关于大型油轮CM的节点检验

来辰

摘 要：本文以某300 000 DWT VLCC油轮为例，对其高应力区CM节点的设定、检验方式与标准、现场工艺实施问题进行分析与探讨，并比较了中国船级社（CCS）和英国劳氏船级社（LR）在CM节点检验上的异同。

关键词：大型油轮；CM节点；CCS；LR

中图分类号：U671.4 文献标识码：A

Abstract： Based on a 300 000 DWT VLCC with ship classification CCS， this paper analyzes and discusses the setting， inspection methods and standards， on-site process implementation of the critical area （CM points）. The similarities and differences between CCS and LR in CM points inspection are compared.

Key words： Very large crude carrier； CM points； CCS； LR

1 CM节点检验的意义

CM即英文Construction Monitoring的缩写，意为“结构精度监控”。CM节点检验的意义在于对船舶高应力关键节点进行严格的建造监控，保证船厂按照认可的工艺进行施工，并设定量化的标准进行检验，从而降低高应力区域在营运过程中发生疲劳破坏的风险。对于大型油轮来说，其结构的安全可靠是其运输功能实现的根本保证，而CM节点检验则是其结构安全的重要保障手段。

2 CCS对300 000 DWT油轮的CM节点检验

2.1 CM节点检验方法

以某300 000 DWT原油船为例，根据CCS《船体结构建造监控指南》（2014）及《船体建造监控计划》（CMP），该船的CM节点共有871个，大致可分为四大类：板材之间对位（例如底边舱斜板、内底板和双层底纵桁的相交处对位）；板材與背面肘板对位（例如中/边舱横舱壁与其背面肘板对位）；重要结构与背面肘板对位（例如横/纵舱壁上水平桁与其背面肘板对位）；重要结构趾端的外形尺寸（仅舭部分段水平桁趾端）。

从上述分类方式可知，CM节点的检验主要就是对板材或结构对位精度的检验。从对位精度的角度出发，CMP将全船节点的检验方法分为两种。

2.1.1 100 mm检验线法

如图1所示，在CM节点装配前，使用双面尺或者水平仪等设备在母板上作出与其对位的肋板/水平桁/纵桁等结构的理论线同侧或异侧100 mm检查线，作为CM节点安装及检查的基准线。100 mm检查线使用洋铳印作出永久标记并做好胶带保护，传递给下道工序安装检测使用。

2.1.2 卡板法（结合100 mm检验线）

如图2所示，以底边舱斜板、内底板和双层底纵桁的相交处对位（CM024）为例，在内底加工结束后，在其正反面做出L25纵桁的理论线异侧100 mm检查线；按照检查线安装L25纵桁，在安装底边舱斜板前使用角度样板来确定斜板的安装角度；确定斜板的安装角度后，测量其内皮的延长线顶端距100 mm检查线长度L，与理论值（根据对应的不同板厚与肋位计算而得）对比看是否满足安装要求；安装完成后焊接，为了防止焊接导致节点处的收缩变形，焊后需再次使用角度样板进行检验。

2.2 CM节点检验要求

2.2.1 装配精度要求

（1）普通的十字接头对中（包括正十字接头和斜十字接头）采用100 mm检验线法，其装配精度要求如表1、表2所示。其中：t1、t2、t3表示对应结构的板厚；a为两边结构中心线与中间结构中心线交点的偏差值；a1为实际测量允许偏差值。

（2）结构三线对中（包括斜壳板三心对接上节点和下节点）采用卡板法，装配精度要求如表3所列。其中：t1、t2、t3表示对应结构的板厚；a为两边结构中心线与中间结构中心线交点的偏差值；a1为实际测量允许偏差值。

2.2.2 焊接要求

根据CMP，全船的CM节点共有17种节点详图（DET），其中大部分DET都能看到比较明确的焊接要求。

十字对中的结构大都有深熔焊的要求：通常是板厚小于19 mm时采用单面深熔焊，板厚大于19 mm时采用双面深熔焊；三线对中的结构中，斜壳板与内底板之间需要全焊透，斜壳板与水平桁、内底纵桁/内壳纵壁、内底板/水平桁之间为深熔焊。尤其需要关注的是DET.15，在斜壳板与内底板的全焊透焊缝中肋位附近200 mm内焊脚延伸长度达到11.5 mm。

验船师应在CM节点的焊前对坡口的外观进行检验，在分段/合拢报验时再对CM节点的焊后质量进行检验，检验手段包括外观检验及无损探伤。

2.2.3 节点形状要求

前文所述的四大类节点中，其中第四类节点“重要结构趾端的形状”是没有对位要求的，也就是指舭部分段的L40水平桁处大肘板的两端节点没有对中的结构，但CMP中对两个节点的尺寸有着非常详细的标准，验船师需要对这两处节点的外形进行严格的检验。相比之下，其他节点的趾端形状细节大多在结构图中有反映，CMP中则不再专门详述。

2.3 现场工艺实施

2.3.1 100 mm检验法

如图4所示，CM节点DET.1处肘板的腹板厚度是不均匀的，靠近趾端处板厚为25 mm，远离趾端处板厚仅为14 mm。船厂在进行该肘板的小预制时是将两块板按照理论线对齐装配的。到了分段装配时，如按照CM节点中线对中，即25 mm板厚处中线对中，则14mm板厚处必然无法对中。而如果要求船厂在小预制时即对该结构采用中线对中，不但会增加船厂的生产成本，而且肘板上跨拼板缝的加强筋也无法安装。

船厂最初对此类节点的装配方法为：先按照理论线（结构面）安装，然后将趾端处强行矫正至中线对中。这种二次装配既浪费时间和人力，又可能损坏结构。验船师发现后，让船厂停止了二次装配，仅要求做加大焊脚处理。

2.3.2 卡板法（结合100 mm检验线）

以CM024为例，首先根据100 mm检验线安装L25，再用卡板安装斜内壳板，安装完成后验船师进行CM节点的焊前检验。但是根据分段的施工图，底边舱所带的双层底及双壳舷侧区域需提前预制，预制好后再翻身安装斜壳板（这是目前很多船厂对于油船、散货船双层底的建造方法），即L25是没有经过焊前检验就先行烧焊的。对于L25的装配精度，CMP中没有给出类似于普通十字接头的误差允许范围，那么L25装配过程中产生的误差将全部转化到斜壳板的装配上。虽然从理论上讲，在用卡板确定好斜壳板的安装角度后，还需要测量其内皮的延长线顶端距100 mm检查线长度L，但实际建造过程中存在以下问题：第一，斜壳板内皮的延长线顶端（即其与内底板内皮的交线）如何能够保证准确地堪划？由于这不是预制时堪划好的线，交由不同的施工队在安装好斜壳板后堪划将存在很大的随意性；第二，由于分段的预制、翻身、焊接，内底上皮的100 mm检验线有时很难清晰完整地保存以供检验；第三，即使100 mm检验线得以清晰完整地保存，L能够得到准确的测量，但如果测量误差大于允许范围，此时L25已经烧焊要调整也变得非常困难。

为此，解决的方法如下：第一，改变分段的装配焊接顺序，将L25纵桁在预制时仅进行定位焊，翻身装好斜壳板在进行CM节点焊前检验后再进行烧焊。但是这样操作使L25与内底板之间将变成仰焊，既增多了一道工序又增加了现场施工难度，并不可取；第二，在预制阶段装配L25纵桁时，验船师就已对100 mm检验线进行检验，严格保证其装配精度，误差允许范围与L的允许范围一致。但这样对于船检和船厂来说都多了一道报验程序，增加了彼此的人力成本和时间成本。

总得来讲，这是该CMP批准检验方式中的一个先天性问题，只能靠验船师增加巡检、提升船厂的装配质量来控制。

3 CCS与LR在CM节点检验上的比较

3.1 关键节点的设定

从CM节点数量上讲，无论是本文讲到的双壳油轮还是诸如散货船、箱船，LR的CM节点数量均少于CCS的设定，并且LR所有的CM节点均为结构对中点，不存在“重要结构趾端的外形尺寸”这类节点。笔者认为，作为VLCC的高应力区，舭部分段NO.40水平桁CM030、CM031两个节点的设置是CCS油轮CM节点的一大亮点。

3.2 对于十字接头CM节点的检验

对于正十字接头的CM节点，以DET.1为例来比较CCS与LR的在这方面的要求区别：CCS《指南》中并未明确规定对中方式，换言之船厂可以在有效控制精度、满足公差标准的情况下自主选择工艺（中线或者边线对齐）。但无论现場采取何种对齐方式，最终的精度控制还是基于中线对中。

以DET.1为例，上文已提及船厂采用中线对齐会很麻烦，那么可以在现场施工时选择边线对齐。上文提及的船厂强行将结构进行二次装配矫正，实际上是对CCS《指南》精神的误解，完全没有必要。

当然，边线对齐后产生了中线偏差为a=1/2（t2-t3）=4mm。由于tmin/3=5.67 mm，a<5 mm5 mm时，此时按照CCS《指南》的要求船厂只能采用中线对齐，那么上文中提及的问题还是无法解决。

与CCS不同的是，LR将节点明确分为普通节点和重要节点。全船重要节点很少，主要是三线对中接头和斜十字接头，而正十字接头大都属于普通节点。对于后者，LR认为可以允许采用边线对齐的方式，即直接测量结构边线对齐后产生的误差，这和CCS允许边线对齐但精度监控依然以中线为基准的要求本质上是完全不同的。很显然，按照LR的要求，DET.1作为普通CM节点其对中问题将得到解决。

采取不同的对中方式和焊接接头，应力的传递方式是不一样的。毫无疑问，中线对中的方式可以最大程度地减少接头在力传递过程中的应力集中，提高疲劳强度。如果需要对中的两个结构板厚差过大，那么中线对中仍然是对于船舶装配和焊接质量更有效的保障。

另外，LR的100 mm检验线法通常只针对正十字接头，对于斜十字接头考虑到a1值的测量比较麻烦，无法用一根钢尺直接读取，所以更多的是制作卡板并结合钢尺来检验测量。实际上从斜十字接头的精度装配要求可以看到，斜十字接头也是一种三线对中形式，相比正十字接头，它本质上更接近斜壳板三心对位节点，采用卡板法是更为方便。当然，船厂需要制作大量卡板，成本也会更高。

4 结语

对于大型油轮来说，关键节点的装配和焊接水平堪称其建造质量的决定性因素。目前各船级社在这方面的检验要求并不一致。加深对这方面的实践与探讨，有助于验船师更好地对船舶建造质量把关。

参考文献

[1] CCS.船体结构建造监控指南. 2008版、2014版及2015修改通报[S].

[2] LR.结构建造监控指导性技术文件[S]（2012）.