一種組合浮箱制作工藝研究

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摘要：自身式海工平臺(tái)[1]作為近年海工市場(chǎng)開(kāi)始國(guó)產(chǎn)化的產(chǎn)品,隨著國(guó)內(nèi)在制自升式海工平臺(tái)數(shù)量的不斷增加。當(dāng)前國(guó)內(nèi)海工平臺(tái)的下水過(guò)程通常采用平臺(tái)滑移并配合半潛船的形式，受海工平臺(tái)項(xiàng)目周期的不確定性、深水碼頭及半潛船租期緊張、租賃費(fèi)用較高等因素的制約，導(dǎo)致海工平臺(tái)建造成本波動(dòng)較大。因此如何提高海工平臺(tái)下水的效率顯得尤為重要。筆者以某用于自升式平臺(tái)下水的組合浮箱項(xiàng)目為例，從裝配順序、焊接工藝等方面簡(jiǎn)述組合浮箱的制作流程和注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：組合浮箱；裝配；焊接；海工平臺(tái)

0概述

組合浮箱總體由一個(gè)下部平臺(tái)和十三個(gè)上部浮箱組成，總體尺寸長(zhǎng)寬高：80米*40米*15.5米。下部平臺(tái)高度3米，長(zhǎng)期放置于海床上，上部浮箱高度13.5米，可以依靠潛水泵調(diào)整浮箱內(nèi)外水位差，實(shí)現(xiàn)浮箱在使用過(guò)程中的加載和漂浮。下部平臺(tái)是所有結(jié)構(gòu)件中尺寸最大的一個(gè)，長(zhǎng)度和寬度達(dá)到80米*40米，高度僅有3米。對(duì)于這樣大尺寸的非標(biāo)結(jié)構(gòu)件的制作，無(wú)論是制作工藝，還是吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)都是難題。在制作過(guò)程中需要嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)件的制作精度，避免因尺寸誤差而導(dǎo)致的機(jī)構(gòu)應(yīng)力，減低結(jié)構(gòu)件[2]的正常使用壽命。本文總結(jié)組合浮箱制作流程中的工藝優(yōu)化、精度控制，進(jìn)而提高組合浮箱的制作質(zhì)量和制作進(jìn)度，為大型非標(biāo)件的提供參考。

1材料預(yù)提數(shù)量控制

因組合浮箱不屬于常規(guī)產(chǎn)品，所選用的型鋼也非公司港口機(jī)械所用的常規(guī)型材，為了減低因材料預(yù)提數(shù)量不準(zhǔn)確對(duì)建造成本或者建造周期造成影響，因此對(duì)材料的預(yù)提提出了很高的要求。但是受項(xiàng)目進(jìn)度的限制，從收到設(shè)計(jì)草圖開(kāi)始準(zhǔn)備鋼材的預(yù)提，接近3000t的鋼材用量，為了保障材料預(yù)提數(shù)量的精準(zhǔn)性，對(duì)每一個(gè)型材長(zhǎng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將型材的訂貨長(zhǎng)度和焊接收縮余量考慮在內(nèi)。

2下部平臺(tái)制作工藝

因下部平臺(tái)結(jié)構(gòu)寬度達(dá)到40m，超出了車(chē)間最大允許寬度。綜合考量車(chē)間的起吊能力和加工能力，將下平臺(tái)劃分為8個(gè)分段，在鋼構(gòu)車(chē)間制作成型后，在1600t龍門(mén)吊下進(jìn)行合攏。

2.1下部平臺(tái)各分段建造流程

（1）下平面框架反作裝配焊接；焊接工字鋼上表面焊縫和里面焊縫；（2）下平面鋼板拼焊；因拼后面板尺寸40.5米*20.5米，不具備單面焊接后翻身的條件，采用陶瓷沉淀單面焊接雙面成型，同時(shí)采用埋弧焊提高焊接質(zhì)量。因下平面鋼板只是用于增大下平臺(tái)與海床的接觸面積，對(duì)自身的強(qiáng)度和焊縫質(zhì)量無(wú)特殊要求。（3）將下平面框架翻身落位到鋼板上，焊接下平面框架剩余焊縫，以及框架與鋼板直接的角焊縫。（4）裝焊縱向立面、橫向斜撐桿。為了防止分段合攏過(guò)程中因尺寸超差，導(dǎo)致整體下部平臺(tái)出現(xiàn)應(yīng)力集中，要求各分段最外側(cè)立柱與上、下平面的角焊縫在合攏前僅電焊固定，待下部平臺(tái)完成合攏調(diào)整后進(jìn)行焊接。（5）裝焊上表面橫向連接桿，對(duì)接焊縫采用陶瓷襯墊，單面焊接雙面成型，減少整體結(jié)構(gòu)件的翻身次數(shù)。（6）單個(gè)分段4面成型焊接完成后轉(zhuǎn)運(yùn)至砂房進(jìn)行沖砂油漆。合攏口位置膠帶防護(hù)。（7）為了保障下平臺(tái)的整體尺寸，結(jié)合以往港口機(jī)械施工經(jīng)驗(yàn)，在型材及板材的下料的過(guò)程中，長(zhǎng)度方向預(yù)留1‰的焊接收縮余量，寬度方向預(yù)留0.5‰的焊接收縮余量，同時(shí)為了保障合攏口的精度的精度要求，在每一個(gè)合攏口焊縫的位置，合攏前焊縫單側(cè)預(yù)留30mm的荒料。

2.2下部平臺(tái)合攏主尺度及變形控制

（1）總長(zhǎng)度控制采取在各個(gè)分段合攏縫所處的開(kāi)檔中進(jìn)行調(diào)整，單個(gè)合攏縫開(kāi)檔尺寸控制在±15~20mm，來(lái)調(diào)整下部平臺(tái)總長(zhǎng)。（2）提高裝配質(zhì)量。嚴(yán)格控制各分段的接縫間隙和結(jié)構(gòu)件之間的間隙，避免由于過(guò)大的裝配間隙而增加焊接變形。（3）各分段在吊裝至合攏工位之前，應(yīng)將各分段焊接工作做完，防止吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中不必要的風(fēng)險(xiǎn)。并將分段變形矯正結(jié)束，以減少在合攏位置進(jìn)行火工矯正的工作量。（4）采取必要的工藝措施，防止出現(xiàn)下部平臺(tái)中間下?lián)?，在中部主結(jié)構(gòu)位置增加剛性支撐，下部平臺(tái)與臺(tái)架之間再用活動(dòng)馬板固定，使用機(jī)械的方式防止因焊接引起的變形。

3上部浮箱制作工藝

上部浮箱由十三個(gè)相互獨(dú)立的浮箱結(jié)構(gòu)組成，高度12.5米，長(zhǎng)寬最大尺寸：29.7米*18米。單個(gè)浮箱結(jié)構(gòu)分為上下三層，上層和中層總高度8.3米，四周與底部使用8mm厚度的鋼板圍繞成艙室結(jié)構(gòu)，下層桁架結(jié)構(gòu)不設(shè)置圍板。上部浮箱高度可以在車(chē)間內(nèi)整體制作，但是考慮到如果整體制作將需要架設(shè)12.5米高的腳手架，方可完成各個(gè)位置的焊接施工。腳手架架設(shè)高度越高，存在的施工風(fēng)險(xiǎn)就越大。綜合考慮腳手架搭設(shè)成本和施工便利，將每個(gè)上部浮箱分成上層箱體和下層桁架結(jié)構(gòu)兩部分進(jìn)行制作。（1）上層箱體下面板骨架拼接；（2）上層箱體下面板鋼板拼板。因浮箱結(jié)構(gòu)依靠箱體內(nèi)外的水位差，進(jìn)而調(diào)整浮箱所受浮力實(shí)現(xiàn)浮箱的上浮和加載，故上層箱體所有板縫需要參照船體結(jié)構(gòu)的要求，保證每個(gè)焊縫的密性。但是由于浮箱的上表面為開(kāi)敞結(jié)構(gòu)，無(wú)法通過(guò)艙室氣密試驗(yàn)的方法檢測(cè)焊縫的密性。結(jié)合無(wú)損檢測(cè)成本和實(shí)效性分析，采用煤油滲透的方式檢測(cè)焊縫位置的水密性，即高效又經(jīng)濟(jì)。（3）立裝圍壁結(jié)構(gòu)，焊接角焊縫。因角焊縫結(jié)構(gòu)面一側(cè)為工字鋼，人員焊接操作不便，采用貼裝陶瓷沉淀的形式，單面焊接雙面成型，48小時(shí)后對(duì)角焊縫進(jìn)行煤油滲透試驗(yàn)，檢查焊縫的密性。

4結(jié)論

通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行分段制作、分段制作中預(yù)留焊接收縮量及優(yōu)化裝配焊接順序的方法，有效的控制了組合式浮箱大型結(jié)構(gòu)件制作過(guò)程中較為常見(jiàn)的變形及扭曲等工藝問(wèn)題，大大的提高的結(jié)構(gòu)件的制作精度，縮短了項(xiàng)目的建造工期。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫東昌,潘斌.海洋自升式移動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)與研究[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,2008.

[2]徐占發(fā),吳金馳,許大江.鋼結(jié)構(gòu)施工[M].華中科技大學(xué)出版社,2010.

[3]GB/T11345-2013,焊縫無(wú)損檢測(cè)超聲檢測(cè)技術(shù)、檢測(cè)等級(jí)和評(píng)定[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2013.

作者：李胤輝 張洪軍 單位：青島海西重機(jī)有限責(zé)任公司