余仁偉

(中外運(yùn)長航集團(tuán)南京長江油運(yùn)公司紫金山船廠，江蘇 儀征 211900)

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33.6 m交通艇改造設(shè)計(jì)與改造方案

余仁偉

(中外運(yùn)長航集團(tuán)南京長江油運(yùn)公司紫金山船廠，江蘇 儀征 211900)

在將原守島供水船改造成內(nèi)河交通艇的過程中，針對原船的缺點(diǎn)制定了詳細(xì)的改造設(shè)計(jì)，通過周密的設(shè)計(jì)工作，明確了改造工程內(nèi)容；在改造工程展開的前期做好詳細(xì)的可操作性的施工計(jì)劃及工藝方案，讓整個(gè)改造施工過程工期可控、質(zhì)量可控，效益達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

交通艇；船舶改裝；改造設(shè)計(jì)；改建實(shí)施方案

0 引言

南京港邊防檢查站邊檢3207艇改造項(xiàng)目主要目的是將原沿海“守島供水船”改建成33.6 m內(nèi)河交通艇。該艇改造成功后主要用于巡查長江南京段水域，并有集中會(huì)議室，可指揮其他船舶圍堵救災(zāi)工作等。該艇改造面臨的主要難度是原艇動(dòng)力弱，船頭線型不合理，船舶艏部傾斜嚴(yán)重等。針對原船這些難題，需要重新設(shè)計(jì)船艏部線型，改變船舶重量和船舶重心。通過實(shí)船測量以及相關(guān)方案的優(yōu)化，最終明確改建的主要內(nèi)容是改善船舶艏部線型，重新制作船舶艏部；原供水艙改為船員房間，原船員房間改造成集中會(huì)議室；將船舶上層建筑改為鋁合金材質(zhì)，降低船舶重心，增加船舶穩(wěn)性。

1 交通艇改建設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 改造設(shè)計(jì)圖紙文件編制及改造依據(jù)

《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2011)、《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》(2009)及2012修改通報(bào)、中國造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)CSQS(2006)。

1.2 船體設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.2.1 改建船舶主要要素對比

改建船舶主要要素對比見表1，改建船舶總布置圖如圖1所示。

圖1 總布置圖

表1 改建前后船舶主要要素對比表

1.2.2 穩(wěn)性

根據(jù)《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2011)校核穩(wěn)性。

1.2.3 救生消防

根據(jù)《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2011)配備救生消防設(shè)備。

1.2.4 艙室

1.2.4.1 隔熱

所有陽光照射到有內(nèi)裝要求的部位的鋼質(zhì)外圍壁及甲板內(nèi)壁敷50 mm自熄泡沫板。

1.2.4.2 敷料及地面

主甲板餐廳、廚房、廚房內(nèi)儲(chǔ)藏室、衛(wèi)生間鋼絲網(wǎng)水泥底層填料地面找平后鋪薄型防滑地磚；駕駛甲板駕駛室、內(nèi)走道上鋪地板；艙底船員室、內(nèi)走道鋪地板；空調(diào)機(jī)室地板為防滑甲板漆。

1.2.4.3 天花板及圍壁

(1)主甲板上艙室天花板凈高為1 800 mm，下沉區(qū)域天花板凈高為 2 200 mm，駕駛甲板室天 花板凈高為2 000 mm。

(2)會(huì)議室、餐廳、廚房、居住艙室及內(nèi)走道的圍壁及天花襯板選用阻燃防火板，其構(gòu)架與其產(chǎn)品配制組裝。

(3)廚房、衛(wèi)生間的墻面圍壁采用輕型不銹鋼復(fù)合圍壁板。

1.3 船舶輪機(jī)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

輪機(jī)系統(tǒng)改造為局部調(diào)整。機(jī)艙內(nèi)部主要設(shè)備不變動(dòng)，軸系也不改動(dòng)；壓載管路、生活管路、透氣管需要調(diào)整；主甲板上增加1臺(tái)中央空調(diào)等。

1.3.1 拆除項(xiàng)目

(1)拆除原船上CO2滅火系統(tǒng)，包括機(jī)艙內(nèi)的CO2噴頭。

(2)拆除對外供水系統(tǒng)，包括機(jī)艙內(nèi)的對外消防泵、對外消防泵啟動(dòng)器以及一些管道。

(3)拆除機(jī)艙以外的取暖管道以及一些附件。

(4)拆裝駕駛室內(nèi)主機(jī)、齒輪箱、舵機(jī)等操縱儀表及連接管線，待駕駛室改建好后重新布置安裝。

(5)拆裝船首儲(chǔ)藏艙內(nèi)的通風(fēng)機(jī)，等船首儲(chǔ)藏艙改建好后,如風(fēng)機(jī)完好繼續(xù)安裝使用。

1.3.2 增加項(xiàng)目

(1)在甲板上增加1間中央空調(diào)室。中央空調(diào)服務(wù)于駕駛室、會(huì)議室、餐廳和船員室，根據(jù)房間總面積92.57 m2，選用ML(R)35I模塊式冷(熱)水機(jī)組空調(diào)，其制冷量約35 kW,制熱量約38.5 kW，壓縮機(jī)功率約11 kW。

(2)在機(jī)艙增加1臺(tái)空調(diào)冷卻水泵,型號(hào)為40CBZ-30。

1.3.3 局部改變項(xiàng)目

(1)由于衛(wèi)生間和廚房位置調(diào)整，所以生活用水管系重新需要布置。

(2)由于本船艙室重新調(diào)整，艙底及消防管系需重新布置，原有的艙底消防壓載總用泵不變。

(3)本船艙室重新調(diào)整，注入、測深系統(tǒng)需重新布置。

1.4 電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)

本船電氣系統(tǒng)根據(jù)船體改建總布置圖和船東改建委托書的要求，對照內(nèi)河的規(guī)范和法規(guī)進(jìn)行改建，增加AIS等。

1.4.1 拆除項(xiàng)目

(1)可以拆除原有的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。

(2)因?yàn)橹醒肟照{(diào)取代了原有的分體式空調(diào)，原有的空調(diào)取消。此外取消為原有空調(diào)供電的空調(diào)分電箱。

1.4.2 增加項(xiàng)目

(1)根據(jù)船體總布置圖，相應(yīng)增加底部艙室的照明。

(2)根據(jù)輪機(jī)增加的空調(diào)設(shè)備和水泵等設(shè)備，在配電板或電力分電箱上增加供電分路。

(3)因?yàn)榭偛贾脠D的變化，電力布置、照明布置、通信和報(bào)警設(shè)備布置、無線電航行設(shè)備布置均需重新調(diào)整。此外主干電纜的走向也重新調(diào)整。

(4)根據(jù)內(nèi)河法規(guī)，增加AIS系統(tǒng)。

2 組織施工

組織施工是項(xiàng)目工作的重要部分。合理高效的施工組織能夠縮短項(xiàng)目建造時(shí)間，提高項(xiàng)目利潤。組織施工時(shí)，應(yīng)通過細(xì)致列項(xiàng)，找出改建工程主要內(nèi)容；通過分析改建工作主要內(nèi)容編制改建計(jì)劃。改建計(jì)劃應(yīng)該包括施工的總體方案、大節(jié)點(diǎn)計(jì)劃、勞動(dòng)力組織策劃、質(zhì)量控制以及關(guān)鍵部位施工工藝要求。

2.1 改建項(xiàng)目施工總體方案

改造項(xiàng)目施工總體方案如圖2所示。

圖2 改造項(xiàng)目施工總體方案

2.2 改建項(xiàng)目施工大節(jié)點(diǎn)計(jì)劃

改建項(xiàng)目施工大節(jié)點(diǎn)計(jì)劃見表2。

表2 33.6 m交通艇施工大節(jié)點(diǎn)計(jì)劃

2.3 勞動(dòng)力組織策劃

(1)原船上層建筑割除、原首部分段割除、新船部首部分段制作安裝等工作需要鋼結(jié)構(gòu)施工人員約9人。

(2)鋁合金上層建筑分段制作安裝，需要專業(yè)鋁合金施工人員5人。

(3)上層建筑內(nèi)飾裝修需要專業(yè)內(nèi)裝施工人員10人。

(4)需要噴砂施工人員8人。

(5)需要油漆施工人員5人。

(6)需要專業(yè)電氣施工人員4人。

(7)需要現(xiàn)場船體、輪機(jī)、電氣、內(nèi)裝、涂裝工程師2人。

2.4 改建項(xiàng)目施工主要工藝

2.4.1 船首分段制作工藝

船首分段制作采用分段正造法制作。以55號(hào)肋位面為基面上胎架制作，焊接按照焊接規(guī)格表的要求施工，分段脫胎前進(jìn)行分段結(jié)構(gòu)報(bào)檢，合格后分段整體進(jìn)入噴砂房噴砂涂裝油漆。

2.4.2 鋁合金上層建筑分段制作工藝

分段制作采用分段正造法制作。以主甲板平面為基面上胎架制作，焊接采用MIG及TIG焊接法，焊接根據(jù)焊接規(guī)格表要求施工，分段脫胎前進(jìn)行分段結(jié)構(gòu)報(bào)檢。

2.4.2.1 鋁合金焊接工藝

2.4.2.1.1 焊接前準(zhǔn)備

(1)除去油、脂、水、污物，對重污染的情況可采用化學(xué)清洗的方法。

(2)焊前可用不銹鋼絲刷、氧化鋁砂紙打磨。

(3)焊接區(qū)域外表面可適當(dāng)予以保護(hù)(防飛濺)。

(4)焊接施工區(qū)域應(yīng)遮風(fēng)擋雨。

(5)輸氣管道可考慮加熱裝置。

(6)低溫情況下要考慮預(yù)熱。

2.4.2.1.2 鋁合金的焊接襯墊

(1)盡量避免使用永久性襯墊。

(2)當(dāng)使用永久性襯墊時(shí)，襯墊本身也應(yīng)與結(jié)構(gòu)一樣清潔。

(3)要盡可能在背面用角焊縫封底，以防潮濕積聚引起腐蝕。

(4)當(dāng)采用臨時(shí)襯墊時(shí)，最好采用不銹鋼材質(zhì)，不排除鋁、陶瓷、普通鋼材作為臨時(shí)襯墊。

(5)避免使用銅墊。

2.4.2.1.3 鋁合金的裝配與固定

(1)避免強(qiáng)力安裝，保證裝配精度，減少間隙。

(2)以中心面對準(zhǔn)或以某一面對準(zhǔn)，避免錯(cuò)位。

(3)根據(jù)具體情況采用合適的工夾具、點(diǎn)固焊和定位板。

(4)定位焊的質(zhì)量應(yīng)與結(jié)構(gòu)焊接相同。

(5)點(diǎn)固焊的數(shù)量應(yīng)適當(dāng)，并有一定的長度。

(6)應(yīng)盡量減少定位板的使用。

(7)使用定位板宜有一定的方向變化。

(8)去除定位板不能用錘擊法強(qiáng)力打掉(宜采用切割打磨的方法)。

2.4.2.1.4 鋁合金焊接順序

(1)密集性多條焊縫：從中心逐漸向四周。

(2)先焊船體內(nèi)側(cè)，再焊外側(cè)，以中心到兩邊。

(3)盡量少留坡口間隙。

(4)盡量減少焊縫的焊道數(shù)量。

(5)采用高密度能量、快速焊接的方法。

(6)長焊縫采用分中對稱焊或分步退焊法。

2.4.2.1.5 鋁合金焊接注意點(diǎn)

(1)焊接預(yù)熱一般是不需要的，以避免產(chǎn)生熱裂紋。

(2)道間溫度不超過60 ℃。

(3)采用引弧板和熄弧板，即使中斷后再焊接也可考慮在焊縫上用引、熄弧板。

(4)采用間斷焊時(shí)要注意填滿弧坑。

(5)挖孔焊時(shí)，要注意孔開得大些，以免保護(hù)不到位，產(chǎn)生缺陷。

(6)若鎂合金含量小于3%，對熱處理后的焊縫產(chǎn)生腐蝕裂紋的敏感性較大。

2.4.2.1.6 焊后檢查

(1)外觀檢查可借助3至5倍的放大鏡。

(2)不允許裂紋、夾鎢、未填滿、表面氣孔、過燒、焊瘤等存在。

(3)表面形狀和焊腳尺寸滿足要求。

(4)咬邊的長度不得小于3 mm，若長度大于3 mm，則咬邊的深度不大于0.5 mm。咬邊連續(xù)長度不超過100 mm。

(5)無損檢測的方法需要事先得到接受。

(6)對接焊用超聲波或射線檢查。

(7)角接縫用滲透檢查。

2.4.2.2 鋁合金與鋼板連接要求

鋁合金與鋼板之間采用鋁鋼過度接頭進(jìn)行焊接，過度接頭焊接要求根據(jù)廠家要求施工。鋼鋁爆炸成形接頭的典型應(yīng)用如圖3所示。

圖3 鋼鋁爆炸成形接頭的典型應(yīng)用

鋼鋁轉(zhuǎn)換接頭焊接時(shí)注意事項(xiàng)：

(1)接合部(SS/Ag界面)應(yīng)避免200 ℃×30 min以上的加熱。

(2)應(yīng)采取先焊熔點(diǎn)低的鋁側(cè)，再焊不銹鋼側(cè)的焊接順序。因?yàn)殇X導(dǎo)熱性好，先焊鋁側(cè)，可使整個(gè)過渡接頭焊接時(shí)散熱加快，降低臨界溫度。

(3)必要時(shí)鋁側(cè)要進(jìn)行焊前預(yù)熱。一般情況下，焊接鋁時(shí)要進(jìn)行200 ℃預(yù)熱。為避免200 ℃×30 min以上的加熱，最好進(jìn)行80 ℃預(yù)熱。

(4)為了避免接合部(SS/Ag)200 ℃×30 min以上的加熱，層間溫度要控制在80 ℃，焊接電流不能過大，且在焊接過程中不斷向包裹在接頭部位的濕棉布澆水，降低接頭部位的溫度。

(5)貼在鋼鋁轉(zhuǎn)換接頭外圍的溫度標(biāo)簽，焊接完成前絕不能除去。

(6)焊接后，對溫度標(biāo)簽的色變進(jìn)行確認(rèn)。

3 結(jié)語

33.6 m交通艇改造過程中發(fā)現(xiàn)鋁合金船體制作難度比鋼質(zhì)船體要大，鋁合金焊接比較容易變形，控制焊接變形是鋁合金船體制作的要點(diǎn)。同時(shí)鋁合金與鋼質(zhì)船體之間的焊接通過鋼鋁爆炸成形接頭是比較成功的方案，焊接質(zhì)量較高，焊接難度小。

33.6 m交通艇通過降低船重，改變船首線型，改正原供水船的不足。經(jīng)實(shí)船試驗(yàn)證明，試航性能良好，達(dá)到改建要求。

[1] 中國船級(jí)社.內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則[M].北京: 人民交通出版社,2011.

[2] 中國船級(jí)社.鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范[M].北京:人民交通出版社,2009.

[3] 國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì).中國造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[M].北京: 國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)出版社,2005.

[4] 李敬勇，李標(biāo)峰.鋁合金焊接船及其發(fā)展[J].材料開發(fā)與應(yīng)用，1994(3)：33-38.

[5] 邱鐵男，楊貴臣.鋁合金船焊接變形的控制[J].船舶工程，1997(3)：24-26.

[6] 笈川研一，霍金林.鋁合金船舶的焊接[J].輕合金加工技術(shù)，1992(10)：35-39.

[7] 王承權(quán)，夏炳仁.鋁合金上層建筑與鋼主船體的新型焊接過渡接頭[J].船舶工程, 1999(4)：26-28，34.

[8] 毛秋水.艦船用鋁-鋁-鋼復(fù)合材料焊接性能研究[D].鎮(zhèn)江：江蘇科技大學(xué), 2010.

2016-04-23

余仁偉(1981—)，男，工程師，從事船舶建造及船舶維修工作。

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