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[摘 要]集装箱船箱柱正态安装能够实现工序前移，提高舾装完整性、提高安全性、降低施工作业难度，有利于船坞周期缩短。本文分析了目前在建集装箱船箱柱安装现状，探究了工序前移在一体化组立阶段安装的可行性，对精度控制、焊接工艺、强度计算、吊装工艺进行了优化。优化后能取得良好的试验结构，提高效率，节约成本，取得了良好的社会效益和经济效益。
[关键词]集装箱船 箱柱安装 工序前移 工艺分析
中图分类号：TU639 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）14-0034-01
1 引言
集装箱船舶建造中，箱柱作为重要的舾装件在安装时对精度、焊接、涂装、安全生产等各方面等有着较高的要求，目前安装是在总组阶段卧态安装，占用总组场地时间长、焊接为高空仰焊，焊接时会破坏前期冲砂油漆的漆面，而且需要配套的工装较多，大大地影响了生产进度及效率，精度控制也存在着不确定性。
本文探讨的箱柱前移到一体化组立阶段正态安装，充分地分析总结了目前安装的种种弊端及困难，针对弊端和困难进行优化，兼顾提高生产的可靠性及周期性。
船舶建造过程中，细节决定了生产的效率和安全，能够缩短周期、提高效率，对整个船舶建造周期和效率的提升作用是很大的。
2 现状分析
目前，集装箱船箱柱的安装现状，箱柱到厂后，在舷侧总段卧态总组阶段，侧卧安装到舷侧分段主甲板上，此时分段冲砂、油漆已经结束，焊接时要破坏油漆，并需要大量支撑工装配合，焊接处于仰焊位置，对于焊接的便捷性、焊接质量都是一个挑战。
众所周知，一条船舶在建造过程中，船坞阶段处于末端，周期比较宝贵，拖期之后也是比较难挽回的，而总组的供应是保证船坞周期的因素之一，目前箱柱在总组阶段安装增加了总组的周期，对船舶完整建造周期是不利的。
主要弊端在于：
（1）侧卧安装，需要支撑工装。（2）装配复杂，精度控制难度增大。（3）有部分焊缝需仰焊、预热，对焊接效率和质量不利。 （4）破坏冲砂油漆涂层，后续修复需要到船坞，增加难度。
3 工序前移整体方案
针对以上弊端和困难，本文优化了箱柱工序前移安装工艺，主要包含以下四个部分：
3.1正态一体化组立阶段安装流程
在分段制造阶段舱口围与分段主甲板合拢成一体化组立时，主甲板处于正态搁置在特制胎架上，安装箱柱。
此流程所提到的专用胎架，是在一体化组立阶段必须的步骤，而且舱口围一体化组立也是建造过程中的必须环节，所以前移工艺不会额外增加此步骤。为了保证该前移工序能够完整顺利的执行，特增加以下工艺补充。
3.2箱柱安装及焊接工艺
施工前必须仔细参阅施工图《13500TEU集装箱柱布置图》。
3.2.1安装工艺
1） 适用范围：
本原则工艺规定了13500TEU箱柱安装要求、安装步骤、要求及注意点
2） 安装前的要求：（1）箱柱结构提交结束；（2）箱柱上的眼板，直梯、方钢踏步、滑盖、铰接盖、铰接式扶手，拉手、扶手底座等附件安装结束；（3）箱柱上的集装箱箱脚不要安装，仅做定位焊。
3.2.2 焊接工艺
典型焊接节点和详细内容参照《13500TEU集装箱柱布置图》。
焊接为全熔透，焊接顺序为先焊接船内侧底座，然后左右，最后船外侧。焊接时从中间开始向两侧进行，注意控制焊接变形。
3.2.3 注意事项
1）高强度板区域焊接修补要严格遵照高强度板焊接修补工艺进行。
2）按工艺工序进行安装，测量与复核相关数据并保存，确保每一步的精度控制。对于各安装步骤中出现的测量数据超差较大问题，需停止施工，将相关测量数据上报精度管理小组，以便采取措施后再行施工。
3）油漆要求根据油漆明细表要求进行。
3.3精度控制工艺
3.3.1 精度控制步骤：
1）甲板面划制基准线：±2mm；
2）箱柱安装精度控制基准：长度方向：分段端面150M.K基准线；
3）半宽和高度方向：舱口围纵壁与甲板的理论线交点；
4）箱柱定位安装位置：长度方向为理论位置，半宽方向为+6mm，高度方向为+5mm；
5）焊后精度要求：长度方向，理论位置，半宽方向，+6mm，高度方向，+2mm；
6）箱柱安装后，在20尺箱柱面板上划制半宽100M.K基准线并用样冲标记；
7）舷侧分段制作关键项目精度标准：舱口围腹板水平，±3mm，分段本体水平，±4mm；
3.3.2 精度控制要点：
1）甲板中组阶段舱口围安装阶段，需要先在甲板面划制基准线，并相应进行样冲标记，作为甲板面舱口围以及后续大组阶段箱柱安装对位的标志线。严格保证甲板水平精度合格后安裝定位舱口围，重点确认舱口围安装的垂直度合格。焊接作业按照对称原则进行施工，避免焊接变形。
2）分段以舷侧纵壁进行分段大组合拢作业阶段，甲板组立翻身合拢定位在保证端面度的基础上，关键控制项目为舱口围腹板内壁的水平，必须保证与抗扭箱纵壁的水平完全一致。分段大组合拢后，须进行三维精度测量，保证关键项目达到精度控制标准，并确认甲板与舷侧纵壁的夹角处安装保形固定板后，方可进行焊接作业。
3）在分段翻身以外板为基面放置，先进行分段水平调平，这时须注意外板上下端口的板厚差较大，须在硬档处预先进行高度差管理。然后在地面划制箱柱顶板在长度和高度方向的地面投影位置，之后定位安装箱柱。箱柱定位的重点保证项目为箱柱相对舱口围在半宽方向的尺寸（此时分段状态下为水平高度，可以直接对与胎架基面的高度差进行确认）。相对分段基准点+6mm确认分段半宽定位，并用加强材进行固定约束。长度和高度方向应用地线进行定位管理。焊接作业按照先进行立焊、平焊和仰焊的顺序依次进行作业。
由于舷侧分段以外板为基面进行箱柱安装，箱柱上面被舱口围遮挡，须制作相应工装进行安装定位，以保证安全。箱柱安装后，在20尺箱柱面板上划制半宽100M.K基准线并用样冲标记，该100M.K基准线完全根据箱柱结构位置进行制作。箱柱在总段阶段安装的，相应制作该100M.K基准线。
3.4 强度计算（安全校核）
根据目前工序前移方案，箱柱正态安装，间断焊固定，后续一体化组立需要翻身与内纵壁组立合拢，合拢后再翻身扣到外板组立上形成分段，过程中箱柱点焊在主甲板上，期间需要二次翻身，根据此工艺流程需要计算翻身时间断焊强度，以便达到安全可靠的目的。
3.4.1 间断焊位置设置
经过讨论间断焊位置如图设置，间断焊≥100mm，在箱柱四角边缘区域施焊，焊接要求按照上述焊接要求及顺序进行。
3.4.2 箱柱翻身受力分析
箱柱受力主要为二次翻身时为主，箱柱受到自身重力及其运动时产生的力，即G+ma，在翻身结束前瞬间受力最大，两次翻身受力一致，只是力的方向相反。
3.4.3 计算结果分析
根据委托，由研发设计院开发所基础室进行有限元强度计算，得出结果：按照四角边缘间断焊的设置，通过有限元强度计算，在安全系数为3的状态下，计算得出，间断焊最小长度为30.92mm，建议每段间断焊取50mm，焊接要求参照上述焊接工艺要求。
4、结语
经过以上分析，本方案用于集装箱船箱柱工序前移，在一体化组立阶段正态安装可行，并能够在精度、强度等方面有所保证，能够在安全生产的大前提下，把总组时的工序前移到组立阶段，大大地提升效率、缩短船舶建造周期，并在13500TEU集装箱1#船艏半段分段上进行试验，并逐步推广。
[关键词]集装箱船 箱柱安装 工序前移 工艺分析
中图分类号：TU639 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）14-0034-01
1 引言
集装箱船舶建造中，箱柱作为重要的舾装件在安装时对精度、焊接、涂装、安全生产等各方面等有着较高的要求，目前安装是在总组阶段卧态安装，占用总组场地时间长、焊接为高空仰焊，焊接时会破坏前期冲砂油漆的漆面，而且需要配套的工装较多，大大地影响了生产进度及效率，精度控制也存在着不确定性。
本文探讨的箱柱前移到一体化组立阶段正态安装，充分地分析总结了目前安装的种种弊端及困难，针对弊端和困难进行优化，兼顾提高生产的可靠性及周期性。
船舶建造过程中，细节决定了生产的效率和安全，能够缩短周期、提高效率，对整个船舶建造周期和效率的提升作用是很大的。
2 现状分析
目前，集装箱船箱柱的安装现状，箱柱到厂后，在舷侧总段卧态总组阶段，侧卧安装到舷侧分段主甲板上，此时分段冲砂、油漆已经结束，焊接时要破坏油漆，并需要大量支撑工装配合，焊接处于仰焊位置，对于焊接的便捷性、焊接质量都是一个挑战。
众所周知，一条船舶在建造过程中，船坞阶段处于末端，周期比较宝贵，拖期之后也是比较难挽回的，而总组的供应是保证船坞周期的因素之一，目前箱柱在总组阶段安装增加了总组的周期，对船舶完整建造周期是不利的。
主要弊端在于：
（1）侧卧安装，需要支撑工装。（2）装配复杂，精度控制难度增大。（3）有部分焊缝需仰焊、预热，对焊接效率和质量不利。 （4）破坏冲砂油漆涂层，后续修复需要到船坞，增加难度。
3 工序前移整体方案
针对以上弊端和困难，本文优化了箱柱工序前移安装工艺，主要包含以下四个部分：
3.1正态一体化组立阶段安装流程
在分段制造阶段舱口围与分段主甲板合拢成一体化组立时，主甲板处于正态搁置在特制胎架上，安装箱柱。
此流程所提到的专用胎架，是在一体化组立阶段必须的步骤，而且舱口围一体化组立也是建造过程中的必须环节，所以前移工艺不会额外增加此步骤。为了保证该前移工序能够完整顺利的执行，特增加以下工艺补充。
3.2箱柱安装及焊接工艺
施工前必须仔细参阅施工图《13500TEU集装箱柱布置图》。
3.2.1安装工艺
1） 适用范围：
本原则工艺规定了13500TEU箱柱安装要求、安装步骤、要求及注意点
2） 安装前的要求：（1）箱柱结构提交结束；（2）箱柱上的眼板，直梯、方钢踏步、滑盖、铰接盖、铰接式扶手，拉手、扶手底座等附件安装结束；（3）箱柱上的集装箱箱脚不要安装，仅做定位焊。
3.2.2 焊接工艺
典型焊接节点和详细内容参照《13500TEU集装箱柱布置图》。
焊接为全熔透，焊接顺序为先焊接船内侧底座，然后左右，最后船外侧。焊接时从中间开始向两侧进行，注意控制焊接变形。
3.2.3 注意事项
1）高强度板区域焊接修补要严格遵照高强度板焊接修补工艺进行。
2）按工艺工序进行安装，测量与复核相关数据并保存，确保每一步的精度控制。对于各安装步骤中出现的测量数据超差较大问题，需停止施工，将相关测量数据上报精度管理小组，以便采取措施后再行施工。
3）油漆要求根据油漆明细表要求进行。
3.3精度控制工艺
3.3.1 精度控制步骤：
1）甲板面划制基准线：±2mm；
2）箱柱安装精度控制基准：长度方向：分段端面150M.K基准线；
3）半宽和高度方向：舱口围纵壁与甲板的理论线交点；
4）箱柱定位安装位置：长度方向为理论位置，半宽方向为+6mm，高度方向为+5mm；
5）焊后精度要求：长度方向，理论位置，半宽方向，+6mm，高度方向，+2mm；
6）箱柱安装后，在20尺箱柱面板上划制半宽100M.K基准线并用样冲标记；
7）舷侧分段制作关键项目精度标准：舱口围腹板水平，±3mm，分段本体水平，±4mm；
3.3.2 精度控制要点：
1）甲板中组阶段舱口围安装阶段，需要先在甲板面划制基准线，并相应进行样冲标记，作为甲板面舱口围以及后续大组阶段箱柱安装对位的标志线。严格保证甲板水平精度合格后安裝定位舱口围，重点确认舱口围安装的垂直度合格。焊接作业按照对称原则进行施工，避免焊接变形。
2）分段以舷侧纵壁进行分段大组合拢作业阶段，甲板组立翻身合拢定位在保证端面度的基础上，关键控制项目为舱口围腹板内壁的水平，必须保证与抗扭箱纵壁的水平完全一致。分段大组合拢后，须进行三维精度测量，保证关键项目达到精度控制标准，并确认甲板与舷侧纵壁的夹角处安装保形固定板后，方可进行焊接作业。
3）在分段翻身以外板为基面放置，先进行分段水平调平，这时须注意外板上下端口的板厚差较大，须在硬档处预先进行高度差管理。然后在地面划制箱柱顶板在长度和高度方向的地面投影位置，之后定位安装箱柱。箱柱定位的重点保证项目为箱柱相对舱口围在半宽方向的尺寸（此时分段状态下为水平高度，可以直接对与胎架基面的高度差进行确认）。相对分段基准点+6mm确认分段半宽定位，并用加强材进行固定约束。长度和高度方向应用地线进行定位管理。焊接作业按照先进行立焊、平焊和仰焊的顺序依次进行作业。
由于舷侧分段以外板为基面进行箱柱安装，箱柱上面被舱口围遮挡，须制作相应工装进行安装定位，以保证安全。箱柱安装后，在20尺箱柱面板上划制半宽100M.K基准线并用样冲标记，该100M.K基准线完全根据箱柱结构位置进行制作。箱柱在总段阶段安装的，相应制作该100M.K基准线。
3.4 强度计算（安全校核）
根据目前工序前移方案，箱柱正态安装，间断焊固定，后续一体化组立需要翻身与内纵壁组立合拢，合拢后再翻身扣到外板组立上形成分段，过程中箱柱点焊在主甲板上，期间需要二次翻身，根据此工艺流程需要计算翻身时间断焊强度，以便达到安全可靠的目的。
3.4.1 间断焊位置设置
经过讨论间断焊位置如图设置，间断焊≥100mm，在箱柱四角边缘区域施焊，焊接要求按照上述焊接要求及顺序进行。
3.4.2 箱柱翻身受力分析
箱柱受力主要为二次翻身时为主，箱柱受到自身重力及其运动时产生的力，即G+ma，在翻身结束前瞬间受力最大，两次翻身受力一致，只是力的方向相反。
3.4.3 计算结果分析
根据委托，由研发设计院开发所基础室进行有限元强度计算，得出结果：按照四角边缘间断焊的设置，通过有限元强度计算，在安全系数为3的状态下，计算得出，间断焊最小长度为30.92mm，建议每段间断焊取50mm，焊接要求参照上述焊接工艺要求。
4、结语
经过以上分析，本方案用于集装箱船箱柱工序前移，在一体化组立阶段正态安装可行，并能够在精度、强度等方面有所保证，能够在安全生产的大前提下，把总组时的工序前移到组立阶段，大大地提升效率、缩短船舶建造周期，并在13500TEU集装箱1#船艏半段分段上进行试验，并逐步推广。