好，極易影響附件的正確定位。同時(shí)，結(jié)構(gòu)采用的是高強(qiáng)度鋼且為厚板，焊接難度極大，控制不好，極易造成結(jié)構(gòu)變形，影響水密性能。因此，需在裝焊過(guò)程中對(duì)艉門和跳板的精度進(jìn)行控制，具體平整度控制要求見(jiàn)表1。

表1 平整度控制要求

2.2 鉸鏈鏜孔和軸孔同心度控制

艉門和跳板設(shè)有8 組連接鉸鏈，其中2 組為主鉸鏈，跨距為18.6m，其關(guān)鍵點(diǎn)是主鉸鏈的鏜孔和安裝定位。若鉸鏈同心度出現(xiàn)偏差，則各鉸鏈與銷軸之間會(huì)出現(xiàn)受力不均的問(wèn)題，長(zhǎng)時(shí)間處于該狀態(tài)會(huì)造成銷軸或鉸鏈磨損，間隙過(guò)大，影響艉門的封閉性[1]。

2.3 密性要求

艉門和跳板設(shè)置于艉部作為艉封板的一部分，與之匹配的船體結(jié)構(gòu)劃分為7 個(gè)分段，安裝完畢之后要求艉門和跳板在關(guān)閉狀態(tài)下達(dá)到與周圍船體同等的水密要求，制造和安裝過(guò)程中稍有誤差，都將無(wú)法到達(dá)水密要求。

3 安裝關(guān)鍵技術(shù)

針對(duì)艉門和跳板的建造及安裝難點(diǎn)，主要從艉門和跳板建造及安裝的結(jié)構(gòu)精度控制、鉸鏈眼板鏜孔及軸孔同心度控制和密性控制等3 方面入手，對(duì)中間產(chǎn)品進(jìn)行嚴(yán)格把控。

3.1 艉門建造及安裝的精度控制

為確保通道結(jié)構(gòu)與船體良好貼合，滿足關(guān)閉狀態(tài)下的水密要求，以及長(zhǎng)度方向±4mm、寬度方向±3mm、頂板平面度≤4m和門框平面度±5mm 的控制要求[2]，應(yīng)針對(duì)艉門建造和安裝設(shè)置完整的焊接工藝流程，加放一定的反變形余量，改進(jìn)坡口，確保制造精度和質(zhì)量。

3.1.1 設(shè)置焊接工藝流程

研究焊接工藝，通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行焊接試驗(yàn)，設(shè)置焊接工藝流程，明確焊接材料、焊接參數(shù)、采用的焊接設(shè)備、焊道布置、焊接順序、焊接環(huán)境和預(yù)熱之后消除應(yīng)力的措施。

1) 確定焊接方法：在拼板階段采用熱影響區(qū)較小的激光自動(dòng)焊接，在大組立階段采用熱輸入較小、能量相對(duì)集中的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，艉門結(jié)構(gòu)上的縱骨采用二氧化碳自動(dòng)角焊機(jī)焊接，其余零件的焊縫采用二氧化碳半自動(dòng)焊焊接[3]。

2) 確定焊接順序：先焊接對(duì)接焊縫，后焊接立角接焊縫和平角接焊縫；先焊接短焊縫，后焊接長(zhǎng)焊縫；焊接時(shí)盡量采用雙數(shù)焊工對(duì)稱分布焊接，但焊接人數(shù)不宜過(guò)多，防止出現(xiàn)較大的焊接變形[3]。焊接人員應(yīng)采用較小的焊接參數(shù)，并對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，嚴(yán)格控制熱輸入量，避免超規(guī)范焊接帶來(lái)焊接變形方面的影響[4]。

3) 實(shí)施焊接預(yù)熱工藝：對(duì)于板厚t≥30mm 的結(jié)構(gòu)焊接，需預(yù)熱溫度120～150℃。

艉跳板的面板因布滿了防滑圓點(diǎn)和防滑條，大量的電焊工作引起的焊接變形較大，因此將這部分焊接工作前移到拼板之前，待防滑圓點(diǎn)和防滑條裝焊結(jié)束，消除焊接變形之后，再上胎架拼板。防滑條安裝示意見(jiàn)圖2。

圖2 防滑條安裝示意

對(duì)于防滑條的安裝，考慮到拼板后排列整齊，左右、上下對(duì)稱，施焊時(shí)采用從中間向上、下、左、右展開(kāi)的方式，以減小變形。焊后分塊鋪板火工矯平整之后才可進(jìn)行鋪板拼接，拼縫采用自動(dòng)焊焊接。

3.1.2 加放反變形余量

在拼板階段的對(duì)接焊縫、大小組立階段的對(duì)接焊縫和角接焊縫處，根據(jù)具體的焊接方法適當(dāng)加放焊接收縮補(bǔ)償量，確保制造精度，抵消焊接變形[5]。

頂板長(zhǎng)度方向每隔1m 加放1mm 收縮量，頂板寬度方向每隔1m 加放1mm 收縮量，頂板四周加放50mm 余量。

3.1.3 采用U 型坡口

針對(duì)厚板對(duì)接拼板焊縫，采用深寬比較大的雙面非對(duì)稱U 型坡口，以有效控制焊接變形。

3.1.4 剛性固定

剛性固定是常用的變形控制方法，以跳板面板（防滑條面朝下）為胎架基面，采用胎板式胎架，對(duì)四角四周進(jìn)行剛性固定[6]。強(qiáng)制跳板面板在焊接時(shí)不能自由變形，在焊接構(gòu)件上，所有焊縫冷卻到室溫之后再去掉剛性固定。這時(shí)焊接構(gòu)件的變形小于自由狀態(tài)下的焊接變形。

3.2 同心度控制

通道系統(tǒng)對(duì)鉸鏈的同軸要求為小于等于φ2mm，目的是確保通道結(jié)構(gòu)能正常開(kāi)啟，銷軸受力均衡。

艉門和跳板鋼結(jié)構(gòu)本體的鉸鏈眼板和船體結(jié)構(gòu)上的非主鉸鏈軸孔通過(guò)鏜床機(jī)加工保證同心度精度。首先根據(jù)跳板鉸鏈眼板軸孔中心線位置安裝鏜床專用導(dǎo)軌。鏜床導(dǎo)軌共2 根，每根長(zhǎng)10m，保證導(dǎo)軌對(duì)接之后的直線度和水平度，確保鏜床刀具軸與鉸鏈軸中心線重合。跳板鉸鏈軸孔照光鏜孔見(jiàn)圖3。這樣做的最大優(yōu)勢(shì)在于，內(nèi)場(chǎng)鏜床的精度為φ0.5mm，可更好地保證φ2mm安裝階段的精度要求，最大限度地滿足同心度的控制要求。

對(duì)于安裝船體結(jié)構(gòu)的非主鉸鏈眼板，軸孔同心度精度通過(guò)專用工具確保，使鉸鏈軸孔達(dá)到同心度要求，靠模工裝板見(jiàn)圖4。

圖3 跳板鉸鏈軸孔照光鏜孔

圖4 靠模工裝板

對(duì)于主鉸鏈的安裝，應(yīng)首先將跳板吊裝至船體分段處，吻合之后將其臨時(shí)固定，利用專用銷軸工具確定安裝在船體上的主鉸鏈的位置，實(shí)測(cè)主鉸鏈的外形，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)加工修正主鉸鏈外形。其次，根據(jù)作好的主鉸鏈中心線進(jìn)行主鉸鏈眼板鏜孔。最后，在專用裝焊靠模和多孔中心的相互校調(diào)配合下，按正確的位置焊裝其他鉸鏈，以確保同心度。

總結(jié)以上同心度控制技術(shù)，主要包括：

1) 采用靠模工裝板，保證鉸鏈眼板與軸孔中心線的垂直度，同時(shí)控制鉸鏈眼板的焊接變形；

2) 采用2 根加長(zhǎng)專用10m 移動(dòng)鏜床導(dǎo)軌對(duì)接，使鏜床導(dǎo)軌覆蓋整個(gè)機(jī)加工作業(yè)范圍，確保鏜床中心線保持不變；

3) 采用多孔中心相互校調(diào)技術(shù)，確保各鉸鏈眼板軸孔同心度偏差在φ0.5mm 以內(nèi)。主鉸鏈鏜孔見(jiàn)圖5。

3.3 密性要求

艉門密封是通過(guò)U 形橡皮槽的密封橡皮與不銹鋼壓緊條配合使用實(shí)現(xiàn)的，扁鋼壓緊條在艉門主結(jié)構(gòu)上需預(yù)裝好，而橡皮槽在船體結(jié)構(gòu)上是散裝的，吊裝艉跳板定位之前，橡皮尚未安裝，應(yīng)在艉跳板兩側(cè)燒焊臨時(shí)定位塊（見(jiàn)圖6），確保艉跳板與門框的間隙滿足要求。

圖5 主鉸鏈鏜孔

圖6 臨時(shí)定位塊

安裝橡皮時(shí)，應(yīng)先拆除臨時(shí)定位塊，再裝焊上橡皮槽，并打磨油漆；艉門壓緊條所在的區(qū)域需嚴(yán)格控制。密封橡皮的壓縮量為15±6mm。應(yīng)按安裝要求正確安裝，確保水密。

為確保通道結(jié)構(gòu)與船體良好貼合，要求通道設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)的平整度小于等于4mm。除了嚴(yán)格按3.1 節(jié)的要求施工，設(shè)置完善的焊接工藝流程，加放一定的反變形余量，改進(jìn)坡口，減少裝焊階段的變形以外，還應(yīng)在完工時(shí)對(duì)艉門和跳板進(jìn)行三維測(cè)量，確保結(jié)構(gòu)的主尺度和平面度在可控范圍內(nèi)，為鉸鏈眼板的安裝奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)實(shí)施艉門和跳板建造安裝關(guān)鍵技術(shù)，有效解決了施工過(guò)程中的難點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)精度控制測(cè)量和搭載安裝符合技術(shù)要求，主要得到以下結(jié)論：

1) 建造安裝精度控制方案的實(shí)施確保了艉門和跳板的建造安裝精度，提高了艉門安裝之后的結(jié)構(gòu)吻合度，從而確保了船體外板的水密性能。

2) 通過(guò)內(nèi)場(chǎng)鏜床的專用機(jī)加工，保證了鉸鏈眼板的同心度；通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)假軸，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)了鉸鏈眼板焊接變形，使得裝焊之后的鉸鏈軸孔達(dá)到同心度的控制要求。

3) 臨時(shí)定位塊的安裝確保了橡皮安裝之前艉跳板與門框的間隙滿足要求，為橡皮的壓縮量提供了安裝空間，保證了安裝之后的水密性。

關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)施提高了艉門和跳板的建造、安裝效率，縮短了完工周期，可供同類型船艉門和跳板的建造、安裝參考。