用于LNG船液货舱三向板CM节点的检测工装系统及检测方法与流程

本发明属于LNG船货舱分段建造领域，具体涉及一种用于分段建造及总组搭载过程中的船体主节点装配作业的LNG船液货舱三向板CM节点的检测工装系统及检测方法，针对各个节点分别设置内卡样板及外卡样板，并且两种样板配合使用，实现快速施工及精确检验。

背景技术：

众所周知，LNG船的造价十分昂贵，因此船东对LNG船的使用疲劳寿命要求很高，一般为40年北大西洋的疲劳寿命，但近年来50年北大西洋的要求也屡见不鲜。为保证船舶的超高疲劳寿命最终满足设计要求，必须在三向板架装配及焊接过程中对其理论线对中进行严格的监控及检验，确保其中心线偏差在可接受范围内，从而保证疲劳寿命。

LNG船疲劳寿命的关键热点主要分布在液货舱内壳三向板架相交的节点处，如图1所示，左右对称共计八个节点（一号节点、二号节点、三号节点和四号节点），且每个节点均贯穿整个货舱区域，以170000M3级的LNG船为例，节点长度总计约1600米，每个节点的典型详图如图2所示，该三向板包括横向板、竖向板和斜板，横向板、竖向板和斜板的厚度分别为t3、t1和 t2，为保证每个节点的疲劳寿命满足设计要求，虽然根据船级社要求，公差范围值a必须小于板架t1、板架t2、板架t3中最小板厚的三分之一，且最大不能超过5mm，但船东为保证新造船舶疲劳寿命尽可能的长，通常会要求公差范围值a必须小于最小板厚的四分之一。在通常设计中，三块板最小板厚一般仅为12mm，故中心线偏差值不能超过3mm，由此可见装配精度要求之高。如果按照现场弹线划线的方式进行装配、检验及校正，在现场建造过程中，通过常规手段很难直接确认三向板架中心线的位置以及进行装配或检验，工作量十分巨大。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于LNG船液货舱三向板CM节点的检测工装系统及检测方法，本发明采用两种形式的样板配合使用，在不同阶段使用不同形式的样板，实现了对最终状态直观、准确的检测，简化了工艺流程。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于LNG船液货舱三向板CM节点的检测工装系统，该检测工装系统包括内卡样板和外卡样板，所述内卡样板用于LNG船液货舱三向板装配阶段CM节点的对中，所述外卡样板用于LNG船液货舱三向板焊接后CM节点检验阶段的校验，所述三向板包括横向板、竖向板和斜板，所述横向板和斜板之间的夹角为α，在横向板上刻有与横向板相垂直的第一基准线，在竖向板上刻有与竖向板相垂直的第二基准线。

所述内卡样板为与三向板内侧相卡合的结构，所述内卡样板包括第一斜边和第一直角边，所述第一斜边和第一直角边之间的夹角为β，所述β与α角之间互为补角，在内卡样板上刻有第一检验线，内卡样板与三向板内侧相卡合后所述第一检验线与第一基准线在同一条直线上，在内卡样板的顶角设有通焊孔。

所述内卡样板的精度控制值为L1，所述L1为内卡样板的顶点Y与第一检验线之间的水平距离，所述第一基准线与竖向板内侧理论线之间的距离为d，所述L1=d+1/2（t1+t3/tanα﹣t2/sinα）。

所述外卡样板为与三向板外侧相卡合的结构，所述外卡样板为C型结构，所述外卡样板包括第二斜边、第二直角边和C型边，所述第二斜边和第二直角边之间的夹角为γ，所述γ=90°+α，在所述外卡样板上设有第二检验线，外卡样板与三向板外侧相卡合后所述第二检验线与第二基准线在同一条直线上，所述外卡样板的顶角处设有贯穿孔。

所述贯穿孔上包括M点、N点和Q点，所述M点和N点之间的距离为e，M点和Q点之间的距离为a，所述Q点到第二检验线之间的垂直距离为b，所述第二基准线到横向板的下边缘之间的垂直距离为c，所述外卡样板的精度控制值为L2，所述L2为N点与第二斜边之间的垂直距离，所述L2=a×sinα-（e+b-c）×cosα+1/2（t1×sinα+t3×cosα﹣t2）。

所述α为0°～180°。

所述α为30°～150°。

一种用于LNG船液货舱三向板CM节点的检测工装系统的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，在三向板装配阶段，根据船体建造监控表，按编号选取与所需对中的三向板相匹配的内卡样板，

步骤2，将内卡样板与三向板的内侧相卡合，使第一直角边与横向板的理论线紧密贴合，然后将第一检验线与第一基准线相对齐，

步骤3，在三向板的横向板、竖向板和斜板装配过程中将斜板的内侧理论线与第一斜边紧密贴合，完成三向板的装配及三向板CM节点的对中；

步骤4，三向板焊接后CM节点检验阶段的校验阶段，将外卡样板与三向板的外侧相卡合，将第二检验线与第二基准线相对齐，若外卡样板的第二斜边与斜板的外侧理论线紧密贴合、第二直角边与竖向板的竖向外侧理论线紧密贴合，表明三向板CM中心线节点完全对中；如有一边无法贴合，则通过塞尺测量外卡样板的边界与三向板之间的间隙，间隙值在要求范围之内即可；若间隙值不在允许范围之内，则要进行矫正及修补作业，直至间隙值满足公差要求。

在内卡样板的加工阶段在其两面数控划出第一检验线；在三向板焊接完成后在校验测量面，现场弹线划出第二基准线。

本发明中内卡样板的精度控制值L1、外卡样板的精度控制值L2与节点角度、相关三向板板架的厚度有关；本发明中横向板和斜板之间的夹角α理论上可以为0°～180°，但工程上实际应用时，考虑到装配及焊接空间，该角度范围一般控制在30°～150°之间，例如NO.96型LNG船节点角度α为45°，实船应用时相应修改即可，并采用结构类似的内卡样板和外卡样板进行装配对中和焊接后的检验即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

①本发明根据不同的情况采用不同形式的卡样板，消除了样板本体尺寸不精准所带来的影响；在装配及搭载阶段采用内卡样板，实现了快速装配及搭载；在检验阶段采用外卡样板，真实的反应焊后最终偏差；②本发明提高建造精度的同时，简化了工艺流程，实现了对最终状态直观、准确的检测，现已在LNG船的建造过程中广泛应用；③本发明是针对各个疲劳节点设计专用的内卡及外卡样板，现场施工人员在装配时通过内卡样板来进行定位，检验人员通过外卡样板对焊后节点进行检验，在大幅度减少现场工作量的同时，大大的提高了装配精度及检验合格率；④本发明中无论是内卡样板还是外卡样板具有固定的角度及刻线，在实际使用时仅需根据船体建造监控表按编号选取即可，使用方便，性能稳定，两类样板配合使用，解决了传统测量方式无法兼顾快速施工与最终状态检测准确性的问题。

附图说明

图1为现有技术中LNG船三向板架相交的节点分布图。

图2为图1中节点分布详图。

图3为本发明中内卡样板的结构示意图。

图4为本发明中外卡样板的结构示意图。

图5为本发明中内卡样板用于节点一的使用状态图。

图6为本发明中外卡样板用于节点一的使用状态图。

其中附图标记：

1-内卡样板、11-第一斜边、12-第一直角边、13-第一检验线、14-通焊孔、2-外卡样板、21-第二斜边、22-第二直角边、23-C型边、24-第二检验线、25-贯穿孔、3-横向板、31-第一基准线、32-理论线、4-竖向板、41-第二基准线、42-竖向外侧理论线、43-竖向板内侧理论线、5-斜板、51-内侧理论线、52-外侧理论线。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的阐述，但不应以此限定本发明的保护范围。

如图3-6所示，本实施例用于LNG船液货舱三向板CM节点的检测工装系统，该检测工装系统包括内卡样板1和外卡样板2，所述内卡样板1用于LNG船液货舱三向板装配阶段CM节点的对中，所述外卡样板2用于LNG船液货舱三向板焊接后CM节点检验阶段的校验，所述三向板包括横向板3、竖向板4和斜板5，所述横向板3和斜板5之间的夹角为α，在横向板3上刻有与横向板3相垂直的第一基准线31，在竖向板4上刻有与竖向板4相垂直的第二基准线41。

本实施例内卡样板1为与三向板内侧相卡合的结构，所述内卡样板1包括第一斜边11和第一直角边12，所述第一斜边11和第一直角边12之间的夹角为β，所述β与α角之间互为补角，在内卡样板1上刻有第一检验线13，内卡样板1与三向板内侧相卡合后所述第一检验线13与第一基准线31在同一条直线上，在内卡样板1的顶角设有通焊孔14，该内卡样板1的精度控制值为L1，所述L1为内卡样板1的顶点Y与第一检验线13之间的水平距离，所述第一基准线31与竖向板内侧理论线43之间的距离为d，所述L1=d+1/2（t1+t3/tanα﹣t2/sinα）。

本实施例外卡样板2为与三向板外侧相卡合的结构，所述外卡样板2为C型结构，所述外卡样板2包括第二斜边21、第二直角边22和C型边23，所述第二斜边21和第二直角边22之间的夹角为γ，所述γ=90°+α，在所述外卡样板2上设有第二检验线24，外卡样板2与三向板外侧相卡合后所述第二检验线24与第二基准线41在同一条直线上，所述外卡样板2的顶角处设有贯穿孔25，所述贯穿孔25上包括M点、N点和Q点，所述M点和N点之间的距离为e，M点和Q点之间的距离为a，所述Q点到第二检验线24之间的垂直距离为b，所述第二基准线41到横向板3的下边缘之间的垂直距离为c，所述外卡样板2的精度控制值为L2，所述L2为N点与第二斜边21之间的垂直距离，所述L2=a×sinα-（e+b-c）×cosα+1/2（t1×sinα+t3×cosα﹣t2）。本实施例中N、M、Q点无特殊含义，随数值a、b、c、e的变化而变化，N、M、Q点的位置是a、b、c、e四个数值的最终体现，其中a、b、c、e均可以为任一数值，只要保证贯穿孔不与横向板相接触即可，在工程应用中a、b、c、e通常取整数方便测量及计算。

本实施例中横向板和斜板之间的夹角α理论上可以为0°～180°，但工程上实际应用时，考虑到装配及焊接空间，该角度范围一般控制在30°～150°之间，本实施例针对第一节点而言夹角α为45°。

本实施例用于LNG船液货舱三向板C M节点的检测工装系统的检测方法，包括以下步骤：

步骤1，在三向板装配阶段，根据船体建造监控表，按编号选取与所需对中的三向板相匹配的内卡样板，

步骤2，将内卡样板1与三向板的内侧相卡合，使第一直角边12与横向板3的理论线32紧密贴合，然后将第一检验线13与第一基准线31相对齐，

步骤3，在三向板的横向板3、竖向板4和斜板5装配过程中将斜板5的内侧理论线51与第一斜边11紧密贴合，完成三向板的装配及三向板CM节点的对中；

步骤4，三向板焊接后CM节点检验阶段的校验阶段，将外卡样板2与三向板的外侧相卡合，将第二检验线24与第二基准线41相对齐，若外卡样板2的第二斜边21与斜板5的外侧理论线52紧密贴合、第二直角边22与竖向板4的竖向外侧理论线42紧密贴合，表明三向板CM中心线节点完全对中；如有一边无法贴合，则通过塞尺测量外卡样板2的边界与三向板之间的间隙，间隙值在要求范围之内即可；若间隙值不在允许范围之内，则要进行矫正及修补作业，直至间隙值满足公差要求。

作为优选，本实施例在内卡样板1的加工阶段在其两面数控划出第一检验线13；在三向板焊接完成后在校验测量面，现场弹线划出第二基准线41。

针对NO.96型LNG船维护系统的特性，其液货舱节点处的角度α均为45度，因此，内卡样板、外卡样样板角度固定为135度，采用专用的固定式样板而非可调式样板，保证了装配及测量的精度及稳定性；在斜板零件装配或分段吊装时，采用内卡样板，由于内卡样板设置在货舱面，操作空间充足。而且基面板上反面构件的基准线在零件阶段就已经通过数控完成划线，施工时只需进行对线操作即可，操作简单、方便，实现了快速装配或快速搭载；焊接完成后相邻板架在焊接过程中可能会产生一定的焊接变形，板架上的原划线也随之变化，如还继续采用内卡样板对三向板架的对中进行检验，则必需重新划线，而且还需对厚度进行测量校验，否则检测数据可能存在一定的误差。因此，焊后最终状态的检验应采用外卡样板直接对相关板架进行检验，可以直观、准确的得到其最终偏差。

以NO.96型LNG船为例，采用该方法后的实测数据如下表1，在工作效率大幅度提高的前提下，装配精度明显提升，远高于要求值。

表1

尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。