章 銳， 汪家政， 劉呈偉， 干兆輝

(舟山長(zhǎng)宏國(guó)際船舶修造有限公司，浙江 舟山 316052)

0 引 言

全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨蟪掷m(xù)增加，而輸氣管道的建設(shè)存在各種地理和環(huán)境等壁壘。因此，天然氣的海運(yùn)貿(mào)易出現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，氣體運(yùn)輸船的需求隨之增多。隨著海洋排放的控制要求越發(fā)嚴(yán)格，雙燃料船舶的比重將持續(xù)增加，服務(wù)于此類(lèi)船舶的燃料加注船的需求會(huì)隨之增加。C型液罐作為一種液化氣儲(chǔ)存艙，被廣泛應(yīng)用于小型液化氣運(yùn)輸加注船。公司承接思多而特(STOLT)公司的2艘20 000 m3液化天然氣(Liquefied Natural Gas，LNG)運(yùn)輸加注船建造項(xiàng)目，該型船配置3個(gè)C型液罐，均為南通中集太平洋海洋工程有限公司制造的成品罐，在完工后噴敷外表絕緣材料，通過(guò)海運(yùn)方式抵達(dá)公司船舶建造場(chǎng)地進(jìn)行安裝。以該型船的建造及罐體安裝為背景，研究C型液罐安裝的關(guān)鍵技術(shù)和控制方法。

1 吊裝方案確定

罐體吊裝方案的選擇實(shí)際上取決于船廠(chǎng)的設(shè)施布置和起吊能力。該型船在公司船臺(tái)建造，船臺(tái)最大起吊設(shè)備為900 t門(mén)式起重機(jī)，其參數(shù)如表1所示。

表1 900 t門(mén)式起重機(jī)參數(shù)

由于軌道鋪設(shè)限制，900 t門(mén)式起重機(jī)中心入海的距離僅為13.0 m，因此液罐運(yùn)輸駁船只能順岸靠泊，液罐在卸貨后與船體呈90°，無(wú)法直接吊裝完成安裝，在上船安裝前須轉(zhuǎn)至與船長(zhǎng)方向一致(艏艉朝向)。

1號(hào)罐體凈重(含絕緣、木材、管系)為517 t，2號(hào)罐體和3號(hào)罐體各為520 t，加上吊具、索具等均不超過(guò)550 t，因此考慮在下小車(chē)主鉤安裝550 t橫撐梁對(duì)罐體進(jìn)行轉(zhuǎn)向。

550 t橫撐梁主要結(jié)構(gòu)采用AH32船用鋼，其屈服強(qiáng)度為315 MPa，剪切應(yīng)力為189 MPa；部分結(jié)構(gòu)采用Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼，其屈服強(qiáng)度為235 MPa，剪切應(yīng)力為141 MPa；鋼材彈性模量為2.06×105MPa；泊松比為0.30；密度為7.85×10-9t/m3。

根據(jù)起重機(jī)的實(shí)際參數(shù)進(jìn)行橫撐梁的初步設(shè)計(jì)，如圖1所示。針對(duì)吊梁的3種典型吊裝工況在理論上進(jìn)行計(jì)算和分析(以吊寬8 500 mm工況為例)，如圖2所示。

圖1 橫撐梁初步設(shè)計(jì)

圖2 吊寬8 500 mm工況分析

經(jīng)多次調(diào)整優(yōu)化，在理論計(jì)算得出的結(jié)論滿(mǎn)足要求后，設(shè)計(jì)部門(mén)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，并出圖、下料、及加工，并進(jìn)行橫撐梁承載試驗(yàn)，橫撐梁通過(guò)檢驗(yàn)并投入使用。承載試驗(yàn)如圖3所示。

圖3 橫撐梁承載試驗(yàn)

設(shè)計(jì)專(zhuān)用橫撐梁對(duì)罐體進(jìn)行轉(zhuǎn)向是關(guān)鍵所在。但對(duì)于超過(guò)下小車(chē)主鉤550 t負(fù)荷的罐體來(lái)說(shuō)，需要考慮其他方式，例如：若船廠(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施滿(mǎn)足駁船順船長(zhǎng)方向接駁，可直接多鉤平吊安裝[1]；使用液壓軸線(xiàn)車(chē)配合進(jìn)行轉(zhuǎn)向作業(yè)。

2 鞍座裕量修整

液罐通過(guò)固定鞍座和滑動(dòng)鞍座在船體上進(jìn)行限位和固定[2]，鞍座的線(xiàn)型應(yīng)與液罐完美貼合，以便在使用過(guò)程中受力均勻。因此，液罐在制造工廠(chǎng)完工后，需要進(jìn)行罐體實(shí)際尺寸的測(cè)量，包括長(zhǎng)、寬、高，2個(gè)鞍座的間距，2個(gè)鞍座的實(shí)際線(xiàn)型，主要目的是將相關(guān)數(shù)據(jù)提供給船廠(chǎng)，以便如下工作順利進(jìn)行：

(1)船廠(chǎng)在得到罐體的完工尺寸和鞍座間距后，根據(jù)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，確定船體鞍座間距。通常船體鞍座及加強(qiáng)會(huì)在分段階段完成裝焊(鞍座與罐體面會(huì)根據(jù)精度控制能力留適當(dāng)裕量，且鞍座面板會(huì)考慮散貼至船臺(tái)安裝)，因此在船臺(tái)總組及搭載階段，在分段、總段定位時(shí)必須以固定鞍座和滑動(dòng)鞍座的間距為最終定位依據(jù)，以該數(shù)據(jù)作為船體分段、總段裕量切割的依據(jù)。

(2)液罐鞍座的實(shí)體線(xiàn)型應(yīng)在液罐完工后進(jìn)行測(cè)量，為防止吊裝駁運(yùn)過(guò)程中的變形，在到達(dá)船廠(chǎng)后應(yīng)進(jìn)行復(fù)核。船廠(chǎng)根據(jù)實(shí)體線(xiàn)型劃制鞍座裕量，并進(jìn)行鞍座裕量修割；按照?qǐng)D紙裝焊鞍座面板和擋板等結(jié)構(gòu)，鞍座焊前應(yīng)考慮焊接收縮等因素，保證鞍座焊后的線(xiàn)型與液罐木塊線(xiàn)型匹配，實(shí)現(xiàn)液罐與鞍座的幾何非線(xiàn)性接觸，以滿(mǎn)足承壓要求[3]。鞍座的上表面應(yīng)與液罐木塊的下表面匹配，保證鞍座間隙與液罐木塊間的間隙在公差要求范圍內(nèi)。液罐木塊下表面與鞍座上表面之間的間隙容差范圍應(yīng)在0～50 mm，如圖4所示。

圖4 間隙容差范圍

液罐數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確性是關(guān)鍵所在。在鞍座線(xiàn)型裕量劃制修割時(shí)，應(yīng)在保證環(huán)氧厚度不超差的情況下，對(duì)兩邊適當(dāng)加大，以便罐體順利吊入。裕量修割應(yīng)分多次進(jìn)行。在最后安裝鞍座擋板時(shí)，可適當(dāng)外傾1～2 mm，以便罐體順利落座[4]，如圖5所示。

圖5 鞍座典型剖面

3 罐體落座步驟

由于液罐占據(jù)船體貨艙內(nèi)部的大部分空間，與內(nèi)底板的距離非常小，因此要求在液罐吊裝前船體內(nèi)底區(qū)域施工包括油漆的面漆均應(yīng)結(jié)束，以免在液罐吊裝后無(wú)法施工。罐體落座步驟如下：

(1)將拉索鋼絲繩系在吊排上，從吊排上再將拉索鋼絲繩連接至液罐的四角吊碼上，起吊液罐至船舶相應(yīng)貨艙正上方。通過(guò)900 t門(mén)式起重機(jī)的主鉤和副鉤調(diào)整液罐的橫傾，通過(guò)2只輔鉤調(diào)整縱傾。使用4個(gè)5 t的手拉式滑輪組調(diào)整液罐的橫向位置，手拉式滑輪組應(yīng)固定在船體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)擋位置上以避免船體變形。吊裝落座如圖6所示。

圖6 吊裝落座示例

(2)在固定鞍座和滑動(dòng)鞍座弧形面板上表面每隔1.0～2.0 m放置數(shù)個(gè)用塑料紙包好的橡皮泥或油灰(直徑約60 mm)。

(3)罐體緩緩下落，在罐體支承墊木進(jìn)入鞍座擋板槽內(nèi)時(shí)停止，此時(shí)橡皮泥或油灰被壓緊。

(4)重新起吊罐體至2.0 m，并鎖緊吊鉤。測(cè)量橡皮泥或油灰的厚度，確定需要澆注的環(huán)氧厚度，通常需要超過(guò)15～20 mm，總厚度不應(yīng)超過(guò)50 mm，并用記號(hào)筆標(biāo)記在鞍座擋板外側(cè)。

(5)在環(huán)氧澆注前應(yīng)提前安排操作人員和涂抹工人，準(zhǔn)備足量的軟木條作為環(huán)氧擋板。

4 環(huán)氧澆注固定

與第3節(jié)步驟(3)同步，在液罐吊裝前需要進(jìn)行環(huán)氧澆注的準(zhǔn)備工作如下：

(1)特定廠(chǎng)家的環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑，其相關(guān)生產(chǎn)信息應(yīng)提前提交至船舶所有人確認(rèn)。

(2)環(huán)氧預(yù)熱設(shè)備、攪拌設(shè)備、泥刀、丙酮、溫度計(jì)等工具和材料。

(3)軟木條、油灰等。

(4)澆注區(qū)域的冷光照明燈帶。

在液罐落座及環(huán)氧澆注過(guò)程中的注意事項(xiàng)如下：

(1)在環(huán)氧澆注前，采用丙酮清除船體鞍座和液罐鞍座上的銹、油、水、油漆等雜物，表面的清潔度應(yīng)達(dá)到St 2等級(jí)。

(2)環(huán)氧用量應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，并適當(dāng)加放裕量，避免用量不足的情況，環(huán)氧和固化劑的混合和攪拌應(yīng)在制造商的指導(dǎo)下完成。

(3)環(huán)氧應(yīng)提前進(jìn)艙并預(yù)熱，環(huán)氧澆注人員分工應(yīng)提前策劃，2個(gè)鞍座區(qū)域應(yīng)盡可能同時(shí)進(jìn)行。

(4)在環(huán)氧固化前將底座鋼槽兩側(cè)溢出的多余環(huán)氧樹(shù)脂刮掉，并使環(huán)氧露天表面呈向上傾角以避免積水，如圖7所示?；瑒?dòng)鞍座上層木塊不可涂抹環(huán)氧。

圖7 環(huán)氧完工狀態(tài)節(jié)點(diǎn)

等待環(huán)氧硬化，并按規(guī)定數(shù)量取樣提交至第三方進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)報(bào)告提交至船舶所有人和船舶檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)。

5 結(jié) 語(yǔ)

C型液罐是小型LNG運(yùn)輸加注船貨物的主要儲(chǔ)存方式，對(duì)實(shí)際項(xiàng)目生產(chǎn)過(guò)程中的各環(huán)節(jié)進(jìn)行探索研究，解決液罐在整船建造過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)和要點(diǎn)，可大幅縮短液罐吊裝周期，進(jìn)而縮短船塢和船臺(tái)周期，對(duì)提高采用C型液罐的液化氣船建造效率具有非常重要的作用。