減少液貨系統(tǒng)管子裝焊量的工藝措施

劉明明，張成友

（江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，上海 201913）

0 引 言

對于液化氣船而言，液貨處理系統(tǒng)是其相當(dāng)重要的系統(tǒng)。受功用和特殊要求影響，該系統(tǒng)的管系幾乎全部采用不銹鋼管，而不銹鋼管的大量使用必然會導(dǎo)致在船下制作管子及在船上安裝管子過程中產(chǎn)生大量的不銹鋼焊接工作。一般而言，在船下內(nèi)場中燒焊不銹鋼管，焊接質(zhì)量和燒焊周期等比較容易控制，但若船上不銹鋼焊縫數(shù)量較多，則可能會產(chǎn)生其他影響，例如：焊接工作增多導(dǎo)致造船周期延長、人力資源成本及設(shè)備成本增加；空間狹小導(dǎo)致焊接質(zhì)量得不到保證；焊縫數(shù)量較多導(dǎo)致泄漏幾率增大；焊接后酸洗鈍化膏使用不當(dāng)造成環(huán)境污染等。

因此，針對需在船上燒焊的不銹鋼焊縫，就如何減少其數(shù)量進(jìn)行研究，以達(dá)到縮短造船周期、節(jié)約造船成本、保證安裝質(zhì)量及保護(hù)環(huán)境等目的。

1 概 述

本文主要以江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司的21K/22K系列液化石油氣（Liquefied Petroleum Gas，LPG）船（即H2530-H2534，H2554-H2557，H2567-H2570和H2574等）為研究及優(yōu)化對象，所有船舶的基本尺寸及液貨系統(tǒng)管系布置均類似。船舶長約160m，型寬約25m，型深約9m，C型液罐及甲板罐總?cè)莘e約21000～22000m3。液貨系統(tǒng)管系貫穿整個主甲板面，為方便設(shè)計和建造，按順序?qū)⒁贺浵到y(tǒng)管系劃分為約13個液貨單元（即由管系、舾裝件、設(shè)備和其他部件組成的模塊）。

2 減少不銹鋼焊縫數(shù)量的工藝措施

由于21K/22K系列LPG船為江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司自主設(shè)計和建造的液化氣船，技術(shù)較為成熟，故對該類型船的不銹鋼焊縫數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（見表1和表2）。由表1和表2可知，需在船上燒焊的不銹鋼焊縫（幾乎全為D階段焊縫）主要集中在單元與單元間的焊縫、單元與氣室間的焊縫、單元與D階段的焊縫及D階段內(nèi)部調(diào)整焊縫等，若能從這幾個方面大幅降低不銹鋼焊縫的數(shù)量，將對提高生產(chǎn)效率和安裝質(zhì)量、節(jié)約成本及保護(hù)環(huán)境等產(chǎn)生積極的意義。

表1 21K/22K系列液化氣船上不銹鋼管對接焊數(shù)據(jù)對比

表2 21K/22K系列液化氣船船上對接焊焊縫數(shù)量對比

因此，自H2530船以后，每型21K/22K系列液化氣船的設(shè)計都會將減少D階段焊縫數(shù)量作為重要的設(shè)計任務(wù)之一。為減少船上D階段不銹鋼焊縫的數(shù)量，目前正在推行或計劃推行的方案主要圍繞以下幾個方面。

2.1 大單元吊裝

從H2555船開始，嘗試采用大單元吊裝方案，即將U51單元和U52單元組合成一個大單元，將U55單元和U56組合成一個大單元。該方案可使單元吊裝次數(shù)減半，省略嵌補管，從而達(dá)到將單元間的焊縫數(shù)量減半的目的；同時，由于在船下平臺上提前對接單元，施工條件比船上好，可提高單元安裝的精度，減少船上的工作量及塢期，大大提高工作效率并降低造船成本。

表3為采用大單元吊裝前后單元對接處不銹鋼嵌補管和焊縫數(shù)量對比。

表3 采用大單元吊裝前后單元對接處不銹鋼嵌補管和焊縫數(shù)量對比

目前該方案已取得良好的成效，并已積累相關(guān)的經(jīng)驗，廣泛應(yīng)用于21K/22K系列LPG船上。若以后其他船的單元尺寸及外形合適，可繼續(xù)向其他液化氣船上推廣。

2.2 單元內(nèi)場預(yù)拼裝

H2554船首先采用單元內(nèi)場預(yù)拼裝的方法，即在船下平臺上對所有單元模擬實船位置進(jìn)行預(yù)拼接，以便提前暴露問題并進(jìn)行調(diào)整。由于該方案可減少船上修改或調(diào)整的工作量，因此可在一定程度上減少船上不銹鋼焊縫的數(shù)量和在船上燒焊的工作量，對提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和保護(hù)環(huán)境等具有積極意義。圖1為平臺預(yù)拼裝現(xiàn)場。

目前該方案已推廣應(yīng)用到所有在建液化氣船的液貨單元上，對減少其他船上單元的修改量、提高單元精度和減少酸洗鈍化膏使用等方面也具有深遠(yuǎn)的影響。

2.3 壓縮機房單元模塊化設(shè)計

壓縮機房間中的壓縮機房單元是所有單元中最大、最復(fù)雜的單元。從H2554船開始，所有船舶壓縮機房單元的預(yù)舾裝率及尺寸都比H2530船提高很多。例如：氣包管從D階段提前至U階段；除了預(yù)裝管，其他管舾件、鐵舾件、小管子走線條及電纜托架等都在單元上組裝；取消單元內(nèi)現(xiàn)校管等。圖2為壓縮機房單元吊裝現(xiàn)場。

圖1 平臺預(yù)拼裝現(xiàn)場

圖2 壓縮機房單元吊裝現(xiàn)場

此外，還對其他部分進(jìn)行優(yōu)化，例如：在H2554船上對增壓泵及其基座帶入單元進(jìn)行安裝；在H2574船上對壓縮機房間頂?shù)暮Ｋ軒雴卧M(jìn)行安裝；互換區(qū)域多通管由專業(yè)多通管廠家制作等。

目前所有的液化氣船都力爭最大限度地提高壓縮機房單元的預(yù)舾裝率，減少調(diào)整管和現(xiàn)校管的數(shù)量，減少不銹鋼管修割與調(diào)整的工作量，從而減少船上不銹鋼焊縫的數(shù)量。

2.4 單元無余量設(shè)計

從H2554船開始，所有船舶的液貨單元都采用無余量對接方案（除D20區(qū)域含少量嵌補管），即單元間不設(shè)嵌補管和現(xiàn)校管。該方案不僅能大大減少焊縫數(shù)量，還有助于縮短碼頭的預(yù)舾裝周期、降低成本等。但是，實行該方案對各單元的制造和安裝精度要求較高，務(wù)必加以保證。表4為優(yōu)化前后全船液貨單元間嵌補管及焊縫數(shù)量對比。

表4 優(yōu)化前后全船液貨單元間嵌補管和焊縫數(shù)量對比

2.5 總段與單元整合吊裝

目前21K/22K系列液化氣船的總段與單元整合吊裝方案正在積極推進(jìn)中。根據(jù)以往的建造經(jīng)驗，U62壓縮機房單元一般在主甲板貫通及液貨壓縮機定位之后才會吊裝，待 U62單元吊裝完成之后才能對90C總段（906/907分段）進(jìn)行吊裝，待該總段吊裝完成之后將壓縮機房頂?shù)?個單元吊裝定位。目前U62單元及總段吊裝順序見圖3。

圖3 目前U62單元及總段吊裝順序

優(yōu)化后的總段和單元整合吊裝方案為：在61C總段甲板面貫通之后，開始對液貨壓縮機及基座進(jìn)行定位，待安裝完成之后，開始吊裝U62單元，同時安裝906/907分段管路并小組成90C總段，之后90C總段頂部的2個液貨單元（U57/U58）開始吊裝，并在90C總段上完成定位，定位完成之后整體蓋上U62單元，最終形成61C大總段、90C總段與U62/U58/U57單元的整體吊裝（見圖4和圖5）。

圖4 優(yōu)化后U62/U57/U58單元與總段吊裝順序

圖5 優(yōu)化后單元與總段整體吊裝示意

61C總段與液貨單元整體吊裝可在一定程度上減少單元吊裝之后在船上進(jìn)行不銹鋼管修割或調(diào)整的工作量，間接減少船上不銹鋼焊縫的數(shù)量，對縮短船舶建造周期和節(jié)約成本具有重要的意義。

當(dāng)前，84K系列液化氣船的后續(xù)船正在積極推行U60單元、U61單元與60A總段整體吊裝，該系列液化氣船全寬甲板共有3個大總段，若目標(biāo)得以實現(xiàn)，則可極大地減少船上管架單元之間不銹鋼管的焊縫數(shù)量，減少在船上調(diào)整不銹鋼管的工作量。

2.6 合理取段

液化氣船上的液貨管路較多，為有效減少船上不銹鋼的焊縫數(shù)量，總結(jié)或優(yōu)化一些取段原則，例如在保證管子制造準(zhǔn)確度的前提下，盡可能多地將管路附件提前到內(nèi)場階段（管子制造廠）燒焊，從而減少船上不銹鋼管的焊縫數(shù)量。

此外，要盡可能多地將5G焊位和6G焊位的焊縫放在內(nèi)場階段（管子制造廠）燒焊，將2G焊位的焊縫放到船上焊接，因為5G焊位和6G焊位的焊接工作較困難，容易導(dǎo)致焊接不合格，從而造成后期需修割調(diào)整或焊縫數(shù)量增加。若將取段位置合理地設(shè)置在2G焊位，則會在一定程度上減少焊縫的不合格率。實踐證明，該方案可有效減少管路修割調(diào)整或焊接的工作量，對提高工作效率、節(jié)約成本等具有積極意義。

圖6為焊位示意。由圖6可知，不同焊位的燒焊工作的難易程度不同。

圖6 焊位示意

3 結(jié) 語

以上關(guān)于減少液貨系統(tǒng)中不銹鋼焊縫數(shù)量的各種措施都已成功應(yīng)用在21K/22K系列LPG船上，大大減少了船上燒焊不銹鋼焊縫的數(shù)量，在提高液貨系統(tǒng)管系安裝質(zhì)量、縮短造船周期、節(jié)約造船成本及保護(hù)環(huán)境等方面具有積極意義。下一步將繼續(xù)推進(jìn)并改進(jìn)這些措施，積極創(chuàng)新，尋求其他更先進(jìn)的理念，以進(jìn)一步降低不銹鋼焊縫的數(shù)量。

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