鋪管船月池托管架圓弧軌道結(jié)構(gòu)制作與安裝

周道順

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

0 引言

深水鋪管船，J型鋪管系統(tǒng)主要設(shè)備包括塔架本體、傾轉(zhuǎn)系統(tǒng)、托管架及軌道等主要設(shè)備。托管架軌道結(jié)構(gòu)從鋼材到軌道機構(gòu)是一個長周期而又復雜的過程，需要經(jīng)歷許多工藝工序環(huán)節(jié)——板材下料、組裝與焊接、加工與工裝安裝、絞點板安裝、軌道吊裝等制作安裝，只有做好每一個環(huán)節(jié)，才能交付合格的產(chǎn)品，保證系統(tǒng)安全正常運行[1]。

1 托管架圓弧軌道制作加工

1.1 圓弧軌道，絞點板車間下料

軌道板車間的下料是無余量的，腹板根本留50 mm余量。塔架支撐絞點板開孔D500，設(shè)計要求D910，單邊有205 mm余量。塔架頂推絞點板厚度100 mm，下料120 mm，有20 mm余量，開孔D400，設(shè)計要求D500，單邊有50 mm余量。

下料后的材料用手錘適當敲擊，振動約30 min，使殘余變形釋放。敲擊后的材料火攻矯正進行整平。報內(nèi)檢（+/-2 mm）。

1.2 軌道制作工序及注意事項

1）使用強結(jié)構(gòu)制作胎架，建議施工100 mm厚的鋼板制作基礎(chǔ)胎架；2）基礎(chǔ)胎架找平，如厚板表面平整度不滿足要求，需要在基礎(chǔ)胎架上再增加小胎架，找平；3）胎架上畫圓弧面板的劃線，線畫好后要精度測量；4）劃線滿足要求后，將面板按劃線進行拼接，使用卡板碼住，面板拼接前卡板與面板直接需要使用楔塊震實；5）焊前精度報驗，如無問題進行單面焊接，注意控制焊接變形；6）單側(cè)焊接完，進行翻身，消應力，進行另外一側(cè)焊接；7）面板拼接完，安裝腹部，為確保角度，腹部需要加支撐固定；8）焊前報驗，如無問題進行焊接（焊接順序參照制作工藝），注意控制焊接變形；9）整體拼接制作完成，定位插銷孔，用鋼圓規(guī)劃大一點的檢測孔，待加工孔檢測使用；10）焊后軌道精度檢測，面板的垂直度，寬度的精度測量好，作為面板是否需要機加工的依據(jù)；11）如面板需要機加工，確定機加工量，對應的不銹鋼確定厚度；12）機加工開插銷孔（如面板需要機加工就一起加工）；13）不銹鋼安裝，安裝時制作卡板工裝，卡板腳避開不銹鋼的安裝位置；14）不銹鋼一邊調(diào)整，一邊點焊，結(jié)束后測量，如沒問題再滿焊；15）單側(cè)2個軌道固定好，工裝固定；16）月池縱壁進行劃線，測量板厚偏差，按實際值修割軌道腹部的余量；17）單側(cè)軌道整體吊裝，安裝到月池壁上，待兩側(cè)的軌道間距滿足要求時再焊接。

1.3 制作軌道結(jié)構(gòu)

1）組裝定位。按圖尺寸定位圓弧軌道，確保圓弧內(nèi)口半徑公差±5 m，定位后用碼板點焊固定。

2）焊接。定位結(jié)束后開始燒焊，焊接節(jié)點和焊接順序如圖1所示。

焊接順序具體注意事項如下：

①施工時采用左右對稱焊，根部留2 mm間隙，以防止較大變形；②采用多道退焊的順序如圖1所示，先按圖示焊接序號進行間斷焊及整條焊縫的焊接。③經(jīng)三道焊后，進行回火，清渣、清氧化皮；④回火后，經(jīng)三道焊后，須進行焊接變化的檢測；⑤根據(jù)檢測焊接變形值進行調(diào)整多道焊的順序；⑥每一側(cè)角焊縫經(jīng)三道焊后，進行反身焊接按另一側(cè)的角焊縫，并重復⑤的步驟；⑦多道退焊的每道焊路施焊前均對前一道焊路進行打磨清潔，不允許有夾渣、裂紋等危害性缺陷；⑧每天第一次施焊前必須對焊路進行預熱處理；⑨焊縫的蓋面施焊后，須對焊路進行退熱處理，對4條角焊縫同時加熱，然后用2層石棉布包裹保溫直至冷卻到常溫；⑩對所有接焊縫進行超聲波探傷，探傷要求按船級社規(guī)范要求進行；探傷不合格（個別1、2個）的返工，注意返工的施焊前預熱及焊后局部退火；否則，退火要求按步驟⑨進行。

圖1 圓弧軌道結(jié)構(gòu)圖及焊接節(jié)點和焊接順序圖

圓弧軌道焊接完畢后，經(jīng)火工調(diào)正、探傷，經(jīng)檢驗滿足要求后，才能安裝到月池側(cè)壁上。檢驗點包括（內(nèi)控數(shù)據(jù)）：軌道面板圓度（不大于2 mm）；內(nèi)側(cè)腹板垂直度（直角尺+塞尺檢查間隙不大于0.5 mm）。

1.4 軌道機加工前注意事項及反變形工裝安裝

軌道機加工前所有的加強工裝需拆除，呈自由狀態(tài)，目的是為釋放軌道應力；軌道機加工后、下胎前，增加軌道反變形工裝。此工裝待軌道安裝第一道焊接結(jié)束后方可拆除。

2 塔架支撐絞點板及托管架圓弧軌道上船現(xiàn)場定位裝焊

圓弧軌道結(jié)構(gòu)安裝條件：安裝前月池及絞點周圍的結(jié)構(gòu)需焊接和報驗結(jié)束。

2.1 現(xiàn)場裝配工裝的制作

鋪管塔架支撐絞點板與月池圓弧軌道都在主船體尾部區(qū)域，可以在主船體尾部區(qū)域分段合攏完畢后進行裝焊。鋪管塔架支撐絞點板安裝時，用L100×10角鋼做支撐，將兩塊絞點板連接成一對，保證其剛度，減少絞點板與船體的焊接變形。

2.2 塔架支撐絞點板的焊接

圓弧軌道焊接完測量圓弧的中心及半徑，根據(jù)實測的結(jié)果，確認支撐絞點板的位置是否需要微調(diào)，然后進行支撐絞點板的焊接，焊接順序為：

1）支撐絞點板與下面連接板的拼接縫；2）主甲板與支撐絞點板的角接焊縫；3）甲板以下加強結(jié)構(gòu)與支撐絞點板的角接焊縫；4）支撐絞點板的附屬結(jié)構(gòu)的裝焊。

圖2 塔架支撐絞點板的焊接順序

支撐絞點板定位點焊完畢測量絞點板開孔圓心為圓弧軌道安裝定位做依據(jù)。焊接方法采用多道退焊的順序，防止變形。

2.3 塔架頂推絞點板的裝焊與加工

因塔架頂推絞點板在主船體首部區(qū)域，所以需要待主船體合攏結(jié)束后，根據(jù)實測塔架支撐絞點板開孔圓心的位置定位頂推絞點板的位置，裝焊工藝和支撐絞點板的裝焊工藝一樣。

絞點板的機加工：頂推絞點板板厚機加工。頂推絞點板位置精度要求如下：因絞點板在FR44位置左右各一組絞點板，左右2組絞點板的精度要求±2 mm，同一組絞點板間隙要求±1 mm，所以機加工順序先保證15300±2 mm和距中心7650±1 mm，然后再加工每組絞點板直接要求的500±1 mm，最后修掉多余的板厚。

絞點板中心圓孔鏜孔機加工。先測量并標出理論中心，調(diào)整鏜桿中心，進行鏜孔。

2.4 劃線與軌道余量修割

劃線步驟：

1）找準塔架支撐絞點板耳板圓孔中心點，焊臨時板做孔中心標記。(塔架支撐絞點孔中心位置，4個支撐絞點中心位置相同，同軸同心)。

2）利用劃線工裝以絞點中心為基準劃線，同時作半徑為R12965、R19060的軌道檢驗線（劃線前打磨導軌處的油漆，以便后續(xù)安裝焊接）。

3）以支撐絞點中心為基準，作月池水平基準線的垂線，絞點中心向下12742 mm處，往艏部3040.7 mm處作垂線的平行線，以上數(shù)據(jù)可找出第1個螺栓孔位置。

劃線完成后，根據(jù)劃線位置分別從2個軌道艏端點開始以1000 mm為1個測量點測量月池內(nèi)壁平整度，現(xiàn)場根據(jù)測量數(shù)據(jù)確定軌道腹板余量修割數(shù)值進行修割，修割完復測軌道的數(shù)據(jù)與初始狀態(tài)的偏差值。腹板與月池壁需留6～8 mm間隙，提前燒焊10 mm襯墊。以便于月池壁板全焊透，所有焊接需滿足WPS要求，滿足焊接規(guī)范要求。

2.5 圓弧軌道上船安裝

軌道吊裝與定位。定位時應以上導軌的艏第1個螺栓孔為基準點，導軌艏艉端點為輔助基準點定位依據(jù)。

圖3 導軌腹板端點數(shù)據(jù)圖

上軌道根據(jù)R12965檢驗線往下595 mm找定位塊的位置安裝定位塊。下軌道定位塊位置為R19060檢驗線往下415 mm。定位塊安裝好后精控復測，未安裝到位的需要進行調(diào)整。

確定上軌道艏第1個軸銷孔基準點后進行軌道吊裝，艏端頂在月池前端壁，尾端用簡易板點焊固定，吊裝順序為先下軌道，后上軌道。軌道吊裝應嚴格按照《軌道分段吊裝工藝圖》要求步驟實施。對應月池壁板背面加強的位置，在襯墊上開槽安裝敲入工裝楔塊，凡有背面加強處都密集布置楔塊，間距1400 mm強構(gòu)件處先布置，1400 mm之間最大300 mm布置楔塊，5個底部定位塊也敲入楔塊利用楔塊調(diào)整面板的垂直度及距中心距離。安裝上緣工裝件，每根導軌均分9個工裝，位置參照定位塊與月池壁板燒焊后，吊裝松鉤。

調(diào)整軌道數(shù)據(jù)及燒焊軌道面板上抗磨片表面距離月池中心線位置為4360 mm±2 mm，定位時，抗磨片表面與中心線定位在4360 mm-2 mm的位置。利用楔塊調(diào)整軌道面板的垂直度與平行度。同步利用寬度尺利用2個導軌上表面在月池側(cè)壁上的檢驗線，檢查同時復測以下精度要求。

1）2個軌道上邊緣的圓跳動≤5 mm。2）內(nèi)側(cè)腹板垂直度（直角尺+塞尺檢查間隙≤0.5 mm）。

以上數(shù)據(jù)確定后，將楔塊和軌道定位焊牢，以免后續(xù)被擠出，在每個楔塊兩邊100 mm處進行定位焊接，焊完精控對數(shù)據(jù)進行復測。復測數(shù)據(jù)時，因保證在每天的同一時段，以免因溫差大導致數(shù)據(jù)變化較大，如數(shù)據(jù)有差異，利用楔塊繼續(xù)進行調(diào)整。調(diào)整到位后進行第一道焊接，焊后仍然復測所有的數(shù)據(jù)并調(diào)整。第二道焊后繼續(xù)復測所有的數(shù)據(jù)并調(diào)整，如此反復。所有批次的焊接均為2個腹板同時從中間往兩邊對稱燒焊。

圓弧軌道定位焊接：按塔架支撐絞點板開孔中心定位圓弧軌道，使用角鋼（或圓弧軌道的定位專門設(shè)計的定位卡板），將2根導軌相對位置控制，并進行報檢，合格后對2根導軌同時進行安裝定位，同時，根據(jù)理論中心線進行測量。圓弧軌道定位好，加角鋼及馬板予以固定，確保無誤后進行對稱焊接，控制變形。軌道裝焊結(jié)束，兩軌道的平行度±2 mm。從定位到焊接結(jié)束，精控全程跟蹤監(jiān)控。

最后整體焊接，焊接軌道頂部封板，隨時測量并做好記錄，直至完全符合數(shù)據(jù)標準。

3 結(jié)語

通過對托管架軌道結(jié)構(gòu)的制作加工和上船安裝方案的深入研究，以及對軌道制作工序與焊接要求、塔架絞點裝焊、軌道結(jié)構(gòu)上船吊裝定位與焊接等工作詳細分解，成功完成了托管架圓弧軌道制作與上船安裝工作。此建造技術(shù)適用于后續(xù)鋪管項目系統(tǒng)或其他類似類型圓弧軌道結(jié)構(gòu)的建造，同時也提高了參與人員的技能水平。