客滾船駕駛室窗框結(jié)構(gòu)安裝精度控制

徐曉凱 楊潤疇

(廣船國際技術(shù)中心)

0 前言

客滾船是一種主要航行于國際近海，用于承載游客、轎車、載重汽車和集裝箱拖車的客/車滾裝船。目前，國際客滾船運(yùn)輸主要集中在歐洲波羅的海、北海、地中海以及美國沿海地區(qū)，全球客滾船每年的建造數(shù)量并不多，但對建造技術(shù)要求極高，屬于高技術(shù)、高附加值類船舶。Gotland-Ropax1600客滾船是廣船國際為瑞典哥特蘭公司建造的系列豪華客滾船，因其載客及航線特殊的功能需求，駕駛室窗的設(shè)計(jì)要求盡可能減少操作者視線盲區(qū)。該船駕駛室窗由27塊不規(guī)則形狀成品窗構(gòu)成9個視線平面，貫穿整個上層建筑橋樓，水平跨度達(dá)30.05米,如圖1所示。

圖1 駕駛室窗跨度示意圖

駕駛室窗主要由玻璃窗、窗框結(jié)構(gòu)、船體艙壁組成，其中玻璃窗為丹麥廠家（C.C.Jensen）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)準(zhǔn)尺寸制作，整套供貨采用搭接焊形式與窗框結(jié)構(gòu)連接；窗框結(jié)構(gòu)采用方管材料制作成結(jié)構(gòu)部件，通過對接焊形式與船體艙壁進(jìn)行連接；駕駛室區(qū)域船體艙壁采用6mm船用鋼板，設(shè)置水平及縱向加強(qiáng)扶材,形成窗框結(jié)構(gòu)安裝界面。具體玻璃窗、窗框結(jié)構(gòu)、船體艙壁連接形式，如圖2所示。

圖2 玻璃窗窗框結(jié)構(gòu)船體艙壁連接示意圖

1 窗框結(jié)構(gòu)安裝難點(diǎn)分析

玻璃窗由丹麥專業(yè)船用玻璃窗廠家C.C.Jensen按窗框結(jié)構(gòu)理論尺寸制作，根據(jù)窗框結(jié)構(gòu)制作及安裝時機(jī)進(jìn)行整體安裝，與傳統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場已經(jīng)安裝的窗框結(jié)構(gòu)實(shí)際尺寸定制玻璃窗進(jìn)行安裝的方式相比，此種安裝方式將玻璃窗的制作周期與窗框結(jié)構(gòu)制作及安裝時機(jī)同步，縮短了整個駕駛室窗安裝周期2-3個月。安裝方式的改進(jìn)提升了建造效率，經(jīng)濟(jì)效益明顯，但同時大大提高了窗框結(jié)構(gòu)的安裝難度，具體體現(xiàn)如下：

（1）窗框結(jié)構(gòu)與玻璃窗四周連接采用搭接焊形式連接，四邊設(shè)計(jì)5mm自由邊進(jìn)行搭接焊，為滿足搭接焊焊腳≥4mm要求，單窗對應(yīng)安裝的窗框結(jié)構(gòu)完焊后對角線精度要求≤±2mm。

（2）窗框結(jié)構(gòu)與玻璃窗四周連接采用搭接焊形式連接，為避免端面搭接角焊縫間隙過大，焊接過程中熱影響產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力不均勻而導(dǎo)致玻璃破裂，搭接端面平整度要求≤2mm。

（3）駕駛室窗由27塊不規(guī)則形狀成品窗構(gòu)成9個視線平面，貫穿整個上層建筑橋樓。每個視線平面內(nèi)由若干個窗組成，各玻璃窗需保持統(tǒng)一高度，因此窗框結(jié)構(gòu)部件安裝完焊后，部件整體左右高度水平需滿足≤±2mm；為避免視線平面相鄰玻璃窗出現(xiàn)凹凸不平的情況，在滿足上述2中所述搭接端面平整度≤2mm的情況下，視線平面內(nèi)窗框結(jié)構(gòu)裝焊完工后整體平整度要求≤±6mm。

（4）相鄰視線平面通過設(shè)置異形折角方管進(jìn)行連接，將不同平面相關(guān)聯(lián)。異形折角方管做為窗框結(jié)構(gòu)構(gòu)件需同時滿足上述1和2中所述精度要求，因此9個視線平面內(nèi)窗框結(jié)構(gòu)安裝時左右高度水平均需滿足≤±2mm，異形折角窗框結(jié)構(gòu)部件連接示意圖，如圖3所示。

圖3 異形折角窗框結(jié)構(gòu)部件連接示意圖

2 窗框結(jié)構(gòu)安裝精度控制策劃與實(shí)施

通過難點(diǎn)分析，確定精度控制關(guān)鍵在于窗框結(jié)構(gòu)安裝所涉及駕駛室分段定位、裝焊精度及窗框結(jié)構(gòu)部件安裝精度，窗框結(jié)構(gòu)安裝總體工藝流程，如圖4所示。

2.1 窗框結(jié)構(gòu)安裝所涉及駕駛室分段定位、裝焊作業(yè)過程精度控制

窗框結(jié)構(gòu)安裝對船體壁板開孔尺寸及平面度要求較高，駕駛室相關(guān)壁板存在左、中、右三個分段合攏，涉及分段吊裝定位、裝配、電焊、火工、二次劃線切割等作業(yè)過程，駕駛室分段定位是否滿足要求是整個后期成品窗安裝過程精度控制的基礎(chǔ)，具體控制點(diǎn)及措施如下：

（1）駕駛室分段吊裝前對下層甲板水平、中心、前后角尺進(jìn)行校對，確定甲板定位基準(zhǔn)水平面、中心線、肋檢線；

（2）吊裝駕駛室中間分段，確定駕駛室中心、高度及前后角尺，定位過程中重點(diǎn)控制分段左右水平高度、上圍壁與下圍壁平面度；

（3）吊裝駕駛室兩側(cè)分段，確定窗框結(jié)構(gòu)安裝平面，定位過程中重點(diǎn)控制分段左右水平高度、下圍壁轉(zhuǎn)角位置對位情況、上圍壁與下圍壁平面度；

（4）駕駛室分段吊裝定位結(jié)束后，船體壁板合攏縫結(jié)構(gòu)對接位置采用卡碼進(jìn)行固定，同時將分段支柱加強(qiáng)進(jìn)行剛性固定，防止因分段層高變化導(dǎo)致壁板變形；

（5）駕駛室分段合攏縫裝焊作業(yè)過程中，保留船體艙壁分段保型加強(qiáng)待窗框結(jié)構(gòu)安裝時逐步拆除，嚴(yán)格控制艙壁對接合攏縫裝配間隙、水平度、平面度、角度、上下圍壁之間的平行度以及焊接電流電壓；

（6）分段合攏縫焊接結(jié)束后，對窗框結(jié)構(gòu)安裝區(qū)域火工初調(diào)，統(tǒng)一水平、高度及前后角尺基準(zhǔn)后進(jìn)行艙壁窗框開孔的二次劃線，同時勘劃出上、下邊圍壁板邊緣余量線，切割余量時采用自動切割機(jī)，嚴(yán)格控制切割質(zhì)量及邊緣變形量。

2.2 窗框結(jié)構(gòu)部件安裝作業(yè)過程精度控制

（1）窗框結(jié)構(gòu)采用100mmX80mm方管材料，根據(jù)可視平面數(shù)量制作形成9個窗框結(jié)構(gòu)部件，見圖5；窗框結(jié)構(gòu)部件制作階段使用鋼平臺胎架，控制部件內(nèi)單個窗框精度達(dá)到：對角線≤±1mm，平面度≤±1mm；整個部件精度達(dá)到對角線≤±2 mm,平面度≤±2mm。窗框結(jié)構(gòu)部件安裝時機(jī)為上建總段焊接及火工矯正作業(yè)完畢后。

圖5 窗框結(jié)構(gòu)部件及加強(qiáng)示意圖

（2）上建總段焊接及火工矯正完畢后進(jìn)行窗框結(jié)構(gòu)部件的安裝，安裝過程中保留其保型加強(qiáng)，如圖6所示，調(diào)整窗框結(jié)構(gòu)部件與壁板裝配間隙、水平高度、整體平面度、上下連接角度以及面與面之間的角度。

圖6 窗框結(jié)構(gòu)部件安裝階段

（3）為有利于焊接變形的控制，窗框結(jié)構(gòu)部件與船體艙壁采用對稱退焊法施工。

（4）焊接完畢后采用拉粉線的方法檢查窗框結(jié)構(gòu)部件視線平面內(nèi)整體平面度，檢查其每個窗框結(jié)構(gòu)部件內(nèi)窗孔尺寸及相同平面內(nèi)窗框結(jié)構(gòu)部件整體尺寸，包括長、寬、對角線尺寸。窗框結(jié)構(gòu)部件安裝完焊后精度要求如下：單個窗孔尺寸對角線≤±2mm，平面度≤±2mm；視線平面內(nèi)窗框結(jié)構(gòu)部件整體對角線≤±4mm,平面度≤±6mm。

（5）窗框結(jié)構(gòu)部件精度偏差檢查完成后，在需要偏差調(diào)整位置標(biāo)記相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行火工調(diào)整。

火工調(diào)整窗框結(jié)構(gòu)前需拆除上、下壁板的保型及連接加強(qiáng)，拆除方管組件的臨時加強(qiáng)，如圖7所示。

圖7 窗框結(jié)構(gòu)部件焊后火工階段

（6）窗框結(jié)構(gòu)整體火工調(diào)整完畢后，進(jìn)行成品窗定位與安裝，同時完成相關(guān)焊接作業(yè)。為避免焊接作業(yè)溫度過高導(dǎo)致成品窗玻璃受熱破裂，焊接過程配備溫度測量儀，嚴(yán)格控制焊縫區(qū)域溫度不超過100℃。成品窗安裝結(jié)束后進(jìn)行駕駛室區(qū)域涂裝作業(yè)，整個駕駛室達(dá)到完整狀態(tài)，具體情況，如圖8所示。

圖8 駕駛室窗安裝完整狀

3 經(jīng)濟(jì)效益和社會效益

客滾船是我司近幾年重點(diǎn)產(chǎn)品之一，也是公司發(fā)展戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移中的重要船型。2003年我廠建造的Gotland-Ropax1600客滾船1#、2#船駕駛室窗安裝作業(yè)，因窗框結(jié)構(gòu)完焊后無法滿足成品窗安裝精度要求，在碼頭階段進(jìn)行了大量返工，整個周期歷時3個月及2個半月。經(jīng)過深入研究分析建造要點(diǎn)及相應(yīng)精度控制措施的策劃實(shí)施，現(xiàn)建造的2條同系列船駕駛窗框結(jié)構(gòu)安裝精度問題得到了順利解決，使得整個駕駛室窗能夠在半個月內(nèi)一次性安裝完整，極大的縮短了整船建造周期，同時對后續(xù)承接類似客滾船產(chǎn)品駕駛室窗的安裝積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。