跳进船坑就一直在辛苦的船友们,来来来,跟我们一起掰掰手指头算算,你修造过多少条船,或者跑过多少条船。我们知道大家对船都要比对自己家熟悉了,然而如果让你动笔写一写“她”或“她们”的特点和秉性,你是否真的能够写的出,又能够条理的写出多少条?没错,天天眼见手摸就在脑子里的东西,用精准的文字总结出来却是那么难。
本次与大家分享Michael作为船东监造原创的PSV船型建造总结,感谢他的不吝分享。
一. 概述
PSV -- Platform Supply Vessel 平台供应船,主要用途是为海上钻井平台运送人员和物资。运载的物资包括:油料、淡水、钻井水、干散料、钻井泥浆、盐水、基油、甲醇、乙二醇等。
PSV按照甲板面积和载货吨位分为:
小型(甲板面积小于600㎡,载重量3000DWT以下)
中型(甲板面积600~800㎡,载重量3000~4000DWT)
大型(甲板面积大于800㎡,载重量4000DWT以上)
由于海上钻井平台的大型化,深海化,出于对经济性和适航性的考虑,PSV也越来越趋于中、大型化。目前世界主流PSV为中、大型,并多配有其他辅助功能,如:溢油回收,对外消防、海上救援等。
现今世界知名的PSV船型设计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. 船型特点
PSV船型相对于传统的商船,其特点是船体小,空间窄,用料薄(钢材),舱室多,设备、管路繁复,功能多样等,并且PSV属于特殊用途船,需要满足SPS code中的各项要求。此外,部分船级社(如DNV-GL)有专门制定的OSV船型规范。
1. 船长小,无大开口,上建在船首布置,主甲板为开敞空旷的水平甲板,无梁拱或梁拱折角布置于两侧双层舷墙内。船体内部框架、结构紧密,因此整个船体梁总纵强度较高;而由于船体用钢材板厚较小,故而局部强度裕量小。
2. 船体用钢材多为普通低碳钢,少高强度钢、铸钢。甲醇舱可能用316L不锈钢(或普通钢但需特涂)。除大型设备基座,少全熔透、深熔焊要求。但由于板材薄,焊接应注意控制焊脚大小,严控热变形。
3. 船体空间小,结构复杂,双层底高度小,施工难度大,建造过程危险因素多,并且常常存在一些无法施工的死角区域。
4. 由于整船小,在首尾区域船体线型变化较大,对外板及肋骨线型加工要求高,后期船体受焊接、切割、火工、吊装等影响易产生局部变形,将加重火工校正工作量及与涂装、内装专业之间协调压力。
5. 由于船舶功能多,舱室也多。船体密性、舱室密性、舱室强度试验的工作量也是巨大的。可以考虑在分段划分的时候把舱室作为整体划分。
三. 设计、建造中应注意事项:
生产设计工作开始前,船厂应和设计公司探讨,明确各方职责,明确船厂方需提供的设备信息详情及日期,以及设计公司需提供图纸的日期。确保详设图纸的准确性,由设计公司建模的,应明确对于设计公司按区域进行完整的TRIBON建模的要求。与设计公司签订一个合适的预舾装率并根据此预舾装率严格执行建模,船厂应参与模型的检查工作。
1. 船体分段划分
a: 保证泥浆舱的完整性,有利于分段制作过程中保证总体结构强度,减小舱室变形。
b: 保证不锈钢舱室的完整性,有利于分段施工及后期保护。
c: 保证大型基座完整性,有利于分段总组(预合拢)时预装设备。
2. 船体结构
a: 注意检验通道(仅低闪点液货舱周围),逃生通道等通道的宽度。一定要满足规范、公约中的最低要求。通道上尽量不要布置多余舾装件,管系、阀柄等不应伸进通道区域。
b: 注意弹性节点
c: 注意加工信息标注的完整性。包括:坡口、折弯、过渡削斜、流水孔、透气孔、止漏孔等。
d: 管系、电缆的穿舱开孔,舾装工艺孔等信息应在设计图中标注、送审。并可在下料阶段数控切割,提高效率和质量。避免日后增加过多的开孔而引起船东、船检对船体强度的质疑。否则,需要重新统计现场开孔,出图送审,计算强度,增加不必要的工作量。
3. 下料、加工
a: 严格按照图纸加工信息施工,否则易产生遗漏、错误、造成巨大浪费。
b: 采用倒角机对所有自由边进行双面打磨R=2mm。有助于提高后期涂装前报验通过率。
c: 首、尾部分外板及型材加工难度大。需要高技能的肋骨冷弯、油压、火工操作人员。严格执行精度控制程序,最大程度保证加工精度,避免后期返工。
4. 小组立
a: 控制焊接变形及焊后及时校正、背烧。
b: 控制焊接电流、电压及焊脚、焊接顺序等。
c: 必要时应制作小组立专用胎架用于薄片体、箱体形的小组件拼装焊接。
d: 使用磁力马、气动吸盘等,减少马脚,使用自动焊接设备提高效率及质量。
e: 做好必要的焊前结构加强,焊前弹划必要的辅助检验线。
f: 注意控制码放及驳运过程中产生的变形。
5. 分段建造
船体分为四大部分:船首,船尾,主甲板以下船体及上层建筑。
a: 精度控制应贯穿分段建造的整个过程,包括:胎架精度,反变形预放,板片余量及收缩量预放和过程中跟踪修正。板片划线,结构装配,分段焊前、焊后精度测量,曲面分段线型控制等均应安排精度人员进行检查。
b: 焊接变形控制。制定合理焊接顺序,严控焊脚尺寸,监控焊接电流电压。
c: 分段建造过程中及完工后可能会有一次或多次翻身及起吊作业。应设计制定专用的起吊/翻身吊耳布置、吊装方式及必要的结构加强方案。特别针对于钢板较薄的分段,由于分段总体强度低,尤其要考虑结构加强方案。
d: 避免分段完工后放置时产生变形,尤其针对甲板分段,应采用多个门架放置的形式,并确保放置于反面为强结构处。
e: 分段合拢口采用适当辅助加强,曲线合拢口可以考虑使用假框架定位于外板以保证合拢线型。
f: 在分段结构生产设计图中体现出设备或基座的反面加强构件,并明确在分段制作阶段是否焊接或贴附?。
g: 上建分段非主要结构立角焊可尝试下行焊接工艺以减少焊接变形,但应提供经船级社认可的焊接工艺,并事先征得验船师和船东认可。
h: 火工校正应在合适的时机介入,不应过早致于反复火工,也不应过晚致于周边焊接工作完工后焊接拉力过大而无法校正。
i: 艏艉分段施工难度相对较大,工艺要求高,施工周期长,因此可以考虑把艏艉分段安排与搭载定位分段同时开工,以保证大合拢进度。
j: 甲醇舱(低闪点液舱)一般采用不锈钢结构,不锈钢分段的装配、焊接环境要求高,并且在焊缝两侧应进行保护,避免飞溅。若此类舱室为普通钢结构,则应密切关注所有焊缝的外观成型,为后期舱室特涂打下良好基础。
6. 密性,强度试验
PSV船型由于舱室小而多,并且分布密集,给舱室密性、强度试验带来不小困难。
a: 在分段建造阶段,尽量把形成完整舱室的分段密性试验结束。(注意NDT先行)
b: 无法形成完整舱室的,外板也一定用抽真空的方式检查。
c: 角焊缝充气试验可行性不高。因为PSV船型板厚较薄,两面焊接时容易产生局部熔透的情况,从而堵塞充气通道导致试验失败。
d: 由于管系穿舱现象较为普遍,为了不造成需要二次密性试验,在分段密性时应确保舱室的各穿舱件安装并焊接完成。
7. 舾装
a: 舾装设计应按施工阶段提供生产设计图和托盘清单(如:分段预舾装、合拢预舾装,码头舾装),提高设计准确率,按区域严格进行舾装设计完整性检查。
b: 提高分段阶段的预舾装率,特别是穿舱件及特涂舱室的预装。外板的各类标志,放泄塞,防击板,排舷管等除位于合拢口处,在分段阶段应尽量安装完整,有利于减少涂装后油漆破坏,提高密性完成率,从而减少分段涂装阶段焊缝保留量,提高涂装完工率。(壳舾涂一体化)
c: 舾装难点在于“工艺性”考虑,也就是各专业及各构件的施工、安装顺序的安排。这要求船厂设计及生产部门放眼全局,周密安排。总体原则是:在适当的时机进行适当的施工,避免因工序不合理造成后道工序无法施工而返工。例如:主甲板的木铺板有钢质压条,应该在分段阶段安装、焊接并随分段一起进行冲砂、涂装,因为此压条多为“T”型材,与甲板间净高一般为50mm左右,若不冲砂,是无法打磨除锈的。而在船台或船坞安装,除锈这样的小事反而变成大问题,在露天的外场冲砂成本和环境污染显然大于内场。
8. 涂装
涂装工作的难点在于:PSV设备、系统、舱室、舾装件众多,结构密集复杂,难以在涂装阶段保证区域完整。而在涂装完工后再进行热工作业,将产生涂层破坏的返工工作。除此之外,还应注意以下几点:
a: PSPC标准的执行,包括:表面缺陷,焊接缺陷的处理,自由边圆角,表面粗糙度、清洁度及盐分的要求等。
b: 除压载舱外,另有其他舱室对涂装前表面处理及施工环境要求较高,使用或接近使用特涂标准。如:泥浆舱、淡水舱、泡沫舱、碳钢材质的甲醇舱等(不锈钢材质的甲醇舱需进行钝化处理,建议外包给专业做钝化的服务商完成)。
c: 主甲板以下机器处所(机舱、侧推舱、舵机舱等)空间狭小,设备繁多,管系复杂,因此造成大量死角位置,并且在此类区域涂装前,会有大量油污需要清洁,涂装施工难度增大。
d: 大量舱室使用酚醛环氧油漆,此种油漆在喷涂施工时,应注意垂直方向上的漆雾污染。应用薄膜在垂直方向进行遮盖,避免上部区域喷涂的漆雾污染下部区域。
e: 非焊接的接触面应事先做好完工油漆。如管支架、管卡与管子安装的接触面应在安装前做面漆。设备底座及设备安装后的隐藏区域应在设备安装前一天完工油漆并交验。
f: 分段阶段油漆完工后,在合拢及后期各专业施工过程中,注意对压载舱油漆破损率的要求。PSPC要求不大于2%的面积,这几乎涉及到所有专业,也是中国船厂共同面临的难题。此点本文不作深究,将来有机会作专题讨论。
g: 应预估水下工程的施工周期,若下水至试航周期预估大于6个月,则应考虑外板油漆问题。因为现今各油漆公司都针对外板自抛光防污漆在静水中浸泡6个月以上的情况,声明要求二次进坞进行清洁及翻新工作,否则自抛光防污漆效果不佳。因此,可以考虑下水前外板防污漆仅做薄薄一度,预留一至二度防污漆下水。在试航或交船前进坞翻新完工,从而节省油漆成本,减少船台周期。
h: 一般情况下,各区域、各阶段涂装工序如下,供参考:
h1: 外板平船底分段阶段做完工漆,其余做一度防锈漆,下水前完工;
h2: 机舱、货泵舱区域,花钢板以下在分段阶段仅做一度底漆,设备底座在设备吊装前做完工漆,花钢板以上顶壁在分段阶段预留一度面漆,试航或交船前整体完工;
h3:淡水舱有条件可以在合拢工程之后,周边完整性确认完毕才进行整舱冲砂、涂装。其余液舱在分段阶段可做完工漆。
h4: 露天甲板分段阶段仅做一度底漆。铺木甲板在木板安装前一天完工油漆交验。其余交船前做完工漆。
9. 船台/船坞工程(以下简称船台工程)
船台施工阶段是一个综合的施工过程,几乎所有工种同时作业。而船台、船坞一般是一个船厂的核心资产,所以船台建造周期一直是船厂想要尽力压缩的。这势必造成此阶段工程进度紧张。理想的状态是紧而有序,坚决避免出现施工安排的混乱。船台工程,船体是根本,以大合拢工作为主线,其它工种陆续跟进。铺龙骨前一个月至四十天就应开始总组(预合拢)工作,并确保充足的分段储备以缩短船台周期。在某船厂,80m级的大中型PSV,两艘同时上船台至同时下水的周期一般可以控制在四十天左右。那么,如何高效有序的完成船台工程呢?应注意以下方面:
a: 生产前准备,包括人(劳动力),机(生产设备),料(生产材料),法(图纸,工艺文件),环(施工场地)五个方面。
b: 一切以“完整性”为目标。从分段总组开始,各专业应列出各阶段的全船项目清单。由主管建造师据此制定各区域乃至全船按区域分专业的完整性要求清单。此后所有的工作及计划安排都应围绕达成完整性展开。
c: 船台工程重点工作列举:
船体、铁舾
机、管、电
舱室管、通舱件完整性;
海底阀箱及周边焊接件完整性;
主要系统完整性;
电缆敷设及主要系统接线完整性;
影响合拢的设备跟踪进舱。
d: 船台工程注意细节及建议:
合拢前检查吊耳及加强的完整性,注意落墩区域外板油漆是否完工,有无破损,检查墩木与外板接触面是否有异物;
检查合拢口区域有无妨碍吊装及合拢施工的各类设备、零件、杂物等,并予以清除;
脚手架搭设、动能、照明、通风等生产保障措施应及时到位;
设备安装前,电缆敷设前应再次检查设备底座,电缆托架及反面区域是否油漆完工,是否有未处理的马脚;
各处水平面的开口,如机舱吊物口,露天甲板上的舱口、检修口等,应及时安装临时拦水扁铁并做水泥围堰,防止火工用水及雨水涌入舱内,还要增加防跌落装置(或搭护栏);
机舱内管路安装后无法打磨,油漆的死角区域应在管路安装前先行油漆;
机舱内管路安装可考虑分层报验;
列出下水前必须完成项目清单,制成检查表,不能遗留至下水后以致无法施工。
10. 电气
a: 主机推进PSV船型(80m级)全船电缆长100km左右,电推型全船电缆长140km左右。因此电缆托架可采用双层双面形式,并适当增大托架余量。
b: 电缆穿梁、穿舱现象较多时可考虑采用加强型电缆框。
c: 严格区分各类电缆,一、二、三类及特殊类型电缆应分开敷设,避免电磁干扰。
d: 针对电推型PSV,电缆数量尤其多,难以控制不超过6根/束。因此在电力负荷计算时,可得电缆容量降至0.85以下,且尽量控制在6-12根/束。采用单芯电缆时,应严格采用三叶型排列,且同相电缆不可相邻。
e: 电推型PSV应特别关注谐波电流污染,谐波电压不得超过其电压等级的5%。
11. 设备
PSV船型设备繁多,自动化程度高,对于设备整合程度要求高。如何保障各设备正确及完整的整合并满足技术要求、最终完美交付需要认真考虑,细致准备。
a: 根据技术规格书要求、船级社相关标准,明确需要整合设备的信息,包括各相连设备的连接方式,设备之间通讯的要求,接收/传递信号的需求模式。
b: 由于设备繁多,完工确认复杂,较大程度依赖设备服务工程师。因此船厂应严格执行现场服务工程师管理规定,详细记录服务工程师工作报告。如果管理不当,易造成服务周期延长及费用升高。并且,船厂需认真消化设备信息,根据设备厂商提供的完工确认信息进行确认,设备安装、调试工作应严格按服务工程师要求进行。
c: 做好施工中设备保护工作,防止设备损坏,落实责任人,进行持续关注。尤其在设备管路安装和接线后应注意恢复保护罩。
d: 安装设备时应考虑设备将来的维修空间,拆卸、更换的空间。并要避免电气设备、接线箱上方有管路法兰,阀件等可拆卸接头。
12. 下水工程
a: 下水前务必反复核查下水检查表的项目,水下无法施工的项目决不能遗漏。
b: 针对纵向滑道下水方式,由于PSV上建在首部,主机在中靠首部。所以,首部重量大,尾部重量小。传统尾向下水时应考虑尾浮的情况。尾浮会对船艏柱产生过大的压力,严重时会引起艏柱变形,可以采用在尾部适当增加压载和增大首部底板与下水横梁接触面积的方式来避免。或考虑使用艏向下水方式。
13. 水下工程
水下工程主要包括:水下安装,全船调试,扫尾、涂装工程。有以下几个大节点:
a: 水下安装应重点推进的项目:
船体专业所有项目尽早完工
上建结构、管路、电气、舾装、内装完整性
侧推/伸缩推间完整性
全船花钢板支架完整性
日用油舱及主、应发系统完整性
主甲板以下通风系统完整性
主甲板以下主干电缆敷设完成
主甲板舾装完整性
b: 调试主要推进项目有:发电机、主机、DP功能、推进装置、全船泵组等。调试阶段,管系、轮机、电气各专业之间应沟通协调,密切配合,并与现场设备服务工程师密切合作。
c: 扫尾、涂装阶段应以舱室封舱为主线,结束遗留的细节工作,涂装、清洁后,封舱。
14. 安全生产
PSV船空间狭小,舱室、设备多,给安全生产管理工作带来的压力大。安全管理应注意以下隐患点:
脚手架搭设与使用规范
吊装、翻身作业安全
受限空间作业的通风、照明
安全通道的设置、畅通
涂装作业安全
防触电,防高坠,防物体打击
油舱加油后防火
四. 结语
船舶建造是一项综合性的系统工程,PSV船型也不例外。生产过程中技术及管理方面需要注意的地方有许多,本文定有未尽之处。由于笔者水平有限,并受专业局限,文中难免有错误,盼望读者不吝指正。在本文撰写过程中,感谢各位同事、船级社朋友,船厂朋友的不吝赐教,填补了笔者在许多地方的知识空缺,丰富了文章内容。希望本文能给仍然奋战在船舶制造领域的同仁提供一点参考。