液化氣船C型液罐安裝關鍵技術與控制要點

章 銳， 汪家政， 劉呈偉， 干兆輝

(舟山長宏國際船舶修造有限公司，浙江 舟山 316052)

0 引 言

全球對清潔能源的需求持續(xù)增加，而輸氣管道的建設存在各種地理和環(huán)境等壁壘。因此，天然氣的海運貿易出現持續(xù)穩(wěn)定增長，氣體運輸船的需求隨之增多。隨著海洋排放的控制要求越發(fā)嚴格，雙燃料船舶的比重將持續(xù)增加，服務于此類船舶的燃料加注船的需求會隨之增加。C型液罐作為一種液化氣儲存艙，被廣泛應用于小型液化氣運輸加注船。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)運輸加注船建造項目，該型船配置3個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，通過海運方式抵達公司船舶建造場地進行安裝。以該型船的建造及罐體安裝為背景，研究C型液罐安裝的關鍵技術和控制方法。

1 吊裝方案確定

罐體吊裝方案的選擇實際上取決于船廠的設施布置和起吊能力。該型船在公司船臺建造，船臺最大起吊設備為900 t門式起重機，其參數如表1所示。

表1 900 t門式起重機參數

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

1號罐體凈重(含絕緣、木材、管系)為517 t，2號罐體和3號罐體各為520 t，加上吊具、索具等均不超過550 t，因此考慮在下小車主鉤安裝550 t橫撐梁對罐體進行轉向。

550 t橫撐梁主要結構采用AH32船用鋼，其屈服強度為315 MPa，剪切應力為189 MPa；部分結構采用Q235碳素結構鋼，其屈服強度為235 MPa，剪切應力為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。

根據起重機的實際參數進行橫撐梁的初步設計，如圖1所示。針對吊梁的3種典型吊裝工況在理論上進行計算和分析(以吊寬8 500 mm工況為例)，如圖2所示。

圖1 橫撐梁初步設計

圖2 吊寬8 500 mm工況分析

經多次調整優(yōu)化，在理論計算得出的結論滿足要求后，設計部門進行深化設計，并出圖、下料、及加工，并進行橫撐梁承載試驗，橫撐梁通過檢驗并投入使用。承載試驗如圖3所示。

圖3 橫撐梁承載試驗

設計專用橫撐梁對罐體進行轉向是關鍵所在。但對于超過下小車主鉤550 t負荷的罐體來說，需要考慮其他方式，例如：若船廠基礎設施滿足駁船順船長方向接駁，可直接多鉤平吊安裝[1]；使用液壓軸線車配合進行轉向作業(yè)。

2 鞍座裕量修整

液罐通過固定鞍座和滑動鞍座在船體上進行限位和固定[2]，鞍座的線型應與液罐完美貼合，以便在使用過程中受力均勻。因此，液罐在制造工廠完工后，需要進行罐體實際尺寸的測量，包括長、寬、高，2個鞍座的間距，2個鞍座的實際線型，主要目的是將相關數據提供給船廠，以便如下工作順利進行：

(1)船廠在得到罐體的完工尺寸和鞍座間距后，根據實際測量數據，確定船體鞍座間距。通常船體鞍座及加強會在分段階段完成裝焊(鞍座與罐體面會根據精度控制能力留適當裕量，且鞍座面板會考慮散貼至船臺安裝)，因此在船臺總組及搭載階段，在分段、總段定位時必須以固定鞍座和滑動鞍座的間距為最終定位依據，以該數據作為船體分段、總段裕量切割的依據。

(2)液罐鞍座的實體線型應在液罐完工后進行測量，為防止吊裝駁運過程中的變形，在到達船廠后應進行復核。船廠根據實體線型劃制鞍座裕量，并進行鞍座裕量修割；按照圖紙裝焊鞍座面板和擋板等結構，鞍座焊前應考慮焊接收縮等因素，保證鞍座焊后的線型與液罐木塊線型匹配，實現液罐與鞍座的幾何非線性接觸，以滿足承壓要求[3]。鞍座的上表面應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。液罐木塊下表面與鞍座上表面之間的間隙容差范圍應在0～50 mm，如圖4所示。

圖4 間隙容差范圍

液罐數據測量的準確性是關鍵所在。在鞍座線型裕量劃制修割時，應在保證環(huán)氧厚度不超差的情況下，對兩邊適當加大，以便罐體順利吊入。裕量修割應分多次進行。在最后安裝鞍座擋板時，可適當外傾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

由于液罐占據船體貨艙內部的大部分空間，與內底板的距離非常小，因此要求在液罐吊裝前船體內底區(qū)域施工包括油漆的面漆均應結束，以免在液罐吊裝后無法施工。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貨艙正上方。通過900 t門式起重機的主鉤和副鉤調整液罐的橫傾，通過2只輔鉤調整縱傾。使用4個5 t的手拉式滑輪組調整液罐的橫向位置，手拉式滑輪組應固定在船體結構的強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)在固定鞍座和滑動鞍座弧形面板上表面每隔1.0～2.0 m放置數個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，在罐體支承墊木進入鞍座擋板槽內時停止，此時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15～20 mm，總厚度不應超過50 mm，并用記號筆標記在鞍座擋板外側。

(5)在環(huán)氧澆注前應提前安排操作人員和涂抹工人，準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行環(huán)氧澆注的準備工作如下：

(1)特定廠家的環(huán)氧樹脂和固化劑，其相關生產信息應提前提交至船舶所有人確認。

(2)環(huán)氧預熱設備、攪拌設備、泥刀、丙酮、溫度計等工具和材料。

(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)氧澆注過程中的注意事項如下：

(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，表面的清潔度應達到St 2等級。

(2)環(huán)氧用量應進行嚴格計算，并適當加放裕量，避免用量不足的情況，環(huán)氧和固化劑的混合和攪拌應在制造商的指導下完成。

(3)環(huán)氧應提前進艙并預熱，環(huán)氧澆注人員分工應提前策劃，2個鞍座區(qū)域應盡可能同時進行。

(4)在環(huán)氧固化前將底座鋼槽兩側溢出的多余環(huán)氧樹脂刮掉，并使環(huán)氧露天表面呈向上傾角以避免積水，如圖7所示。滑動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

等待環(huán)氧硬化，并按規(guī)定數量取樣提交至第三方進行檢測，將檢測報告提交至船舶所有人和船舶檢驗機構。

5 結 語

C型液罐是小型LNG運輸加注船貨物的主要儲存方式，對實際項目生產過程中的各環(huán)節(jié)進行探索研究，解決液罐在整船建造過程中的關鍵技術和要點，可大幅縮短液罐吊裝周期，進而縮短船塢和船臺周期，對提高采用C型液罐的液化氣船建造效率具有非常重要的作用。