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[摘 要]修造船企业发展海工辅助船改装业务是当今市场困境下的一种生存选择,也是远洋开发从浅海到深海的需要以及社会经济发展能源需求方面的需要等综合原因造成的,更是企业在当前市场困境下转型升级的需要。很明显修造船企业有介入海工辅助船改造业务独特的自身优势,无论是硬件规模上,还是技术工艺基础和生产体系管理上,都具备了发展海工辅助船舶改造的必要条件。
[关键词]修造船企业 海工辅助船 转型升级 技术工艺基础
中图分类号:TU275.3 文献标识码:TU 文章编号:1009―914X(2013)34―0314―01
海洋工程辅助船,Offshore Supply(Support)Vessel简称OSV,是为海洋油气开发提供配套服务的工程船舶的总称,主要负责运送人员、物资、设备以及调查、测量、安装、维护等工作,主要包括守护船、潜水作业船、起抛锚拖船、三用工作船、常规供应船、平台供应船、交通船、工作船、救助拖船、物理勘探船、大型近海起重船、导管架下水驳船、铺管船和救护船等。其中,三用工作船(AHTS)和平臺供应船(PSV)是主要船型。海洋工程辅助船舶和海工主体装备一样,同样要求高新技术的投入,具有高投入、高产出、高风险等特点[1]。
发展海洋工程是各个沿海国家通过海洋来富强国家的重要途径,海洋工程的进步不再是莫不重要,已经在各个沿海国家的发展计划中占据首要地位[2]。随着各类海工项目的快速开发,新造海工辅助船舶已经不能满足发展的实际需要,海工辅助船的改装也日渐成为一个非常重要的选择,此类改装具备高效快捷,低投入高产出等特点。同海洋工程辅助船舶新建以及海工主体装备一样,针对此类改造,我们同样要做好前期的技术工艺准备工作,如基础技术设计、施工设计、技术工艺准备等,以及掌握关键的改造技术要点,如结构变形控制和防范,重型吊车安装和焊接工艺,以及直升机平台的制造和安装等等。海工辅助船的改装是一项介于船舶修理和海工辅助船舶新造之间的重大工程项目,依托修造船厂自身独特的优势,海工辅助船改装必将成为修造船企业重要的业务支柱之一,也将是修造船企业在当前市场危机下走出困境和转型升级的出路之一。
海工辅助船的改造与修造船厂进行的一些常规船舶改造既有共性问题,也有异同之处,下面以我们实际做的MR Tanker(35000DWT油轮)改装成海洋平台浮式供给和生活用船为例[3],对相关的一些技术问题进行分析和探讨,具体如下:
1.结构变形的控制和防范
这是每一种船型改装都需要面临和克服的共同任务。通常考虑采用定时变形监控和测量、临时加强支撑固定、反变形校正、装配定位和焊接顺序优化等方法来控制和减小由于大规模结构变化而带来的船体及其它部件的变形。本船为双底双壳单甲板结构油轮,船体结构为纵骨架式,现需改装为双底双壳海洋浮式供给平台/仓储船体,为使改装后其纵横向变形量值降低至最小。在改造过程中,具体预控措施实施如下:
1)在施工前后及过程中进行变形测量:时刻掌握船舶在施工过程中的状态。纵向测量顺序:
第一次:船舶开工前。
第二次、第三次:主甲板工艺孔左右相互交叉分两次割除,第一次割除7个后测量一次挠度,挠度数据对比没有产生严重变形的话,再把剩余的工艺孔割除,并测量一次挠度。
第四次:倾斜试验前。
第五次:完工后。
必要时在施工过程中视具体情况可增加测量次数,随时监控挠度变化,测量数据应做好记录并分析,发现问题及时分析原因,采取措施,(或修正装配顺序,或修正焊接顺序,或暂停施工等等),控制变形.每次测量时,船舶的压载状态应尽可能保持一致。
2)在开工艺孔之前,首先要用与甲板纵骨等级对应的扁钢15mm×205mm对工艺孔四周作局部加强之后才能开始割除工艺孔,以免产生局部变形。扁钢装在对应甲板纵骨位置,扁钢对接处必须满焊的焊接,与主甲板紧贴用间断焊焊接。
3)船舶改装大量采用分段形式,分段焊接完工后,必须退火,消除内应力和角变形,焊接过程中也采取锤击的方式消除应力。
4)考虑到船舶是在浮体状态下施工,为尽可能减少由于大量焊接造成:横向:上开下缩;纵向:中拱的变形量,必须严格遵守焊工纪律,严格执行工艺要求,焊接顺序,避免局部区域同时大量焊接。
5)考虑焊接时有一定的收缩量等,板材下料时增加余量。
6)将构件刚性固定在有足够刚性强度的胎架上,待焊缝冷却后在去掉刚性固定。
2.重型吊车安装和焊接工艺[4]
按设计图纸,该轮改造需要在主甲板上FR57、FR77右舷,安装90吨×2台、FR62右舷安装50吨×1台,共3台克令吊。
克令吊上塔体(包括操纵室)、吊臂、转动轴承、转动轴承上下基座等本体,均由船东提供,船厂制作筒体、结构安装、加强、焊接;安装转动轴承上下基座、安装塔体,塔体与轴承基座面的装配焊接、吊臂端部球形轴承安装、转动轴承的安装,塔体的垂直度和基座法兰面水平度、平面度,考虑克令吊安装在基柱围筒上的法兰上承载的交变力很大,焊接装配应作为关键。
1)在安装筒体过程中,要保证其垂直度(可以采取用角度样板在主甲板前后左右复测);按设计图,安装主甲板以上筒体分段,保证其垂直度(可采用拉线检测或大角度样板);为考虑内部结构加强,筒体开二个工艺孔或安装人孔盖;装焊筒体与转动轴承下基座,保证其下基座水平度及平面度(可采用适当多加马板防变形措施,完工后采用直角样板检测);根据技术标准,基座上下平面法兰,按图精加工,直至平面度达到规范要求;
2)焊接技术要求:
a.筒体与平台平焊、筒体对接焊、筒体与主甲板平角焊仰角焊、筒体上口与转动轴承下基座(异径筒体)对接焊或平角焊;为控制变形,定位点尽可能多一点,必须由2~4名双数焊工,同步、对称、同顺时针或逆时针方向施焊; b.转动轴承下基座上平面平角焊,为控制变形,定位点尽可能多一点,必须由2~4名焊工,同步、对称、同顺时针或逆时针方向施焊;建议采用¢3.2mm焊条。
c.筒体对接、角接焊接坡口必须预先开妥,对接焊马板必须按要求装妥,钢板对接缝应在反面定位,正面加马板;(长500mm,宽150mm,厚12mm),马板呈45°定位,间距不大于400mm。待完全冷却后,方可拆除马板、打磨;
3)检验要求:
焊接表面质量应符合CB3802—97《船体焊缝表面质量检验要求》的规定。
4)检测平面度
将检测工具安装在基柱法兰内孔卡紧,将百分表架在转动支架上,转动粗平检测工装相对法兰的平面度,在0°-90°相邻的两点调平到最小误差值,该值即为0°-90°不平面度的数值,在90°-180°相邻的两点调平到最小误差值(相对90°的一点调整180°的一点),该值即为90°-180°不平面度的数值,180°-270°和270°-360°调整方法和上述相同,最后由0°-360°转动一圈进行复查。
5)操作实验和吊重试验。
3.直升机平台的制造和安装[5]
按照改造设计,船体尾部新加飞机平台:为纵向骨架式结构,分为上层平台和下层斜撑,上层平台尺寸约为22.84M*22.84M,原则上采用预制数个立体分段,在胎架上合拢,待船舶进厂后有施工条件时,整体吊装。
f.在胎架上进行合拢,合拢后用激光经纬仪测量分段的直线度、平面度及垂直度;
2)飞机平台的吊装:
a.首先飞机平台船尾甲板及尾封板反面加强;
b.通过调整压载水确保不发生纵倾和横倾,并画出飞机平台的安装位置;
c.甲板底座定位完成后望光,合格后焊接;
d.整体吊装飞机平台,定位完成后望光,飞机平台顶部在一个水平面,且立柱垂直于甲板平面,平台纵向剖面平行于船舶纵剖面时开始焊接;
e.安装附件及管系,完成后做压重试验。
结束语
海工辅助船是与修造船最接近的领域,修造船企业具有发展海工辅助船改造业务的独特优势,更直接也更容易进入海工装备市场,这些优势表现在以下几个方面:①有适应海工辅助船改造的先进生产工艺流程及相应的设施设备资源,为改造提供了天然的硬件条件;②有先进的船舶设计能力和技术基础,为发展和技术创新提供技术依托;③有适应重大装备制造的质量体系和管理体系以及现代制造的理念,为海工辅助船改造提供体系保障和管理支撑;④有完善的经营体系和与时俱进的合作理念,为海工辅助船舶改造业务的拓展和成本有效控制提供了经营条件。发展海工辅助船舶改造对于优化企业产品结构、应对造船市场风险、提升企业技术优势都有重要作用。世界海工装备技术正向深水、大型化、集约化、智能化、清洁化和水下生产体系发展,海工辅助船舶的改装市场容量非常可观[6],修造船企业要加强对海工辅助船舶改造的研究,加大技术投入和技术储备,加快生产模式和经营模式的创新,做好专业技术技能人才的培养,充分发挥现有优势,尽快提升海工辅助船改造的能力,加快使其成为修造船企业重要的业务支柱之一,尽早让企业在当前市场危机下走出困境,并实现产业转型升级。
参考文献
[1] 《2011年全球及中国海洋工程辅助船舶行业研究报告》,2011年12月
[2] 李彬.论政府在我国海洋工程装备制造产业“国际化”战略中的职能定位[J].经济研究导刊.2010,08(15):5-6.
[3] MV TOS INTEGRITY 改造说明书,2011//03/05
[4] 《材料与焊接规范2009》及其修改通报;
[5] 《2006年钢质海船入级与建造规范》(以下简称“规范”)及其修改通报
[6] 中國修船加速走向繁荣[J].中国水运报,2011(2),2-3
[关键词]修造船企业 海工辅助船 转型升级 技术工艺基础
中图分类号:TU275.3 文献标识码:TU 文章编号:1009―914X(2013)34―0314―01
海洋工程辅助船,Offshore Supply(Support)Vessel简称OSV,是为海洋油气开发提供配套服务的工程船舶的总称,主要负责运送人员、物资、设备以及调查、测量、安装、维护等工作,主要包括守护船、潜水作业船、起抛锚拖船、三用工作船、常规供应船、平台供应船、交通船、工作船、救助拖船、物理勘探船、大型近海起重船、导管架下水驳船、铺管船和救护船等。其中,三用工作船(AHTS)和平臺供应船(PSV)是主要船型。海洋工程辅助船舶和海工主体装备一样,同样要求高新技术的投入,具有高投入、高产出、高风险等特点[1]。
发展海洋工程是各个沿海国家通过海洋来富强国家的重要途径,海洋工程的进步不再是莫不重要,已经在各个沿海国家的发展计划中占据首要地位[2]。随着各类海工项目的快速开发,新造海工辅助船舶已经不能满足发展的实际需要,海工辅助船的改装也日渐成为一个非常重要的选择,此类改装具备高效快捷,低投入高产出等特点。同海洋工程辅助船舶新建以及海工主体装备一样,针对此类改造,我们同样要做好前期的技术工艺准备工作,如基础技术设计、施工设计、技术工艺准备等,以及掌握关键的改造技术要点,如结构变形控制和防范,重型吊车安装和焊接工艺,以及直升机平台的制造和安装等等。海工辅助船的改装是一项介于船舶修理和海工辅助船舶新造之间的重大工程项目,依托修造船厂自身独特的优势,海工辅助船改装必将成为修造船企业重要的业务支柱之一,也将是修造船企业在当前市场危机下走出困境和转型升级的出路之一。
海工辅助船的改造与修造船厂进行的一些常规船舶改造既有共性问题,也有异同之处,下面以我们实际做的MR Tanker(35000DWT油轮)改装成海洋平台浮式供给和生活用船为例[3],对相关的一些技术问题进行分析和探讨,具体如下:
1.结构变形的控制和防范
这是每一种船型改装都需要面临和克服的共同任务。通常考虑采用定时变形监控和测量、临时加强支撑固定、反变形校正、装配定位和焊接顺序优化等方法来控制和减小由于大规模结构变化而带来的船体及其它部件的变形。本船为双底双壳单甲板结构油轮,船体结构为纵骨架式,现需改装为双底双壳海洋浮式供给平台/仓储船体,为使改装后其纵横向变形量值降低至最小。在改造过程中,具体预控措施实施如下:
1)在施工前后及过程中进行变形测量:时刻掌握船舶在施工过程中的状态。纵向测量顺序:
第一次:船舶开工前。
第二次、第三次:主甲板工艺孔左右相互交叉分两次割除,第一次割除7个后测量一次挠度,挠度数据对比没有产生严重变形的话,再把剩余的工艺孔割除,并测量一次挠度。
第四次:倾斜试验前。
第五次:完工后。
必要时在施工过程中视具体情况可增加测量次数,随时监控挠度变化,测量数据应做好记录并分析,发现问题及时分析原因,采取措施,(或修正装配顺序,或修正焊接顺序,或暂停施工等等),控制变形.每次测量时,船舶的压载状态应尽可能保持一致。
2)在开工艺孔之前,首先要用与甲板纵骨等级对应的扁钢15mm×205mm对工艺孔四周作局部加强之后才能开始割除工艺孔,以免产生局部变形。扁钢装在对应甲板纵骨位置,扁钢对接处必须满焊的焊接,与主甲板紧贴用间断焊焊接。
3)船舶改装大量采用分段形式,分段焊接完工后,必须退火,消除内应力和角变形,焊接过程中也采取锤击的方式消除应力。
4)考虑到船舶是在浮体状态下施工,为尽可能减少由于大量焊接造成:横向:上开下缩;纵向:中拱的变形量,必须严格遵守焊工纪律,严格执行工艺要求,焊接顺序,避免局部区域同时大量焊接。
5)考虑焊接时有一定的收缩量等,板材下料时增加余量。
6)将构件刚性固定在有足够刚性强度的胎架上,待焊缝冷却后在去掉刚性固定。
2.重型吊车安装和焊接工艺[4]
按设计图纸,该轮改造需要在主甲板上FR57、FR77右舷,安装90吨×2台、FR62右舷安装50吨×1台,共3台克令吊。
克令吊上塔体(包括操纵室)、吊臂、转动轴承、转动轴承上下基座等本体,均由船东提供,船厂制作筒体、结构安装、加强、焊接;安装转动轴承上下基座、安装塔体,塔体与轴承基座面的装配焊接、吊臂端部球形轴承安装、转动轴承的安装,塔体的垂直度和基座法兰面水平度、平面度,考虑克令吊安装在基柱围筒上的法兰上承载的交变力很大,焊接装配应作为关键。
1)在安装筒体过程中,要保证其垂直度(可以采取用角度样板在主甲板前后左右复测);按设计图,安装主甲板以上筒体分段,保证其垂直度(可采用拉线检测或大角度样板);为考虑内部结构加强,筒体开二个工艺孔或安装人孔盖;装焊筒体与转动轴承下基座,保证其下基座水平度及平面度(可采用适当多加马板防变形措施,完工后采用直角样板检测);根据技术标准,基座上下平面法兰,按图精加工,直至平面度达到规范要求;
2)焊接技术要求:
a.筒体与平台平焊、筒体对接焊、筒体与主甲板平角焊仰角焊、筒体上口与转动轴承下基座(异径筒体)对接焊或平角焊;为控制变形,定位点尽可能多一点,必须由2~4名双数焊工,同步、对称、同顺时针或逆时针方向施焊; b.转动轴承下基座上平面平角焊,为控制变形,定位点尽可能多一点,必须由2~4名焊工,同步、对称、同顺时针或逆时针方向施焊;建议采用¢3.2mm焊条。
c.筒体对接、角接焊接坡口必须预先开妥,对接焊马板必须按要求装妥,钢板对接缝应在反面定位,正面加马板;(长500mm,宽150mm,厚12mm),马板呈45°定位,间距不大于400mm。待完全冷却后,方可拆除马板、打磨;
3)检验要求:
焊接表面质量应符合CB3802—97《船体焊缝表面质量检验要求》的规定。
4)检测平面度
将检测工具安装在基柱法兰内孔卡紧,将百分表架在转动支架上,转动粗平检测工装相对法兰的平面度,在0°-90°相邻的两点调平到最小误差值,该值即为0°-90°不平面度的数值,在90°-180°相邻的两点调平到最小误差值(相对90°的一点调整180°的一点),该值即为90°-180°不平面度的数值,180°-270°和270°-360°调整方法和上述相同,最后由0°-360°转动一圈进行复查。
5)操作实验和吊重试验。
3.直升机平台的制造和安装[5]
按照改造设计,船体尾部新加飞机平台:为纵向骨架式结构,分为上层平台和下层斜撑,上层平台尺寸约为22.84M*22.84M,原则上采用预制数个立体分段,在胎架上合拢,待船舶进厂后有施工条件时,整体吊装。
f.在胎架上进行合拢,合拢后用激光经纬仪测量分段的直线度、平面度及垂直度;
2)飞机平台的吊装:
a.首先飞机平台船尾甲板及尾封板反面加强;
b.通过调整压载水确保不发生纵倾和横倾,并画出飞机平台的安装位置;
c.甲板底座定位完成后望光,合格后焊接;
d.整体吊装飞机平台,定位完成后望光,飞机平台顶部在一个水平面,且立柱垂直于甲板平面,平台纵向剖面平行于船舶纵剖面时开始焊接;
e.安装附件及管系,完成后做压重试验。
结束语
海工辅助船是与修造船最接近的领域,修造船企业具有发展海工辅助船改造业务的独特优势,更直接也更容易进入海工装备市场,这些优势表现在以下几个方面:①有适应海工辅助船改造的先进生产工艺流程及相应的设施设备资源,为改造提供了天然的硬件条件;②有先进的船舶设计能力和技术基础,为发展和技术创新提供技术依托;③有适应重大装备制造的质量体系和管理体系以及现代制造的理念,为海工辅助船改造提供体系保障和管理支撑;④有完善的经营体系和与时俱进的合作理念,为海工辅助船舶改造业务的拓展和成本有效控制提供了经营条件。发展海工辅助船舶改造对于优化企业产品结构、应对造船市场风险、提升企业技术优势都有重要作用。世界海工装备技术正向深水、大型化、集约化、智能化、清洁化和水下生产体系发展,海工辅助船舶的改装市场容量非常可观[6],修造船企业要加强对海工辅助船舶改造的研究,加大技术投入和技术储备,加快生产模式和经营模式的创新,做好专业技术技能人才的培养,充分发挥现有优势,尽快提升海工辅助船改造的能力,加快使其成为修造船企业重要的业务支柱之一,尽早让企业在当前市场危机下走出困境,并实现产业转型升级。
参考文献
[1] 《2011年全球及中国海洋工程辅助船舶行业研究报告》,2011年12月
[2] 李彬.论政府在我国海洋工程装备制造产业“国际化”战略中的职能定位[J].经济研究导刊.2010,08(15):5-6.
[3] MV TOS INTEGRITY 改造说明书,2011//03/05
[4] 《材料与焊接规范2009》及其修改通报;
[5] 《2006年钢质海船入级与建造规范》(以下简称“规范”)及其修改通报
[6] 中國修船加速走向繁荣[J].中国水运报,2011(2),2-3