周道順

（上海振華重工（集團(tuán)）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(jī)構(gòu)是一個(gè)長(zhǎng)周期而又復(fù)雜的過(guò)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(diǎn)板安裝、軌道吊裝等制作安裝，只有做好每一個(gè)環(huán)節(jié)，才能交付合格的產(chǎn)品，保證系統(tǒng)安全正常運(yùn)行[1]。

1 托管架圓弧軌道制作加工

1.1 圓弧軌道，絞點(diǎn)板車間下料

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

下料后的材料用手錘適當(dāng)敲擊，振動(dòng)約30 min，使殘余變形釋放。敲擊后的材料火攻矯正進(jìn)行整平。報(bào)內(nèi)檢（+/-2 mm）。

1.2 軌道制作工序及注意事項(xiàng)

1）使用強(qiáng)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(huà)圓弧面板的劃線，線畫(huà)好后要精度測(cè)量；4）劃線滿足要求后，將面板按劃線進(jìn)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(shí)；5）焊前精度報(bào)驗(yàn)，如無(wú)問(wèn)題進(jìn)行單面焊接，注意控制焊接變形；6）單側(cè)焊接完，進(jìn)行翻身，消應(yīng)力，進(jìn)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(bào)驗(yàn)，如無(wú)問(wèn)題進(jìn)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(diǎn)的檢測(cè)孔，待加工孔檢測(cè)使用；10）焊后軌道精度檢測(cè)，面板的垂直度，寬度的精度測(cè)量好，作為面板是否需要機(jī)加工的依據(jù)；11）如面板需要機(jī)加工，確定機(jī)加工量，對(duì)應(yīng)的不銹鋼確定厚度；12）機(jī)加工開(kāi)插銷孔（如面板需要機(jī)加工就一起加工）；13）不銹鋼安裝，安裝時(shí)制作卡板工裝，卡板腳避開(kāi)不銹鋼的安裝位置；14）不銹鋼一邊調(diào)整，一邊點(diǎn)焊，結(jié)束后測(cè)量，如沒(méi)問(wèn)題再滿焊；15）單側(cè)2個(gè)軌道固定好，工裝固定；16）月池縱壁進(jìn)行劃線，測(cè)量板厚偏差，按實(shí)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(shí)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(diǎn)焊固定。

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

焊接順序具體注意事項(xiàng)如下：

①施工時(shí)采用左右對(duì)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(hào)進(jìn)行間斷焊及整條焊縫的焊接。③經(jīng)三道焊后，進(jìn)行回火，清渣、清氧化皮；④回火后，經(jīng)三道焊后，須進(jìn)行焊接變化的檢測(cè)；⑤根據(jù)檢測(cè)焊接變形值進(jìn)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(jìn)行反身焊接按另一側(cè)的角焊縫，并重復(fù)⑤的步驟；⑦多道退焊的每道焊路施焊前均對(duì)前一道焊路進(jìn)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(duì)焊路進(jìn)行預(yù)熱處理；⑨焊縫的蓋面施焊后，須對(duì)焊路進(jìn)行退熱處理，對(duì)4條角焊縫同時(shí)加熱，然后用2層石棉布包裹保溫直至冷卻到常溫；⑩對(duì)所有接焊縫進(jìn)行超聲波探傷，探傷要求按船級(jí)社規(guī)范要求進(jìn)行；探傷不合格（個(gè)別1、2個(gè)）的返工，注意返工的施焊前預(yù)熱及焊后局部退火；否則，退火要求按步驟⑨進(jìn)行。

圖1 圓弧軌道結(jié)構(gòu)圖及焊接節(jié)點(diǎn)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(yàn)滿足要求后，才能安裝到月池側(cè)壁上。檢驗(yàn)點(diǎn)包括（內(nèi)控?cái)?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(jī)加工前注意事項(xiàng)及反變形工裝安裝

軌道機(jī)加工前所有的加強(qiáng)工裝需拆除，呈自由狀態(tài)，目的是為釋放軌道應(yīng)力；軌道機(jī)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(diǎn)板及托管架圓弧軌道上船現(xiàn)場(chǎng)定位裝焊

圓弧軌道結(jié)構(gòu)安裝條件：安裝前月池及絞點(diǎn)周圍的結(jié)構(gòu)需焊接和報(bào)驗(yàn)結(jié)束。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)裝配工裝的制作

鋪管塔架支撐絞點(diǎn)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(jìn)行裝焊。鋪管塔架支撐絞點(diǎn)板安裝時(shí)，用L100×10角鋼做支撐，將兩塊絞點(diǎn)板連接成一對(duì)，保證其剛度，減少絞點(diǎn)板與船體的焊接變形。

2.2 塔架支撐絞點(diǎn)板的焊接

圓弧軌道焊接完測(cè)量圓弧的中心及半徑，根據(jù)實(shí)測(cè)的結(jié)果，確認(rèn)支撐絞點(diǎn)板的位置是否需要微調(diào)，然后進(jìn)行支撐絞點(diǎn)板的焊接，焊接順序?yàn)椋?/p>

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

圖2 塔架支撐絞點(diǎn)板的焊接順序

支撐絞點(diǎn)板定位點(diǎn)焊完畢測(cè)量絞點(diǎn)板開(kāi)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(diǎn)板的裝焊與加工

因塔架頂推絞點(diǎn)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(shí)測(cè)塔架支撐絞點(diǎn)板開(kāi)孔圓心的位置定位頂推絞點(diǎn)板的位置，裝焊工藝和支撐絞點(diǎn)板的裝焊工藝一樣。

絞點(diǎn)板的機(jī)加工：頂推絞點(diǎn)板板厚機(jī)加工。頂推絞點(diǎn)板位置精度要求如下：因絞點(diǎn)板在FR44位置左右各一組絞點(diǎn)板，左右2組絞點(diǎn)板的精度要求±2 mm，同一組絞點(diǎn)板間隙要求±1 mm，所以機(jī)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(diǎn)板直接要求的500±1 mm，最后修掉多余的板厚。

絞點(diǎn)板中心圓孔鏜孔機(jī)加工。先測(cè)量并標(biāo)出理論中心，調(diào)整鏜桿中心，進(jìn)行鏜孔。

2.4 劃線與軌道余量修割

劃線步驟：

1）找準(zhǔn)塔架支撐絞點(diǎn)板耳板圓孔中心點(diǎn)，焊臨時(shí)板做孔中心標(biāo)記。(塔架支撐絞點(diǎn)孔中心位置，4個(gè)支撐絞點(diǎn)中心位置相同，同軸同心)。

2）利用劃線工裝以絞點(diǎn)中心為基準(zhǔn)劃線，同時(shí)作半徑為R12965、R19060的軌道檢驗(yàn)線（劃線前打磨導(dǎo)軌處的油漆，以便后續(xù)安裝焊接）。

3）以支撐絞點(diǎn)中心為基準(zhǔn)，作月池水平基準(zhǔn)線的垂線，絞點(diǎn)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(gè)螺栓孔位置。

劃線完成后，根據(jù)劃線位置分別從2個(gè)軌道艏端點(diǎn)開(kāi)始以1000 mm為1個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量月池內(nèi)壁平整度，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)確定軌道腹板余量修割數(shù)值進(jìn)行修割，修割完復(fù)測(cè)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(shí)應(yīng)以上導(dǎo)軌的艏第1個(gè)螺栓孔為基準(zhǔn)點(diǎn)，導(dǎo)軌?mèng)剪憾它c(diǎn)為輔助基準(zhǔn)點(diǎn)定位依據(jù)。

圖3 導(dǎo)軌腹板端點(diǎn)數(shù)據(jù)圖

上軌道根據(jù)R12965檢驗(yàn)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(yàn)線往下415 mm。定位塊安裝好后精控復(fù)測(cè)，未安裝到位的需要進(jìn)行調(diào)整。

確定上軌道艏第1個(gè)軸銷孔基準(zhǔn)點(diǎn)后進(jìn)行軌道吊裝，艏端頂在月池前端壁，尾端用簡(jiǎn)易板點(diǎn)焊固定，吊裝順序?yàn)橄认萝壍溃笊宪壍?。軌道吊裝應(yīng)嚴(yán)格按照《軌道分段吊裝工藝圖》要求步驟實(shí)施。對(duì)應(yīng)月池壁板背面加強(qiáng)的位置，在襯墊上開(kāi)槽安裝敲入工裝楔塊，凡有背面加強(qiáng)處都密集布置楔塊，間距1400 mm強(qiáng)構(gòu)件處先布置，1400 mm之間最大300 mm布置楔塊，5個(gè)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(dǎo)軌均分9個(gè)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(shí)，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(gè)導(dǎo)軌上表面在月池側(cè)壁上的檢驗(yàn)線，檢查同時(shí)復(fù)測(cè)以下精度要求。

1）2個(gè)軌道上邊緣的圓跳動(dòng)≤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(gè)楔塊兩邊100 mm處進(jìn)行定位焊接，焊完精控對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)測(cè)。復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，因保證在每天的同一時(shí)段，以免因溫差大導(dǎo)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(jìn)行調(diào)整。調(diào)整到位后進(jìn)行第一道焊接，焊后仍然復(fù)測(cè)所有的數(shù)據(jù)并調(diào)整。第二道焊后繼續(xù)復(fù)測(cè)所有的數(shù)據(jù)并調(diào)整，如此反復(fù)。所有批次的焊接均為2個(gè)腹板同時(shí)從中間往兩邊對(duì)稱燒焊。

圓弧軌道定位焊接：按塔架支撐絞點(diǎn)板開(kāi)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(jì)的定位卡板），將2根導(dǎo)軌相對(duì)位置控制，并進(jìn)行報(bào)檢，合格后對(duì)2根導(dǎo)軌同時(shí)進(jìn)行安裝定位，同時(shí)，根據(jù)理論中心線進(jìn)行測(cè)量。圓弧軌道定位好，加角鋼及馬板予以固定，確保無(wú)誤后進(jìn)行對(duì)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(shí)測(cè)量并做好記錄，直至完全符合數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)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(duì)軌道制作工序與焊接要求、塔架絞點(diǎn)裝焊、軌道結(jié)構(gòu)上船吊裝定位與焊接等工作詳細(xì)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(xiàng)目系統(tǒng)或其他類似類型圓弧軌道結(jié)構(gòu)的建造，同時(shí)也提高了參與人員的技能水平。