跳進船坑就一直在辛苦的船友們,來來來,跟我們一起掰掰手指頭算算,你修造過多少條船,或者跑過多少條船。我們知道大家對船都要比對自己家熟悉了,然而如果讓你動筆寫一寫「她」或「她們」的特點和秉性,你是否真的能夠寫的出,又能夠條理的寫出多少條?沒錯,天天眼見手摸就在腦子裡的東西,用精準的文字總結出來卻是那麼難。
本次與大家分享Michael作為船東監造原創的PSV船型建造總結,感謝他的不吝分享。
一. 概述
PSV -- Platform Supply Vessel 平臺供應船,主要用途是為海上鑽井平臺運送人員和物資。運載的物資包括:油料、淡水、鑽井水、幹散料、鑽井泥漿、鹽水、基油、甲醇、乙二醇等。
PSV按照甲板面積和載貨噸位分為:
小型(甲板面積小於600㎡,載重量3000DWT以下)
中型(甲板面積600~800㎡,載重量3000~4000DWT)
大型(甲板面積大於800㎡,載重量4000DWT以上)
由於海上鑽井平臺的大型化,深海化,出於對經濟性和適航性的考慮,PSV也越來越趨於中、大型化。目前世界主流PSV為中、大型,並多配有其他輔助功能,如:溢油回收,對外消防、海上救援等。
現今世界知名的PSV船型設計公司及其代表船型如下:
Havyard 832/833
Focal 522/528/507
Ulstein PX121/PX105
Wartsila WSD800/VS482
Rolls Royce UT771/UT755
二. 船型特點
PSV船型相對於傳統的商船,其特點是船體小,空間窄,用料薄(鋼材),艙室多,設備、管路繁複,功能多樣等,並且PSV屬於特殊用途船,需要滿足SPS code中的各項要求。此外,部分船級社(如DNV-GL)有專門制定的OSV船型規範。
1. 船長小,無大開口,上建在船首布置,主甲板為開敞空曠的水平甲板,無梁拱或梁拱折角布置於兩側雙層舷牆內。船體內部框架、結構緊密,因此整個船體梁總縱強度較高;而由於船體用鋼材板厚較小,故而局部強度裕量小。
2. 船體用鋼材多為普通低碳鋼,少高強度鋼、鑄鋼。甲醇艙可能用316L不鏽鋼(或普通鋼但需特塗)。除大型設備基座,少全熔透、深熔焊要求。但由於板材薄,焊接應注意控制焊腳大小,嚴控熱變形。
3. 船體空間小,結構複雜,雙層底高度小,施工難度大,建造過程危險因素多,並且常常存在一些無法施工的死角區域。
4. 由於整船小,在首尾區域船體線型變化較大,對外板及肋骨線型加工要求高,後期船體受焊接、切割、火工、吊裝等影響易產生局部變形,將加重火工校正工作量及與塗裝、內裝專業之間協調壓力。
5. 由於船舶功能多,艙室也多。船體密性、艙室密性、艙室強度試驗的工作量也是巨大的。可以考慮在分段劃分的時候把艙室作為整體劃分。
三. 設計、建造中應注意事項:
生產設計工作開始前,船廠應和設計公司探討,明確各方職責,明確船廠方需提供的設備信息詳情及日期,以及設計公司需提供圖紙的日期。確保詳設圖紙的準確性,由設計公司建模的,應明確對於設計公司按區域進行完整的TRIBON建模的要求。與設計公司籤訂一個合適的預舾裝率並根據此預舾裝率嚴格執行建模,船廠應參與模型的檢查工作。
1. 船體分段劃分
a: 保證泥漿艙的完整性,有利於分段製作過程中保證總體結構強度,減小艙室變形。
b: 保證不鏽鋼艙室的完整性,有利於分段施工及後期保護。
c: 保證大型基座完整性,有利於分段總組(預合攏)時預裝設備。
2. 船體結構
a: 注意檢驗通道(僅低閃點液貨艙周圍),逃生通道等通道的寬度。一定要滿足規範、公約中的最低要求。通道上儘量不要布置多餘舾裝件,管系、閥柄等不應伸進通道區域。
b: 注意彈性節點
c: 注意加工信息標註的完整性。包括:坡口、折彎、過渡削斜、流水孔、透氣孔、止漏孔等。
d: 管系、電纜的穿艙開孔,舾裝工藝孔等信息應在設計圖中標註、送審。並可在下料階段數控切割,提高效率和質量。避免日後增加過多的開孔而引起船東、船檢對船體強度的質疑。否則,需要重新統計現場開孔,出圖送審,計算強度,增加不必要的工作量。
3. 下料、加工
a: 嚴格按照圖紙加工信息施工,否則易產生遺漏、錯誤、造成巨大浪費。
b: 採用倒角機對所有自由邊進行雙面打磨R=2mm。有助於提高後期塗裝前報驗通過率。
c: 首、尾部分外板及型材加工難度大。需要高技能的肋骨冷彎、油壓、火工操作人員。嚴格執行精度控制程序,最大程度保證加工精度,避免後期返工。
4. 小組立
a: 控制焊接變形及焊後及時校正、背燒。
b: 控制焊接電流、電壓及焊腳、焊接順序等。
c: 必要時應製作小組立專用胎架用於薄片體、箱體形的小組件拼裝焊接。
d: 使用磁力馬、氣動吸盤等,減少馬腳,使用自動焊接設備提高效率及質量。
e: 做好必要的焊前結構加強,焊前彈劃必要的輔助檢驗線。
f: 注意控制碼放及駁運過程中產生的變形。
5. 分段建造
船體分為四大部分:船首,船尾,主甲板以下船體及上層建築。
a: 精度控制應貫穿分段建造的整個過程,包括:胎架精度,反變形預放,板片餘量及收縮量預放和過程中跟蹤修正。板片劃線,結構裝配,分段焊前、焊後精度測量,曲面分段線型控制等均應安排精度人員進行檢查。
b: 焊接變形控制。制定合理焊接順序,嚴控焊腳尺寸,監控焊接電流電壓。
c: 分段建造過程中及完工後可能會有一次或多次翻身及起吊作業。應設計制定專用的起吊/翻身吊耳布置、吊裝方式及必要的結構加強方案。特別針對於鋼板較薄的分段,由於分段總體強度低,尤其要考慮結構加強方案。
d: 避免分段完工後放置時產生變形,尤其針對甲板分段,應採用多個門架放置的形式,並確保放置於反面為強結構處。
e: 分段合攏口採用適當輔助加強,曲線合攏口可以考慮使用假框架定位於外板以保證合攏線型。
f: 在分段結構生產設計圖中體現出設備或基座的反面加強構件,並明確在分段製作階段是否焊接或貼附?。
g: 上建分段非主要結構立角焊可嘗試下行焊接工藝以減少焊接變形,但應提供經船級社認可的焊接工藝,並事先徵得驗船師和船東認可。
h: 火工校正應在合適的時機介入,不應過早致於反覆火工,也不應過晚致於周邊焊接工作完工後焊接拉力過大而無法校正。
i: 艏艉分段施工難度相對較大,工藝要求高,施工周期長,因此可以考慮把艏艉分段安排與搭載定位分段同時開工,以保證大合攏進度。
j: 甲醇艙(低閃點液艙)一般採用不鏽鋼結構,不鏽鋼分段的裝配、焊接環境要求高,並且在焊縫兩側應進行保護,避免飛濺。若此類艙室為普通鋼結構,則應密切關注所有焊縫的外觀成型,為後期艙室特塗打下良好基礎。
6. 密性,強度試驗
PSV船型由於艙室小而多,並且分布密集,給艙室密性、強度試驗帶來不小困難。
a: 在分段建造階段,儘量把形成完整艙室的分段密性試驗結束。(注意NDT先行)
b: 無法形成完整艙室的,外板也一定用抽真空的方式檢查。
c: 角焊縫充氣試驗可行性不高。因為PSV船型板厚較薄,兩面焊接時容易產生局部熔透的情況,從而堵塞充氣通道導致試驗失敗。
d: 由於管系穿艙現象較為普遍,為了不造成需要二次密性試驗,在分段密性時應確保艙室的各穿艙件安裝並焊接完成。
7. 舾裝
a: 舾裝設計應按施工階段提供生產設計圖和託盤清單(如:分段預舾裝、合攏預舾裝,碼頭舾裝),提高設計準確率,按區域嚴格進行舾裝設計完整性檢查。
b: 提高分段階段的預舾裝率,特別是穿艙件及特塗艙室的預裝。外板的各類標誌,放洩塞,防擊板,排舷管等除位於合攏口處,在分段階段應儘量安裝完整,有利於減少塗裝後油漆破壞,提高密性完成率,從而減少分段塗裝階段焊縫保留量,提高塗裝完工率。(殼舾塗一體化)
c: 舾裝難點在於「工藝性」考慮,也就是各專業及各構件的施工、安裝順序的安排。這要求船廠設計及生產部門放眼全局,周密安排。總體原則是:在適當的時機進行適當的施工,避免因工序不合理造成後道工序無法施工而返工。例如:主甲板的木鋪板有鋼質壓條,應該在分段階段安裝、焊接並隨分段一起進行衝砂、塗裝,因為此壓條多為「T」型材,與甲板間淨高一般為50mm左右,若不衝砂,是無法打磨除鏽的。而在船臺或船塢安裝,除鏽這樣的小事反而變成大問題,在露天的外場衝砂成本和環境汙染顯然大於內場。
8. 塗裝
塗裝工作的難點在於:PSV設備、系統、艙室、舾裝件眾多,結構密集複雜,難以在塗裝階段保證區域完整。而在塗裝完工後再進行熱工作業,將產生塗層破壞的返工工作。除此之外,還應注意以下幾點:
a: PSPC標準的執行,包括:表面缺陷,焊接缺陷的處理,自由邊圓角,表面粗糙度、清潔度及鹽分的要求等。
b: 除壓載艙外,另有其他艙室對塗裝前表面處理及施工環境要求較高,使用或接近使用特塗標準。如:泥漿艙、淡水艙、泡沫艙、碳鋼材質的甲醇艙等(不鏽鋼材質的甲醇艙需進行鈍化處理,建議外包給專業做鈍化的服務商完成)。
c: 主甲板以下機器處所(機艙、側推艙、舵機艙等)空間狹小,設備繁多,管系複雜,因此造成大量死角位置,並且在此類區域塗裝前,會有大量油汙需要清潔,塗裝施工難度增大。
d: 大量艙室使用酚醛環氧油漆,此種油漆在噴塗施工時,應注意垂直方向上的漆霧汙染。應用薄膜在垂直方向進行遮蓋,避免上部區域噴塗的漆霧汙染下部區域。
e: 非焊接的接觸面應事先做好完工油漆。如管支架、管卡與管子安裝的接觸面應在安裝前做面漆。設備底座及設備安裝後的隱藏區域應在設備安裝前一天完工油漆並交驗。
f: 分段階段油漆完工後,在合攏及後期各專業施工過程中,注意對壓載艙油漆破損率的要求。PSPC要求不大於2%的面積,這幾乎涉及到所有專業,也是中國船廠共同面臨的難題。此點本文不作深究,將來有機會作專題討論。
g: 應預估水下工程的施工周期,若下水至試航周期預估大於6個月,則應考慮外板油漆問題。因為現今各油漆公司都針對外板自拋光防汙漆在靜水中浸泡6個月以上的情況,聲明要求二次進塢進行清潔及翻新工作,否則自拋光防汙漆效果不佳。因此,可以考慮下水前外板防汙漆僅做薄薄一度,預留一至二度防汙漆下水。在試航或交船前進塢翻新完工,從而節省油漆成本,減少船臺周期。
h: 一般情況下,各區域、各階段塗裝工序如下,供參考:
h1: 外板平船底分段階段做完工漆,其餘做一度防鏽漆,下水前完工;
h2: 機艙、貨泵艙區域,花鋼板以下在分段階段僅做一度底漆,設備底座在設備吊裝前做完工漆,花鋼板以上頂壁在分段階段預留一度面漆,試航或交船前整體完工;
h3:淡水艙有條件可以在合攏工程之後,周邊完整性確認完畢才進行整艙衝砂、塗裝。其餘液艙在分段階段可做完工漆。
h4: 露天甲板分段階段僅做一度底漆。鋪木甲板在木板安裝前一天完工油漆交驗。其餘交船前做完工漆。
9. 船臺/船塢工程(以下簡稱船臺工程)
船臺施工階段是一個綜合的施工過程,幾乎所有工種同時作業。而船臺、船塢一般是一個船廠的核心資產,所以船臺建造周期一直是船廠想要盡力壓縮的。這勢必造成此階段工程進度緊張。理想的狀態是緊而有序,堅決避免出現施工安排的混亂。船臺工程,船體是根本,以大合攏工作為主線,其它工種陸續跟進。鋪龍骨前一個月至四十天就應開始總組(預合攏)工作,並確保充足的分段儲備以縮短船臺周期。在某船廠,80m級的大中型PSV,兩艘同時上船臺至同時下水的周期一般可以控制在四十天左右。那麼,如何高效有序的完成船臺工程呢?應注意以下方面:
a: 生產前準備,包括人(勞動力),機(生產設備),料(生產材料),法(圖紙,工藝文件),環(施工場地)五個方面。
b: 一切以「完整性」為目標。從分段總組開始,各專業應列出各階段的全船項目清單。由主管建造師據此制定各區域乃至全船按區域分專業的完整性要求清單。此後所有的工作及計劃安排都應圍繞達成完整性展開。
c: 船臺工程重點工作列舉:
船體、鐵舾
機、管、電
艙室管、通艙件完整性;
海底閥箱及周邊焊接件完整性;
主要系統完整性;
電纜敷設及主要系統接線完整性;
影響合攏的設備跟蹤進艙。
d: 船臺工程注意細節及建議:
合攏前檢查吊耳及加強的完整性,注意落墩區域外板油漆是否完工,有無破損,檢查墩木與外板接觸面是否有異物;
檢查合攏口區域有無妨礙吊裝及合攏施工的各類設備、零件、雜物等,並予以清除;
腳手架搭設、動能、照明、通風等生產保障措施應及時到位;
設備安裝前,電纜敷設前應再次檢查設備底座,電纜託架及反面區域是否油漆完工,是否有未處理的馬腳;
各處水平面的開口,如機艙吊物口,露天甲板上的艙口、檢修口等,應及時安裝臨時攔水扁鐵並做水泥圍堰,防止火工用水及雨水湧入艙內,還要增加防跌落裝置(或搭護欄);
機艙內管路安裝後無法打磨,油漆的死角區域應在管路安裝前先行油漆;
機艙內管路安裝可考慮分層報驗;
列出下水前必須完成項目清單,製成檢查表,不能遺留至下水後以致無法施工。
10. 電氣
a: 主機推進PSV船型(80m級)全船電纜長100km左右,電推型全船電纜長140km左右。因此電纜託架可採用雙層雙面形式,並適當增大託架餘量。
b: 電纜穿梁、穿艙現象較多時可考慮採用加強型電纜框。
c: 嚴格區分各類電纜,一、二、三類及特殊類型電纜應分開敷設,避免電磁幹擾。
d: 針對電推型PSV,電纜數量尤其多,難以控制不超過6根/束。因此在電力負荷計算時,可得電纜容量降至0.85以下,且儘量控制在6-12根/束。採用單芯電纜時,應嚴格採用三葉型排列,且同相電纜不可相鄰。
e: 電推型PSV應特別關注諧波電流汙染,諧波電壓不得超過其電壓等級的5%。
11. 設備
PSV船型設備繁多,自動化程度高,對於設備整合程度要求高。如何保障各設備正確及完整的整合併滿足技術要求、最終完美交付需要認真考慮,細緻準備。
a: 根據技術規格書要求、船級社相關標準,明確需要整合設備的信息,包括各相連設備的連接方式,設備之間通訊的要求,接收/傳遞信號的需求模式。
b: 由於設備繁多,完工確認複雜,較大程度依賴設備服務工程師。因此船廠應嚴格執行現場服務工程師管理規定,詳細記錄服務工程師工作報告。如果管理不當,易造成服務周期延長及費用升高。並且,船廠需認真消化設備信息,根據設備廠商提供的完工確認信息進行確認,設備安裝、調試工作應嚴格按服務工程師要求進行。
c: 做好施工中設備保護工作,防止設備損壞,落實責任人,進行持續關注。尤其在設備管路安裝和接線後應注意恢復保護罩。
d: 安裝設備時應考慮設備將來的維修空間,拆卸、更換的空間。並要避免電氣設備、接線箱上方有管路法蘭,閥件等可拆卸接頭。
12. 下水工程
a: 下水前務必反覆核查下水檢查表的項目,水下無法施工的項目決不能遺漏。
b: 針對縱向滑道下水方式,由於PSV上建在首部,主機在中靠首部。所以,首部重量大,尾部重量小。傳統尾向下水時應考慮尾浮的情況。尾浮會對船艏柱產生過大的壓力,嚴重時會引起艏柱變形,可以採用在尾部適當增加壓載和增大首部底板與下水橫梁接觸面積的方式來避免。或考慮使用艏向下水方式。
13. 水下工程
水下工程主要包括:水下安裝,全船調試,掃尾、塗裝工程。有以下幾個大節點:
a: 水下安裝應重點推進的項目:
船體專業所有項目儘早完工
上建結構、管路、電氣、舾裝、內裝完整性
側推/伸縮推間完整性
全船花鋼板支架完整性
日用油艙及主、應發系統完整性
主甲板以下通風系統完整性
主甲板以下主幹電纜敷設完成
主甲板舾裝完整性
b: 調試主要推進項目有:發電機、主機、DP功能、推進裝置、全船泵組等。調試階段,管系、輪機、電氣各專業之間應溝通協調,密切配合,並與現場設備服務工程師密切合作。
c: 掃尾、塗裝階段應以艙室封艙為主線,結束遺留的細節工作,塗裝、清潔後,封艙。
14. 安全生產
PSV船空間狹小,艙室、設備多,給安全生產管理工作帶來的壓力大。安全管理應注意以下隱患點:
腳手架搭設與使用規範
吊裝、翻身作業安全
受限空間作業的通風、照明
安全通道的設置、暢通
塗裝作業安全
防觸電,防高墜,防物體打擊
油艙加油後防火
四. 結語
船舶建造是一項綜合性的系統工程,PSV船型也不例外。生產過程中技術及管理方面需要注意的地方有許多,本文定有未盡之處。由於筆者水平有限,並受專業局限,文中難免有錯誤,盼望讀者不吝指正。在本文撰寫過程中,感謝各位同事、船級社朋友,船廠朋友的不吝賜教,填補了筆者在許多地方的知識空缺,豐富了文章內容。希望本文能給仍然奮戰在船舶製造領域的同仁提供一點參考。