海上風(fēng)電群樁嵌巖施工平臺制作工藝及質(zhì)量控制

陳小夏

（中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門分公司，福建 廈門 361000）

1 工程概況

福清興化灣海上風(fēng)電場項目位于福建省福清市江陰鎮(zhèn)，地處福清興化灣北部，由三塊區(qū)域組成，總面積約48.6km2。A 區(qū)與B 區(qū)合計規(guī)劃裝機(jī)容量350MW，C 區(qū)規(guī)劃裝機(jī)容量100MW。A、B 區(qū)的項目分為兩期開發(fā)，本次承接二期部分的制作加工，二期規(guī)劃裝機(jī)容量280MW，二期風(fēng)機(jī)主要涉及A 區(qū)一期風(fēng)機(jī)南側(cè)以及整個B 區(qū)區(qū)域。A 區(qū)中心離岸距離約5.0km，面積約20.4km；B 區(qū)中心離岸距離約4.7km，面積約18.5km。

2 平臺制作

嵌巖平臺整體長33m、寬31m、高3m，分為三個部分，甲板面為整個平臺可提供嵌巖樁機(jī)等陸地設(shè)備施工的操作面，整面平鋪花紋板，使用I14#工字鋼加筋；中間矩形桁架主體結(jié)構(gòu)由φ500mm 和φ300mm 的螺旋管對接組成；平臺下表面平鋪鋼格板，使用[10#槽鋼加筋，為施工人員的操作面（見圖1、圖2）。沿4 個斜樁沉樁縱向分別在甲板面底部和下平臺布置共計32 個千斤頂推桿，輔助千斤頂在沉樁時起到導(dǎo)向和定位的作用，甲板面和下平臺加設(shè)1.2m 高的圍欄，保障人員安全。

圖1 嵌巖平臺俯視圖

圖2 嵌巖平臺主體結(jié)構(gòu)立面圖

2.1 平臺制作工藝流程

放樣→胎架制作→下料→下料驗收→零部件噴砂→噴涂第一道防腐底漆→零部件拼裝→焊接→構(gòu)件矯正→構(gòu)件拼裝→整體防腐涂裝→驗收→存放等待運輸至工地安裝。

2.2 放樣、號料工作

甲板面的花紋板、底面的鋼格板和制作套籠的鋼板，在加工車間內(nèi)下料，為了保證下料尺寸的精確度和材料的利用率，設(shè)計部門用電腦進(jìn)行預(yù)排版后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)控機(jī)床進(jìn)行切割。

螺旋管桁架結(jié)構(gòu)的號料難點在于每個相接點處相貫線的把控，要求誤差控制在±3mm 偏差范圍內(nèi)，設(shè)計人員在電腦上建立對應(yīng)的三維模型，然后對每個螺旋管進(jìn)行細(xì)化出圖，給出每根螺旋管的最長下料長度和兩端頭段的相貫線展開圖，號料班組根據(jù)出圖在砂紙或者0.3mm 厚的薄鍍鋅板上按1∶1 的比例進(jìn)行精準(zhǔn)放樣。螺旋管采用手動氣割開V 型坡口，切割處不得有分層，斷面上不得有裂紋，應(yīng)清除切口處的飛邊、熔渣和飛濺物，允許偏差控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

2.3 零部件拼裝、焊接

制作胎架，調(diào)整胎架平整度；平臺的4 個套籠及延伸平臺先進(jìn)行局部拼裝，下料好的鋼板手工清除毛刺和鐵屑熔渣，用卷板機(jī)卷圓后焊接喇叭口。制作上弦桿和下弦桿的φ500mm 的螺旋管對接處為了提高焊接質(zhì)量，內(nèi)壁加貼鋼襯板（保證焊透），待焊縫冷卻檢驗合格后，接頭處外壁均勻焊接6 塊貼板，增加對接接頭的強(qiáng)度。上弦桿和下弦桿對接接頭位置錯開。斜桿與豎桿和上弦桿相貫處，個別隱蔽位子采用開口焊，隱蔽處焊接檢驗合格后，再在外部覆蓋圓弧板焊接。

2.4 構(gòu)件拼裝、焊接

在胎架上彈線放樣，并延線邊在每個節(jié)點和端頭處焊上一個限位塊，拐角和頂點加設(shè)限位塊。采用半自動二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊，按照整體由下至上的順序，利用吊機(jī)輔助進(jìn)行拼裝焊接，焊材選用藥芯焊絲，焊接時盡量采用平焊和立焊。

每道焊縫多層焊接，第一層打底，第二層中間層，第三層蓋面，平焊時第一層電流控制在160～200A、第二層電流控制在200～320A、第三層電流控制在220～320A，焊縫高度差控制在1mm 范圍內(nèi)。平臺四周角焊縫熔深至少80%，φ500mm 螺旋管焊腳高度≥10mm；φ300mm 的螺旋管角焊腳高度≥8mm。甲板面與I14#工字鋼連接處滿焊，下平臺與[10#槽鋼連接處也全滿焊。

2.5 平臺防腐

數(shù)控機(jī)床和人工下料后，人工去除零部件表面毛刺、鋸齒和突起等缺陷，所有粗糙切割邊緣打磨到r≥2mm的圓角。進(jìn)噴砂房進(jìn)行噴砂后噴涂第一道防銹底漆，噴砂時，控制噴砂密度不能低于85%的被清理表面，噴砂除銹清潔度等級要求達(dá)到SA2.5 級，平均粗糙度要達(dá)到50～100μm。

平臺整體拼裝焊接完成后，先對焊縫進(jìn)行打磨及預(yù)涂，之后對平臺進(jìn)行整體第二道防腐漆及面漆涂刷。三道漆按第一層環(huán)氧富鋅底漆40μm、第二層環(huán)氧中間漆80μm、第三層聚氨酯面漆80μm 的順序涂刷，總干膜厚度達(dá)到200μm。

3 平臺制作質(zhì)量控制

3.1 下料質(zhì)量控制

為了提高零部件下料尺寸的精確度，嚴(yán)格控制誤差，減少返工，鋼板均采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行下料，有效地將鋼板尺寸偏差控制在≤1mm。螺旋管端頭復(fù)雜的相貫線，通過三維建模放樣，快速有效的控制了尺寸誤差，大幅降低了制作難度。

3.2 焊縫質(zhì)量控制

焊接時，應(yīng)保證作業(yè)環(huán)境清潔，焊接作業(yè)區(qū)最大風(fēng)速不應(yīng)超過2m/s，雨天停止焊接作業(yè)。螺旋管對接接頭全熔透，角焊縫鏈接部件應(yīng)密貼，根部間隙不易超過2mm。拼裝焊接后焊縫處不應(yīng)有工具碰撞或擊打的痕跡及不平坦的收尾，焊接保證焊縫飽滿，不得有夾渣、氣孔、焊渣、焊瘤、未熔透等缺陷現(xiàn)象。對接焊縫處進(jìn)行平整度修飾，使用角磨機(jī)打磨，使接頭部分與母材金屬處于平滑狀態(tài)。

3.3 構(gòu)件變形控制

構(gòu)件拼裝焊接時，采用從外往內(nèi)的方式，以4 個套籠平臺為定點向內(nèi)拼裝焊，來控制平臺的整體尺寸。下弦桿與周圍4 個套籠平臺對接后，在下弦桿節(jié)點處加設(shè)支撐桿，防止下沉變形。焊接過程中，保持焊接處型材受熱均勻，根據(jù)之前制作經(jīng)驗，在焊件反方向預(yù)留變形收縮量。各部件拼裝前，再進(jìn)行一次垂直度、彎曲度和撓度檢查。

3.4 防腐涂裝質(zhì)量控制

構(gòu)件涂裝時的環(huán)境溫度和相對濕度應(yīng)符合涂料產(chǎn)品的說明書要求，當(dāng)產(chǎn)品說明書無要求時，環(huán)境溫度應(yīng)選在5～38℃，理想為15～30℃，環(huán)境溫度低于5℃或者高于38℃時停止油漆施工；涂裝環(huán)境的相對濕度應(yīng)小于85%，涂裝時構(gòu)件表面不應(yīng)有結(jié)露。

零部件噴砂后噴涂第一道防腐漆，避免材料二次銹蝕，并且在兩個零件相接處各預(yù)留10cm 寬的位置，用貼紙?zhí)娲?，這樣既能在拼裝前將預(yù)留位置與空氣隔離，防止二次銹蝕，又能在拼裝焊接時不被油漆影響，避免行成氣孔，構(gòu)件拼裝完成后，再補(bǔ)涂防腐漆。

構(gòu)件整體涂裝時，應(yīng)保證干膜厚度均勻，確保不出現(xiàn)流掛、刷痕和涂痕，也不應(yīng)出現(xiàn)起皺、厚邊、干裂紋、氣泡、肉眼可見針孔、干噴等現(xiàn)象。涂刷時，嚴(yán)格按照產(chǎn)品混合比調(diào)配，雨天環(huán)境停止涂裝施工。每層油漆涂裝后應(yīng)保證充足的固化時間，確保上一道完全干燥后，再進(jìn)行下一道的涂刷，在固化過程中做好保護(hù)措施，保證漆膜不受雨水或其他不利因素影響。

4 建立質(zhì)量管理體系，保證產(chǎn)品質(zhì)量可控

為了保證海上風(fēng)電產(chǎn)品的質(zhì)量，形成了一套較為完整的質(zhì)量管理體系，“生產(chǎn)自檢+質(zhì)檢部專檢+成品會同驗收”相結(jié)合的體系。

4.1 生產(chǎn)工位自檢

進(jìn)行下料、零部件拼裝、構(gòu)件拼裝、整體拼裝四個階段時，各工位均要對各節(jié)點進(jìn)行撓度進(jìn)行自測。焊縫尺寸偏差、外觀質(zhì)量依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》（GB 50661-2011）和《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB 50205-2001）相關(guān)規(guī)定進(jìn)行自檢。防腐班組每道漆膜涂覆后進(jìn)行涂層厚度自檢。

4.2 質(zhì)檢部現(xiàn)場巡檢和工序?qū)z

對下料、零部件拼裝、防腐等工序，則通過抽取一定比例工件進(jìn)行核驗與自檢表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，檢查班組自檢資料的真實性和準(zhǔn)確性。質(zhì)檢部門對焊縫采用超聲波探傷檢測儀器對焊接縫按規(guī)范要求進(jìn)行無損專檢。完成對焊接質(zhì)量的控制，做到產(chǎn)品檢驗過程的可追溯。

4.3 部門會同驗收

嵌巖施工平臺制作完成后，組織生產(chǎn)部門和質(zhì)檢部門對平臺進(jìn)行整體驗收，使用水平儀測量平臺平整度，對表面防腐涂層厚度、觀感等項目進(jìn)行驗收，做到產(chǎn)品的“零缺陷”，保證在業(yè)主和監(jiān)理出廠驗收前“百分百”合格。

5 結(jié)束語

隨著國家新能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和新能源開發(fā)產(chǎn)業(yè)的逐步推進(jìn)與成熟，福建省海上風(fēng)電項目規(guī)劃布局的全面展開，海上風(fēng)電制作安裝工程越來越多，技術(shù)要求也越來越高，本次海上施工平臺的制作工藝和質(zhì)量管控的成功實現(xiàn)，有效地降低了施工成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，成功解決了群樁里單根樁在垂直度控制上的要求，對應(yīng)對今后類似海上風(fēng)電風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工作業(yè)平臺的制作項目具有良好的借鑒意義。