鉆井平臺懸臂梁軌道面板反變形工藝技術(shù)分析報告

陳華康

（招商局重工（深圳）有限公司，廣東 深圳 518000）

本工藝屬于船舶超厚板材冷作加工的技術(shù)領(lǐng)域。軌道面板為高強度鋼，材質(zhì)EQ63-Z、板厚t=95mm、寬度B=750mm、長度L=10000mm。面板與腹板焊接的中間位置要求冷作反變形。需求大型液壓床提供足夠的壓力作用于軌道面板上，單位長度下產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力超過軌道面板的屈服強度，以達(dá)到T 梁面板的永久變形(預(yù)期的凹向彎曲)。T 梁面板與腹板焊接時：面板焊接位置產(chǎn)生熱脹冷縮彎曲變形與面板預(yù)壓的反變形相抵消，從而達(dá)到面板平面精度的相關(guān)要求。

1 背景技術(shù)

（1）隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，現(xiàn)在海洋裝備制造的精度要求越來越高。CJ-46 鉆井平臺的MSC 滑移設(shè)備對懸臂梁軌道施工的基本要求：

1）軌道的寬度為750mm，偏差+1.5mm～ -1mm。

2）縱向軌道每兩米焊接變形不越過3mm。

3）插銷孔上下斜度小于等于1mm。

（2）軌道完工檢測，精度要求圖示：

（3）軌道制作控制要點：軌道由底板（面板）、孔蓋板、腹板、肋板、內(nèi)外斜板組成。其中重點在于控制底板的精度，上述3 點要求中1）與3）可通過切割與打磨解決，其中第2 點縱向軌道每兩米焊接變形不越過3mm 的要求需焊接預(yù)反變形為重點與難點(高強度超厚板的預(yù)反變形)。

（4）項目簡 介、目 標(biāo)：制 作CJ-46 該系列鉆井平臺縱、橫移滑道時，存在該滑道面板EQ63 δ=95×750×L 焊接變形后達(dá)不到技術(shù)設(shè)計公差要求＜3mm。普遍采用處理措施：

1）以往及目前在建項目軌道面板拼板后進(jìn)行

反面烤火（600～900 度）預(yù)反變形。由于面板較厚T=95mm、溫度低烤火無效果；溫度過高軌道面板材質(zhì)變差并且產(chǎn)生裂紋，該工藝方法已被船檢與船東否定。

2）邊焊接腹板，面板反面邊烤火，溫度T＜350 度，效果難以達(dá)到要求。

3）首制CJ-46 鉆井平臺嘗試過具有2000 噸的油壓機的外協(xié)單位進(jìn)行加工，壓制能力比我們廠1100 噸的油壓機高出將近一倍，也沒能成功對該超厚板進(jìn)行反變形冷壓加工，且費用較高。

該焊接反變形難題致使項目停滯不前，無法進(jìn)行下一道工序的施工，嚴(yán)重影響后續(xù)工程的進(jìn)度。加溫烤火行不通的情況下決定僅能采用冷壓加工反變形措施。按傳統(tǒng)習(xí)慣的冷作加工需要超大型8 千噸以上液壓機，這種大型設(shè)備華南地區(qū)較為稀有。在廠內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備有限的情況下考慮解決該難關(guān)，設(shè)想試用以下兩種方法：

1）新制液壓床下模，軌道面板加工時工件支承力支點距離為最大值。

2）在液壓床壓力有限的情況下，減小加工工件受力面積。以達(dá)到足夠的彎曲應(yīng)力，完成冷壓加工試驗，突破項目的瓶頸難題。

2 工藝技術(shù)資料及壓模工裝準(zhǔn)備

（1）面板寬度為B=750mm，所以兩支點最大距離只能取最大值為650mm。根據(jù)支點最大距離設(shè)計液壓床的下模。

（2）根據(jù)已知軌道面板材質(zhì)EQ63-Z、板厚t=95mm、兩支點距離650mm、液壓床提供1000T 壓力、以兩支點間的中點受集中載荷、計算軌道面板產(chǎn)生屈服強度的受力長度。以活動鉸鏈支座受力型式計算得：L=750mm。理論上公司現(xiàn)有的1100 噸油壓機具有對該厚度面板進(jìn)行預(yù)壓反變形的能力，該工藝措施方案可行。軌道面板每條長10 米，考慮到長度方向受力點以外面板內(nèi)力的約束及液壓機老舊壓力不足的因素，每次壓制長取L=300mm，采用續(xù)刀方法壓制加工。

（3）液壓床的下模制作。

1）軌道板反變形成型壓模，利用余料制作1 套壓模。件1 使用已經(jīng)找好的余料（余料編號：129-511AYL119，180x1800x1200 材質(zhì)EQ51）制作，件2/3 采用余料（余料編號：129-3-702A-YL14，材質(zhì)EQ51）切割下料。

2）件2 與件1 焊接雙面間斷角焊縫的形式，件3與件1 不焊接。

3 軌道面板預(yù)壓反變形成型加工要求

（1）下模制做完成后放置在1000t 液壓機正下方，采用螺栓將其連接固定好。

（2）軌道面板放在下模上面，液壓機圓柱正下方，下模設(shè)有寬度方向限位導(dǎo)向卡板（件3）。

（3）采用圖示圓弧形液壓機原有舊上模，每次壓型長度為約300mm，反變形為2—3mm。

（4）采用多個壓制點成線的續(xù)刀加工方法：在吊機的輔助下，軌道板不斷移動配合壓型，保證每次壓型都是在油壓機圓柱正下方。

（5）通過下模及保持時間控制變形量的一致性，壓型好的板件，按照每隔300mm 一個點對反變形進(jìn)行測量，報檢合格后（滿足預(yù)估2—3mm 的反變形量）方可進(jìn)行下一步。

（6）預(yù)壓反變形2mm，留有壓縮空隙4mm，預(yù)留反彈2mm，現(xiàn)場進(jìn)行測試，以實際反彈量調(diào)整壓縮空隙。

4 液壓機能力測試

材質(zhì)EQ63、厚T=95mm、長L=1700mm 余料進(jìn)行壓板測試：加工班組反復(fù)壓制試驗，多次調(diào)整墊板的長度，由于1100T 油壓機壓力不足僅供800T 壓力，等因素的影響，最終確定每次壓制長度280mm 可以使工件產(chǎn)生屈服強度變形，在面板橫截面670mm 中點位置的反變形彎曲量可以在0～6mm 范圍內(nèi)進(jìn)行有效控制，液壓機能力測試結(jié)果合乎要求。

工件產(chǎn)生屈服強度變形量實測數(shù)

軌道面板工件上作用力墊板的長度

5 軌道面板加工

軌道面板高強度鋼：材質(zhì)EQ63-Z、板厚t=95mm、寬度B=750mm、長度L=10000mm。工件加工 采用1000t 油壓機對軌道板進(jìn)行預(yù)壓，通過定制下模控制反變形量，反變形值1.5～2mm(試壓工件焊后測量所得準(zhǔn)確的變形量值)。要求對預(yù)壓好的軌道板每隔0.5m 進(jìn)行測量，符合要求方可進(jìn)行下一步。

6 結(jié)束語

測驗成功并達(dá)到技術(shù)設(shè)計公差要求，獲得船東船檢的認(rèn)可?，F(xiàn)該工藝技術(shù)在公司內(nèi)所有鉆井平縱、橫移滑道的項目上得到了應(yīng)用及推廣。廠內(nèi)加工每條CJ-46 鉆井平臺145m(81 噸）人工費用僅需1 萬多元。同時節(jié)省運輸費用及縮短項目的工期，與外協(xié)單位報價對比估算每條平臺可節(jié)省約20 萬～30 萬元，該工藝技術(shù)措施獲得招商局重工（深圳）有限公司與友聯(lián)船廠（蛇口）有限公司《優(yōu)秀創(chuàng)新獎》。