一种组合浮箱制作工艺研究

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摘要：自身式海工平台[1]作为近年海工市场开始国产化的产品,随着国内在制自升式海工平台数量的不断增加。当前国内海工平台的下水过程通常采用平台滑移并配合半潜船的形式，受海工平台项目周期的不确定性、深水码头及半潜船租期紧张、租赁费用较高等因素的制约，导致海工平台建造成本波动较大。因此如何提高海工平台下水的效率显得尤为重要。笔者以某用于自升式平台下水的组合浮箱项目为例，从装配顺序、焊接工艺等方面简述组合浮箱的制作流程和注意事项。

关键词：组合浮箱；装配；焊接；海工平台

0概述

组合浮箱总体由一个下部平台和十三个上部浮箱组成，总体尺寸长宽高：80米*40米*15.5米。下部平台高度3米，长期放置于海床上，上部浮箱高度13.5米，可以依靠潜水泵调整浮箱内外水位差，实现浮箱在使用过程中的加载和漂浮。下部平台是所有结构件中尺寸最大的一个，长度和宽度达到80米*40米，高度仅有3米。对于这样大尺寸的非标结构件的制作，无论是制作工艺，还是吊装转运都是难题。在制作过程中需要严格控制结构件的制作精度，避免因尺寸误差而导致的机构应力，减低结构件[2]的正常使用寿命。本文总结组合浮箱制作流程中的工艺优化、精度控制，进而提高组合浮箱的制作质量和制作进度，为大型非标件的提供参考。

1材料预提数量控制

因组合浮箱不属于常规产品，所选用的型钢也非公司港口机械所用的常规型材，为了减低因材料预提数量不准确对建造成本或者建造周期造成影响，因此对材料的预提提出了很高的要求。但是受项目进度的限制，从收到设计草图开始准备钢材的预提，接近3000t的钢材用量，为了保障材料预提数量的精准性，对每一个型材长度进行统计，并将型材的订货长度和焊接收缩余量考虑在内。

2下部平台制作工艺

因下部平台结构宽度达到40m，超出了车间最大允许宽度。综合考量车间的起吊能力和加工能力，将下平台划分为8个分段，在钢构车间制作成型后，在1600t龙门吊下进行合拢。

2.1下部平台各分段建造流程

（1）下平面框架反作装配焊接；焊接工字钢上表面焊缝和里面焊缝；（2）下平面钢板拼焊；因拼后面板尺寸40.5米*20.5米，不具备单面焊接后翻身的条件，采用陶瓷沉淀单面焊接双面成型，同时采用埋弧焊提高焊接质量。因下平面钢板只是用于增大下平台与海床的接触面积，对自身的强度和焊缝质量无特殊要求。（3）将下平面框架翻身落位到钢板上，焊接下平面框架剩余焊缝，以及框架与钢板直接的角焊缝。（4）装焊纵向立面、横向斜撑杆。为了防止分段合拢过程中因尺寸超差，导致整体下部平台出现应力集中，要求各分段最外侧立柱与上、下平面的角焊缝在合拢前仅电焊固定，待下部平台完成合拢调整后进行焊接。（5）装焊上表面横向连接杆，对接焊缝采用陶瓷衬垫，单面焊接双面成型，减少整体结构件的翻身次数。（6）单个分段4面成型焊接完成后转运至砂房进行冲砂油漆。合拢口位置胶带防护。（7）为了保障下平台的整体尺寸，结合以往港口机械施工经验，在型材及板材的下料的过程中，长度方向预留1‰的焊接收缩余量，宽度方向预留0.5‰的焊接收缩余量，同时为了保障合拢口的精度的精度要求，在每一个合拢口焊缝的位置，合拢前焊缝单侧预留30mm的荒料。

2.2下部平台合拢主尺度及变形控制

（1）总长度控制采取在各个分段合拢缝所处的开档中进行调整，单个合拢缝开档尺寸控制在±15~20mm，来调整下部平台总长。（2）提高装配质量。严格控制各分段的接缝间隙和结构件之间的间隙，避免由于过大的装配间隙而增加焊接变形。（3）各分段在吊装至合拢工位之前，应将各分段焊接工作做完，防止吊装转运过程中不必要的风险。并将分段变形矫正结束，以减少在合拢位置进行火工矫正的工作量。（4）采取必要的工艺措施，防止出现下部平台中间下挠，在中部主结构位置增加刚性支撑，下部平台与台架之间再用活动马板固定，使用机械的方式防止因焊接引起的变形。

3上部浮箱制作工艺

上部浮箱由十三个相互独立的浮箱结构组成，高度12.5米，长宽最大尺寸：29.7米*18米。单个浮箱结构分为上下三层，上层和中层总高度8.3米，四周与底部使用8mm厚度的钢板围绕成舱室结构，下层桁架结构不设置围板。上部浮箱高度可以在车间内整体制作，但是考虑到如果整体制作将需要架设12.5米高的脚手架，方可完成各个位置的焊接施工。脚手架架设高度越高，存在的施工风险就越大。综合考虑脚手架搭设成本和施工便利，将每个上部浮箱分成上层箱体和下层桁架结构两部分进行制作。（1）上层箱体下面板骨架拼接；（2）上层箱体下面板钢板拼板。因浮箱结构依靠箱体内外的水位差，进而调整浮箱所受浮力实现浮箱的上浮和加载，故上层箱体所有板缝需要参照船体结构的要求，保证每个焊缝的密性。但是由于浮箱的上表面为开敞结构，无法通过舱室气密试验的方法检测焊缝的密性。结合无损检测成本和实效性分析，采用煤油渗透的方式检测焊缝位置的水密性，即高效又经济。（3）立装围壁结构，焊接角焊缝。因角焊缝结构面一侧为工字钢，人员焊接操作不便，采用贴装陶瓷沉淀的形式，单面焊接双面成型，48小时后对角焊缝进行煤油渗透试验，检查焊缝的密性。

4结论

通过对结构件进行分段制作、分段制作中预留焊接收缩量及优化装配焊接顺序的方法，有效的控制了组合式浮箱大型结构件制作过程中较为常见的变形及扭曲等工艺问题，大大的提高的结构件的制作精度，缩短了项目的建造工期。

参考文献：

[1]孙东昌,潘斌.海洋自升式移动平台设计与研究[M].上海:上海交通大学出版社,2008.

[2]徐占发,吴金驰,许大江.钢结构施工[M].华中科技大学出版社,2010.

[3]GB/T11345-2013,焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定[S].北京:中国标准出版社,2013.

作者：李胤辉 张洪军 单位：青岛海西重机有限责任公司