朱雨雷，伍平平

（舟山中遠海運重工有限公司，浙江舟山 316131）

0 引言

船舶建造是一項龐大的綜合工程，其中建造方案是船舶制造的重要組成部分，是每個項目的建造指導(dǎo)性文件，用以指導(dǎo)項目的生產(chǎn)、工藝和管理等方面的工作。建造方案作為項目前期策劃中最重要的一環(huán)，其合理性、細化程度將直接影響項目執(zhí)行周期、成本和經(jīng)濟效益等各個重要環(huán)節(jié)。3 600 TEU集裝箱船是舟山中遠海運重工有限公司（簡稱：舟山中遠）承接的航運巨頭馬士基公司的集裝箱船，也是世界首個為北極航道設(shè)計定制的船舶，設(shè)計標準高、建造難度大。本文對3 600 TEU集裝箱系列船建造方案進行探討，論述建造方案對項目成功實施的必要性。

1 3 600 TEU集裝箱船簡介

1.1 主要參數(shù)

該船總長為200 m，型深為18.1 m，型寬為35.2 m，帶環(huán)保符號和冰區(qū)加強符號，滿足船舶能效設(shè)計指數(shù)（EEDI）階段2要求，主要設(shè)備及主輔機滿足?25 ℃正常運行，適航北歐冰區(qū)海域。

1.2 船型結(jié)構(gòu)特點

全船設(shè)5個集裝箱貨艙，可裝載冷藏集裝箱。9層上層建筑：第一層中心高為3 000 mm；第二到第八層中心高為2 800 mm；第九層中心高為2 400 mm。艏部有側(cè)推。

梁拱：主甲板和尾部系泊甲板200 mm。

表1 船舶主要參數(shù)表

肋距：共分252檔肋位（FR ?5～FR 247）。FR 247～FR 227為800，F(xiàn)R 227～FR 47為850、800或770；FR 47～FR ?5 為 800。

結(jié)構(gòu)形式：尾部、首部和貨艙為縱骨架結(jié)構(gòu)，機艙為橫骨架結(jié)構(gòu)。

2 基本建造方針

2.1 船體建造方針

2.1.1 分段劃分考慮

分段劃分（圖1）應(yīng)以船體為基礎(chǔ)，充分考慮舾裝及涂裝生產(chǎn)需求，為殼舾涂一體化創(chuàng)造條件，根據(jù)公司的現(xiàn)有資源、場地、鋼加、裝焊、涂裝廠房和吊車的起重能力進行劃分。

圖1 分段劃分簡圖

1）考慮分段最大板材長度和寬度的選用，根據(jù)公司校平機參數(shù)限制要求，分段劃分排板按最大板幅3.05 m×14 m。

2）根據(jù)涂裝廠房及駁運能力，考慮分段最大尺度，允許寬34 m、高11.5 m（含擱墩高度）以內(nèi)的分段進涂裝廠房，允許最大分段駁運能力不超過380 t。

3）考慮分段翻身最大重量，車間內(nèi)允許分段最大吊運能力為200 t，分段翻身最大重量為100 t，船臺允許分（總）段翻身最大重量為600 t。分段重量原則上控制在160 t之內(nèi)。

4）首尾區(qū)域分段帶有較大線型，在分段劃分時需考慮分段拼板尺寸。

5）機艙區(qū)域總段劃分要充分考慮方便舾裝及設(shè)備安裝。

6）中部總段劃分要考慮整箱位原則，舷側(cè)分段和底部分段的合龍口需要錯開。

7）生活區(qū)分段劃分要考慮方便運輸、防變形，以及方便在地面總組及保證總組階段預(yù)裝完整性。

8）考慮船體的結(jié)構(gòu)特點和強度及分段的鋼性、箱角位置、綁扎橋位置等，箱腳下對應(yīng)加強結(jié)構(gòu)盡量保證在一個分段內(nèi)，保持完整性。

9）貨艙區(qū)域總段劃分考慮完整艙室的箱角布置。

10）增加綁扎橋劃分和總組要求。

2.1.2 分段劃分情況

分段類型及數(shù)量見表2。

表2 分段類型及數(shù)量表（單位：個）

2.1.3 分段組立裝配順序

分段組立裝配順序（detail assembly procedure，簡稱：DAP）如下：

1）從精度控制、工藝流程、生產(chǎn)效率等方面策劃初步DAP，并組織生產(chǎn)與設(shè)計部門進行研討，充分考慮后期施工難度、平焊焊縫比例及鋼加小組運輸精度控制、分段大組外板線型控制等因素。

2）生產(chǎn)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)已討論完成的DAP編制原則對分段組立順序進行細化，生成3D模型，確定組立流向及分段建造基面，繪制完成后組織生產(chǎn)與設(shè)計部門逐個分段討論。確認無誤后完成下發(fā)正式版DAP。

2.1.4 余量布置

1）從提高生產(chǎn)效率、控制精度、降低成本等方面策劃余量布置圖，并組織生產(chǎn)與技術(shù)部門充分研討。

2）根據(jù)以往記錄的船型數(shù)據(jù)經(jīng)驗，合理設(shè)定反變形量和分段縱、橫向焊縫收縮補償量。

3）要求分段下胎前測量精度數(shù)據(jù)，在保證船舶主尺度的前提下，切除分段端部余量，實施無余量船臺搭載。

2.1.5 建造方法

2.1.5.1 分段制作

1）貨艙區(qū)分段

（1）平行中體雙層底分段：以外底板為基面正造；

（2）平行中體舭部分段：以外底板為基面正造；

（3）舷側(cè)分段：以舷側(cè)外板為基面?zhèn)仍?，或以?nèi)殼的基面?zhèn)仍欤?/p>

（4）橫壁分段：以尾側(cè)面或首側(cè)面為基面臥造，考慮在分段階段安裝導(dǎo)軌。

2）機艙區(qū)分段

機艙雙層底分段以內(nèi)底為基面反造，機艙舷側(cè)片體分段以外板為基面?zhèn)仍?，考慮區(qū)域舾裝單元。

3）艉部區(qū)分段

尾軸轂分段臥造，其余分段以平臺（甲板）為基面反造。

4）艏部區(qū)分段

艏底部分段以內(nèi)底為基面反造，舷墻以外板為基面?zhèn)仍?，艏樓以甲板為基面反造，其余分段以平臺（甲板）為基面反造。

5）生活區(qū)分段

均以各層平臺（甲板）為基面反造。

6）側(cè)推管和基座安裝

安排在分段制作階段完成。

7）分段制作階段

重點控制分段制作精度，做好箱角、導(dǎo)軌的精度控制。

2.1.5.2 搭載

1）根據(jù)分段劃分圖及搭載順序圖，按順序進行船臺搭載吊裝定位；

2）船臺搭載定位基準段取22B段，便于機艙區(qū)早成型，滿足機艙設(shè)備、單元提早安裝，為保證下水完整性創(chuàng)造條件；

3）吊裝搭載順序應(yīng)考慮機艙雙層底區(qū)早成型，艉部區(qū)早成型，滿足設(shè)備提早安裝及軸舵系工程提前完成，提高下水前完整性；

4）本船建造采用塔式建造法。以22B為定位段，具體見圖2。

圖2 分段合龍順序圖

2.2 舾裝建造方針

為最大程度縮短水下調(diào)試周期確保項目按期交付，舾裝建造應(yīng)在生產(chǎn)設(shè)計、先行建造、船臺建造階段重點策劃及實施完整性最大化的目標。

1）遵循舾裝工序前移，提高中間產(chǎn)品成品化原則，并切實考慮管系、通風(fēng)、電纜、舾裝件及結(jié)構(gòu)布置的干涉，充分考慮后續(xù)船舶運營實用性及操作維修可行性進行舾裝生產(chǎn)設(shè)計和施工。

2）按大組立、先行、總組、船臺、碼頭和單元6個階段進行舾裝生產(chǎn)設(shè)計、施工。

3）按分段/區(qū)域、階段、類型出圖和編制安裝托盤表，后一階段的安裝圖要包含上一階段的安裝內(nèi)容并加以識別標注。依據(jù)舾裝工序前移并滿足安裝工藝及中間產(chǎn)品運輸要求的原則，研討、確定各專業(yè)各舾裝階段的安裝項目及各建造階段的托盤劃分。

4）管系開孔、設(shè)備基座/系泊件加強、吊裝加強體現(xiàn)到分段圖紙中，與主船體部分一并下料，加強零件在組立階段安裝。

5）研究并策劃單元/模塊舾裝安裝完整性最大化，以減少管系、設(shè)備船臺安裝工作量。

6）鐵舾件制作、安裝要求：鐵舾件制作、安裝圖紙應(yīng)依據(jù)設(shè)計標準慣例及3D模型進行出圖。

7）鐵舾件、管舾件、電舾件在制作、配盤及配送、安裝及安裝后的各個階段要做好舾裝件變形、損壞與涂層破損的保護工作。

8）設(shè)備工廠驗收試驗（factory acceptance test，簡稱：FAT）：根據(jù)設(shè)備清單，由質(zhì)量部編制設(shè)備外檢FAT清單，并報送船東審核。對于重要設(shè)備，根據(jù)設(shè)備清單選擇船廠需要參與的FAT項目，通知廠家，準備廠家FAT資料并下發(fā)參加FAT人員，以便提前熟悉廠家FAT內(nèi)容及試驗程序。

9）設(shè)備倉儲、維護保養(yǎng)：應(yīng)根據(jù)設(shè)備認可圖統(tǒng)計項目設(shè)備尺寸，并提前做好倉儲廠房/場地使用面積策劃。根據(jù)廠家設(shè)備保養(yǎng)、操作手冊編制設(shè)備各階段保養(yǎng)策劃（手冊），并對倉儲廠房提出具體溫度、濕度要求。根據(jù)規(guī)格書要求，編制設(shè)備防護策劃。設(shè)備保養(yǎng)定期檢查報告應(yīng)報送船東。

10）依據(jù)搭載網(wǎng)絡(luò)時間，在開工前確定設(shè)備生產(chǎn)需求準確時間，并提供給物資部。

11）管系、鐵舾件后處理及鍍鋅工藝應(yīng)依據(jù)技術(shù)規(guī)格書要求，管系、鐵舾件制作圖應(yīng)根據(jù)設(shè)計標準慣例內(nèi)容在制作圖紙明確酸洗、鍍鋅要求。

2.2.1 機艙、艉部、首部區(qū)域預(yù)舾裝法

1）機艙雙層底采取單元與分裝結(jié)合的預(yù)舾裝方法。吊裝單元并進行其他管系連接、涂裝。

2）機艙（首部）區(qū)域各層平臺、主甲板區(qū)域的分段，先進行反轉(zhuǎn)預(yù)舾裝，翻身總組后，再進行正轉(zhuǎn)預(yù)舾裝。

3）未實現(xiàn)單元預(yù)裝的設(shè)備和管子，在船臺階段安裝。

2.2.2 貨艙區(qū)域預(yù)舾裝法

1）貨艙區(qū)的鐵舾、管舾及電氣焊接件均應(yīng)在分段上裝焊，要求除合龍縫處外裝焊完整。

2）導(dǎo)軌架、舷邊站柱、眼板、導(dǎo)纜孔、欄桿、綁扎件儲存箱等舾裝件分段階段安裝，艙口蓋在船臺研配。綁扎橋總組后上船安裝。

2.2.3 上層建筑區(qū)域預(yù)舾裝法

上建分段先反轉(zhuǎn)預(yù)舾裝，翻身總組后，再進行正轉(zhuǎn)預(yù)舾裝。

2.3 涂裝建造方針

1）遵循涂裝工序前移，提高中間產(chǎn)品成品化，以減少漆膜燒損的原則，進行涂裝生產(chǎn)設(shè)計和涂裝施工。

2）按鐵舾件制作、分段、總組和船上4個階段進行涂裝設(shè)計、施工。

3）以分段為單位編制分段涂裝圖表；以區(qū)域為單位編制后行涂裝清冊；管子、鐵舾件等涂裝信息由舾裝專業(yè)編制并隨制作圖發(fā)行。圖紙文件中包含涂裝方式、涂料定額。

4）施工中要按照殼舾涂同步進行，涂裝前保證結(jié)構(gòu)完整及預(yù)舾裝完整，減少后期重復(fù)涂裝和返修工作量。

5）鐵舾件油漆盡可能做到完工狀態(tài)，對不易保護和易于破損的舾裝件僅涂一度底漆，待安裝后涂裝。鐵舾件之間的接觸面必須做到成品油漆。

6）鐵舾裝件與結(jié)構(gòu)的焊接位置，需預(yù)留不涂區(qū)，以保證后期的焊接質(zhì)量。

7）壓載艙實施船舶壓載艙保護涂層性能指標（performance standard of protective coatings，簡稱：PSPC），從鋼板的預(yù)處理及涂裝、二次表面處理及涂裝、船臺船塢/合龍后的涂層破損率，到非焊接自由邊、過水孔等全部執(zhí)行PSPC相關(guān)標準。從鋼料加工至小組、中組、大組涂裝前全過程在自由邊處理結(jié)束后實施跟蹤補涂。

8）加強施工過程中對油漆的保護，尤其是壓載艙的清潔和油漆保護。

2.4 精度管理方針

2.4.1 基本工作方針

提高分段制作精度，提高分段無余量制作比率，實施分段無余量搭載，降低搭載修割比率，有效控制船體主尺度偏差。

表3 主船體部分精度控制指標（單位：%）

2.4.2 精度管理要領(lǐng)

1）施工中各種板幅的粗余量切割時機應(yīng)嚴格按“精度管理方案”執(zhí)行，特別是不能自行滯后粗余量切割時間。

2）各種基準線標志應(yīng)打在距分段接縫邊緣100 mm范圍以內(nèi)，以免涂裝時將其覆蓋。

3）精度造船管理控制要點：結(jié)構(gòu)建造的完工尺寸和變形量；艉柱和掛舵臂鑄鋼件本身尺寸以及與船體結(jié)構(gòu)的配合；船尾部位軸舵相關(guān)聯(lián)分段的合龍質(zhì)量；船臺大合龍的尺寸及合龍口質(zhì)量；機艙艉后區(qū)域大合龍口裝焊與主機、軸系、舵系相關(guān)聯(lián)及精度控制；尾部區(qū)域分段建造精度和合龍精度。

2.4.3 精度控制方案

1）3 600TEU集裝箱船板材較?。▋?nèi)底板12 mm、外板14 mm、內(nèi)壁板12 mm），貨艙區(qū)分段普遍是無余量下料，所以主板拼板時必須把所有的板拉攏后測量長、寬、對角線尺寸，合格后再拼板點焊。

2）由于集裝箱船板材普遍較薄，主板劃線時必須嚴格按照圖面要求設(shè)置焊接收縮補償量，分段制作階段必須嚴格控制好焊接腳長，預(yù)防造成過度收縮變形和過度火工矯正導(dǎo)致分段短尺。

3）橫艙壁分段制作時必須使用專用的胎架，分段必須先在部件車間做成片體，然后反扣到基準主板上形成分段，這樣可以減少焊接變形和應(yīng)力，提高分段平整度。

4）3 600TEU集裝箱船建造時在分段階段就把導(dǎo)軌預(yù)裝到橫艙壁分段上，對每個階段作業(yè)要求比較高，需要設(shè)計院編制下發(fā)導(dǎo)軌預(yù)裝工藝及作業(yè)要領(lǐng)?？紤]到確保后續(xù)導(dǎo)軌較高的精度要求，在導(dǎo)軌預(yù)裝前必須對分段應(yīng)力進行消除，分段完工后在預(yù)裝場地的放置也要考慮到變形因素。

5）艙口圍分段制作時要設(shè)置專用胎架，艙口圍不加放反變形和焊接收縮量，長度方向一端加放20 mm余量。

6）橫艙壁分段焊接完成并進行必要的背燒后，精度劃線員以艙口圍上表面為基準，劃出分段的垂直平分線，并且在分段的上口和下口敲好樣沖標記，作為導(dǎo)軌劃線和橫艙壁總段定位的中心基準點。

3 本船建造重點和難點

3.1 船體重點和難點

1）船體構(gòu)件整體偏薄，薄板焊接易變形與薄板精度控制難度大。

解決措施：設(shè)計合理布置收縮量和余量，現(xiàn)場依據(jù)圖紙嚴格控制焊角高度，工裝加強合理到位，分段擺放規(guī)范；需要對特殊分段增加反變形（如雙層底分段）；合理的余量收縮量加放，避免分段合龍間隙超差；針對薄板設(shè)計合理的焊接工藝，降低現(xiàn)場火工次數(shù)，注意焊接電流控制，火工盡量避免，以免引起外板大面積換板；提高分段和分段內(nèi)特殊位置建造精度（如推進器、馬達基座位置）。

2）支柱較多，安裝垂直度要求高，現(xiàn)場控制難度大。

解決措施：設(shè)計圖紙上多標注校核尺寸，工區(qū)編制相關(guān)工藝文件，規(guī)范現(xiàn)場施工操作，分段交驗精度控制嚴格把關(guān)。

3）重量控制要求嚴格，需盡量避免材料以厚代薄。

解決措施：要求在生產(chǎn)設(shè)計過程中嚴格把關(guān)，盡力少用庫存厚板代用，盡量少將零件混套至厚板內(nèi)；生產(chǎn)設(shè)計嚴格把關(guān)，盡量避免出現(xiàn)設(shè)計錯誤導(dǎo)致后期出現(xiàn)需增加構(gòu)件補強問題。

4）貨艙集裝箱堆放面和導(dǎo)軌安裝面平整度要求高。

解決措施：工作圖增加箱角墊板布置圖和甲板，艙壁平面度控制要求。明確現(xiàn)場施工要求，分段交驗精度控制嚴格把關(guān)。所有集裝箱箱腳均為平板式，導(dǎo)架及箱腳按施工工藝階段的要求在分段中進行預(yù)裝完整，包括必要的加強。所有加強應(yīng)在分段制造階段完成，并要求保證安裝精度。固定和壓力導(dǎo)架應(yīng)編制安裝托盤表。

5）全船需要重要結(jié)構(gòu)監(jiān)控節(jié)點（簡稱：CM點）位置較多，現(xiàn)場分段合龍精度要求高。

解決措施：增加 CM 點施工控制工藝，明確CM點位置和施工控制要求，現(xiàn)場嚴格按照CM點的要求施工，控制合龍精度，避免錯位開刀換板。

3.2 輪機重點和難點

1）安裝和調(diào)試軸帶發(fā)電機。

對軸系安裝、找正工藝進行研究編制，需要對調(diào)試的時機和方案提前策劃，確保軸系施工質(zhì)量。

2）主機發(fā)電機進氣采用舷外直接進氣。

解決措施：詳設(shè)、生產(chǎn)考慮盡可能出現(xiàn)的問題，咨詢有經(jīng)驗的公司，以滿足設(shè)計要求。

3.3 舾裝重點和難點

1）側(cè)推間通向露天甲板只有 1個 600 mm×750mm的逃生艙口蓋，合龍后較大設(shè)備無法進艙。

解決措施：提供確定后設(shè)備安裝階段，后設(shè)備進艙時間，避免后期開工藝孔。側(cè)推間上方是貨艙盡量不要開工藝孔。

2）集裝箱箱腳安裝精度要求較高，建造中的每個階段都會影響箱腳的安裝精度。

解決措施：制定詳細的箱腳安裝工藝，貫穿整個建造流程。建造過程中嚴格保證要求精度，加強質(zhì)量報驗力度，確保順利通過試箱。

3）集裝箱導(dǎo)軌安裝精度要求較高，對橫艙壁合龍要求很高。

解決措施：制定詳細的導(dǎo)軌制作和安裝工藝，建造過程中嚴格保證要求精度，加強質(zhì)量報驗力度。橫艙壁合龍要提前做好方案，以保證合龍精度，不影響導(dǎo)軌和箱腳精度。

4）綁扎橋結(jié)構(gòu)較大，技術(shù)中心考慮分2段或3段進行總組后再吊裝。

3.4 涂裝重點和難點

涂裝方面應(yīng)從材料、施工和檢驗3個方面的重點和難點。

1）材料方面：初次采用環(huán)氧富鋅漆、無機硅酸鋅漆和環(huán)氧玻璃鱗片漆。

盡管從合同談判階段取消了全船大面積施工無機硅酸鋅漆，但船東堅持艙口蓋部位應(yīng)用此產(chǎn)品，因此生產(chǎn)管理部門和施工工區(qū)應(yīng)給予足夠的重視，確保施工前的結(jié)構(gòu)完整性和精度要求，避免后期破損；施工工區(qū)要嚴格按工藝要求施工。

整個貨艙和主甲板及艙口圍底漆采用環(huán)氧富鋅漆，合龍、焊接注意涂層漆膜燒損時產(chǎn)生的煙霧對人體的傷害，施工中注意保持足夠的通風(fēng)。

施工于外板冰區(qū)加強部位的環(huán)氧玻璃鱗片漆，漆膜本身堅硬不易拉毛，而且外板水下部位還有粗糙度為120 μm的要求，因此施工時重點關(guān)注合龍縫部位的修補以及避免外板其他部位的燒損。合龍縫部位要采用小型噴砂機進行除銹，對合龍縫部位的漆膜進行羽化處理。二次進塢后外板防污漆施工時要按工藝和油漆商技術(shù)服務(wù)人員的要求用心施工，施工后檢查粗糙度。

2）施工中要考慮如何滿足PSPC及降低油漆消耗系數(shù)（≤2.3）的具體方法。

先行和后行階段嚴格按規(guī)定的油漆消耗系數(shù)進行涂料的領(lǐng)用和發(fā)放，單船單用，避免混用。制定避免現(xiàn)場油漆浪費的相關(guān)措施，如規(guī)范修補區(qū)域，減少預(yù)涂寬度，對噴槍槍嘴進行規(guī)范管理等。

分段邊口預(yù)留一定寬度，降低分段油漆實際使用量。

嚴查分段和區(qū)域的完整性，防止施工后油漆破損，避免油漆的重復(fù)性施工。做好施工后油漆保護。

3）檢驗方面：建造規(guī)格書對外板、艙內(nèi)水艙等鹽分和灰塵等級等有明確規(guī)定，因此需重視鍍鋅件的檢驗、磨料的進貨檢驗和漆膜膜厚檢測，規(guī)范進貨、施工流程，避免后期各種因素造成的返工、延期和油漆浪費。

3.5 精度控制重點和難點

船體板材較薄板，船東對船體外板線型和甲板平整度的要求特別高，必然會要求對分段所有的結(jié)構(gòu)進行背燒，相應(yīng)地會增加分段尺寸的收縮量，所以數(shù)控下料和加工精度就至關(guān)重要。主板下料必須100 %進行自主檢查，精度方面應(yīng)加大抽查的頻率；型材在對長度尺寸進行控制的基準上增加型材直線度的檢查；加大對型材冷彎精度的抽查頻率；對曲外板加工后必須100 %進行精度檢查；對部件場地的平臺水平進行監(jiān)控，確保部件的平整度，部件焊接后100 %進行背燒；檢查縱桁直線度，矯正偏差。

4 結(jié)論

通過詳細嚴謹?shù)慕ㄔ旆桨秆芯坎邉?，舟山中遠的生產(chǎn)建造過程順利平穩(wěn)，成功交付了全部7艘3 600 TEU系列集裝箱船，該3 600 TEU系列船具有優(yōu)異的冰區(qū)航行適應(yīng)性、低碳環(huán)保指標，獲得馬士基公司的高度認可。該3 600 TEU系列船成功通過北極航道，成為第一批次完成北極航線之旅的集裝箱船。建造方案的研究策劃在項目建造過程中的重要性不言而喻。此外，建造過程中除了遵守建造方案的要求外，還應(yīng)滿足項目組的各項具體策劃、建造合同、技術(shù)規(guī)格書、相關(guān)規(guī)范、規(guī)則以及專船施工圖紙、工藝規(guī)程、法定的相關(guān)技術(shù)證件等要求，各生產(chǎn)技術(shù)管理人員需加以重視。