CN102357783A

CN102357783A - 风电安装船桩靴的制作工艺

Info

Publication number: CN102357783A
Application number: CN2011103064853A
Authority: CN
Inventors: 陆建; 周林
Original assignee: Nantong Rainbow Offshore and Engineering Equipment Co Ltd
Current assignee: Nantong Rainbow Offshore and Engineering Equipment Co Ltd
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2031-10-11
Also published as: CN102357783B

Abstract

本发明公开一种风电安装船桩靴的制作工艺，包括以下步骤：胎架制作；铺底板；调平、划基准线；构件划线；构件安装；焊接；矫正变形；割胎；翻身焊接；矫正变形；完工测量；无损检测；气密试验。本发明采用分段制作，最终整体合拢的技术工艺，通过控制分段制作的制造精度，保证整体合拢的制造精度。可使最终制作出的桩靴制造精度要求为：底板的平整度≤2mm/㎡，自由公差尺寸1/1000。

Description

风电安装船桩靴的制作工艺

技术领域

本发明涉及一种风电安装船桩靴的制作工艺。

背景技术

如今，国外风电发展着眼于深海风电，作业水深大约20-30米，风电安装平台尺寸大，平台重量大，大都采用六腿齿条、齿轮泵升降机构。在沿海基本无风电。国内目前没有一条适用于沿海滩涂风电安装的作业平台，仅有的坐底式的风电安装平台机动困难，受风浪影响大，依赖潮水，安装精度满足不了风电安装的需求。

沿海风电安装船所需4桩腿液压升降系统，可解决沿海风电安装受风浪影响，平台到达风电安装的指定位置，使用液压升降系统将平台升起、定位进行风电安装作业。风电安装分为打桩作业和风塔安装作业两个步骤。浮式风电安装平台安装风电设备的作业模式为：平台机动到指定位置，利用锚泊系统对平台进行粗定位，开始风电安装作业。由于受海浪和潮水升降影响，打桩步骤定位很难控制，需要良好的海况才能作业。吊装步骤过程中对接风电塔筒、机舱和风叶效率很差，很难准确的定位对接，往往多次对接才能完成，导致安装一个完整的风塔需要几天到一周时间，满足不了风电安装的需求。而使用液压升降系统的风电安装平台可以解决海浪和潮水的问题，装备了液压升降系统的平台机动到位后，使用液压升降系统将平台升起，平台离开水面，不受风浪和潮水影响，打桩和吊装作业可连续进行，一般安装一个风塔只需要两天左右，大大提高了作业效率，满足风电安装的需求。因此桩腿及桩靴本身的制造精度会关系到以后整个液压提升装置的安装和使用。桩腿和桩靴是配合使用的，所以桩靴的精度也应控制得很准确。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种操作方便、省时省力、制作精度高的风电安装船桩靴的制作工艺。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种风电安装船桩靴的制作工艺，包括以下步骤：

A、制作胎架；

B、铺底板：胎架制作结束后，在胎架上铺设多个小底板，多个小底板拼成底板，将底板用四个马板固定，四个马板固定在底板的下表面；

C、对底板进行调平，划基准线，基准线需左右对称，打样冲眼,并对底板进行检验，检验的要求为：底板的平整度≤2mm/㎡，自由公差尺寸1/1000；

D、在底板上划构件装配线，划的线按图纸预先设定的；

E、构件安装：构件为筒体、角钢、隔板、扁钢、侧板，所有构件按照划线装配后，在焊接构件之前需进行QC检验，检验合格后方可施焊：

（1）、取多个隔板，每个隔板上开人孔，并在人孔上焊接加强圈，焊后用靠尺检查平面度，使其变形控制在≤2mm/㎡，自由尺寸公差1/1000，经QC检验合格后方可进行安装；

（2）、装配用于连接桩腿的高1868mm的桩腿筒体；

（3）、在筒体内部安装四块成90°十字相交连贯的大隔板，四件大隔板与桩腿筒体、以及底板之间均采用双面坡口焊；

（4）、将内部焊有大隔板的桩腿筒体焊接在所述底板上；

（5）、按照所述步骤D中的划线尺寸在底板上安装Φ2000扁钢和Φ800圆柱体，Φ2000扁钢置于桩腿筒体内部中心，Φ800圆柱体置于Φ2000扁钢内部中心，Φ800圆柱体高于Φ2000扁钢，在Φ800圆柱体与桩腿筒体之间焊接四块45°小隔板，在Φ2000扁钢与桩腿筒体之间焊接多个20*160扁钢，20*160扁钢置于所述底板上，其中扁钢装配全部采用双面角焊，焊喉8mm,焊后打磨；

（6）、在桩腿筒体的外侧安装四块45°发散的大隔板7，之后再安装隔板8，隔板夹在发散的大隔板中间，每两个大隔板中间安装多个隔板；

（7）、在底板的四周边缘上装配竖直设置的侧板；

（8）、装配顶板：四个顶板均为梯形，装配顶板之前在顶板上焊接两条角钢，且四个顶板倾斜设置，每个顶板的较长底边与侧板的顶边焊接，每个顶板的内表面与隔板焊接；

（9）、在桩腿筒体内焊接圆盖板，圆盖板置于桩腿筒体内部的隔板之上，圆盖板上开有人孔；

（10）、四个梯形顶板的顶边围合成方形，方形处设有方盖板，方盖板中心处设有直径与桩腿筒体外径一样的圆孔；

F、以上步骤烧焊完工后，打磨处理交QC焊后报检，检测合格后把焊缝打磨平整；

G、割胎：胎架与底板焊接处打磨光滑；

H、翻身：利用工艺吊耳焊接在侧板上后进行翻身，每个桩靴采用四个50t吊耳，焊接在相互对称的两个侧板隔板印档上，吊耳焊接之后进行翻身；

I、翻身焊接底板底面焊缝，碳刨打磨后再进行烧焊，焊后需矫正变形，对底板进行检验，检验要求：底板平整度≤2mm/㎡，自由公差尺寸1/1000；

J、完工测量，测量要求：顶板和底板平整度≤2mm/㎡，自由公差尺寸1/1000；

K、无损检测：桩靴与桩腿筒体的焊缝以及顶板、底板、侧板的主要焊缝均采用双面坡口焊接，全焊透，焊后48小时应进行100%UT和50%MT检测合格，并抽查10%进行X射线检测；

L、气密试验：桩靴焊接和无损检测完之后进行气密试验，实验压力0.2MPa。

本发明的进一步改进在于：Φ800圆柱体装配焊接顺序：Φ800圆柱体分四段圆弧组成，以大隔板为分界线，装配时先将四块圆弧板靠在大隔板上，待装配完筒体内顶板后，将筒体内顶板与大隔板的焊缝焊接完之后再移动到划线的位置，装焊Φ800圆柱体，Φ800圆柱体采用单边坡口角焊，焊喉8mm,焊后打磨。

本发明的进一步改进在于：步骤E中（2）步骤中装配高为1868mm桩腿筒体的步骤如下：

A、筒体纵向拼缝焊接，焊前预热80-100°C；

B、UT检测该拼缝合格后，回圆，要求直径公差±2mm；

C、待4块大隔板装配好后进行焊接：对称焊接筒体与所述底板，角焊缝焊接,焊前预热80-100°C，焊接时侧板定位在外侧，先焊内侧；

D、对焊缝进行UT检测。

本发明的进一步改进在于：桩靴的顶板所用的加强角钢全部为L160*100*14，在装配前，先检验其直线度，检验合格后方可按划线位置装配到底板上，角钢焊接采用自动角焊机焊接，焊后检验底板，底板的平整度≤2mm/㎡，自由公差尺寸1/1000。

本发明的进一步改进在于：装配侧板时侧板外侧分别距顶板和底板飞边25mm，侧板两端顶住45°隔板，侧板与45°隔板之间有0～3mm的间隙。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明采用分段制作，最终整体合拢的技术工艺，通过控制分段制作的制造精度，保证整体合拢的制造精度。可使最终制作出的桩靴制造精度要求为：底板的平整度≤2mm/㎡，自由公差尺寸1/1000。

附图说明：

图1为本发明步骤E（3）的结构示意图；

图2为本发明步骤E（5）的结构示意图；

图3为本发明步骤E（6）的结构示意图；

图4为本发明的结构示意图；

图中标号：1-底板、2-桩腿筒体、3-大隔板、4-小隔板、5-扁钢、6-Φ2000扁钢、7-发散隔板、8-隔板、9-圆柱体、10-侧板、11-顶板、12-方盖板、13-圆盖板。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

本发明风电安装船桩靴的制作工艺的一种具体实施方式，包括以下步骤：

A、胎架制作；

B、铺底板：胎架制作结束后，在胎架上铺设多个小底板，多个小底板拼成底板，将底板用四个马板固定，四个马板固定在底板1的下表面；

D、在底板上划构件装配线，划的线按图纸预先设定的；

E、构件为筒体、角钢、隔板、扁钢、侧板，所有构件按照划线装配后，在焊接构件之前需进行QC检验，检验合格后方可施焊：

（2）、装配用于连接桩腿的高1868mm的桩腿筒体2，装配步骤如下：

A、筒体纵向拼缝焊接，焊前预热80-100°C；

B、UT检测该拼缝合格后，回圆，要求直径公差±2mm；

C、待4块大隔板3装配好后进行焊接：对称焊接筒体与所述底板，角焊缝焊接,焊前预热80-100°C，焊接时侧板定位在外侧，先焊内侧；

D、对焊缝进行UT检测；

（3）、如图1所示，在筒体内部安装四块成90°十字相交连贯的大隔板，四件大隔板与桩腿筒体、以及底板之间均采用双面坡口焊；

（4）、将内部焊有大隔板的桩腿筒体焊接在所述底板上；

（5）、如图2所示，按照所述步骤D中的划线尺寸在底板上安装Φ2000扁钢和Φ800圆柱体，Φ2000扁钢6置于桩腿筒体内部中心，Φ800圆柱体9置于Φ2000扁钢内部中心，Φ800圆柱体高于Φ2000扁钢，在Φ800圆柱体与桩腿筒体之间焊接四块45°小隔板4，在Φ2000扁钢与桩腿筒体之间焊接多个20*160扁钢，20*160扁钢5置于所述底板上，其中扁钢装配全部采用双面角焊，焊喉8mm,焊后打磨；Φ800圆柱体装配焊接顺序：Φ800圆柱体分四段圆弧组成，以大隔板为分界线，装配时先将四块圆弧板靠在大隔板上，待装配完筒体内顶板后，将筒体内顶板与大隔板的焊缝焊接完之后再移动到划线的位置，装焊Φ800圆柱体，Φ800圆柱体采用单边坡口角焊，焊喉8mm，焊后打磨；

（6）、如图3所示，在桩腿筒体的外侧安装四块45°发散的大隔板7，之后再安装隔板8，隔板夹在发散的大隔板中间，每两个大隔板中间安装多个隔板；

（7）、在底板的四周边缘上装配竖直设置的侧板10，装配侧板时侧板外侧分别距顶板和底板飞边25mm，侧板两端顶住45°隔板，侧板与45°隔板之间有0～3mm的间隙；

（8）、装配顶板11：四个顶板均为梯形，装配顶板之前在顶板上焊接两条角钢，且四个顶板倾斜设置，每个顶板的较长底边与侧板的顶边焊接，每个顶板的内表面与隔板焊接，桩靴的顶板所用的加强角钢全部为L160*100*14，在装配前，先检验其直线度，检验合格后方可按划线位置装配到底板上，角钢焊接采用自动角焊机焊接，焊后检验底板，底板的平整度≤2mm/㎡，自由公差尺寸1/1000；

（9）、在桩腿筒体内焊接圆盖板13，圆盖板置于桩腿筒体内部的隔板之上，圆盖板上开有人孔；

（10）、四个梯形顶板的顶边围合成方形，方形处设有方盖板12，方盖板中心处设有直径与桩腿筒体外径一样的圆孔；

G、割胎：胎架与底板焊接处打磨光滑；

H、翻身：利用工艺吊耳焊接在侧板上后进行翻身，每个桩靴采用四个50t吊耳，焊接在相互对称的两个侧板隔板印档上，吊耳焊接之后进行翻身。

在制作过程中焊接变形是导致结构尺寸及形位出现偏差，导致不能满足结构精度要求，因此在装配与焊接的全过程中，要采取各种防止或减少焊接变形的措施，使焊接变形控制在不超过精度要求的范围内并达到质量要求：

A、严格按已给的装配顺序装配，并确保装配精度、质量：

1、按工艺要求制作胎架，胎架应具有足够的刚性，不下沉，便于操作的开敞性，固定的标高、定位模板（用14mm以上扁铁），相应的基准线及检验线。加上重物之后要检验是否下沉，不平度不超过1mm。

2、使用地样、样板，并经检查合格后方可使用，至少检查两次，数值一致方可进行下一步施工。

3、下料尺寸尽量精确并施行自检和车间检验，不合格的不准进入下个工序。有对角线要求的必须保证。建造下料精度要求参见《钢材下料控制方案》中的规定。

4、不准强迫装配，其后果导致不可矫正的扭曲变形。如发现形状不合要求的构件，需矫正合格后再装入。

5、控制装配间隙，采用CO2气体保护焊单面焊双面成型的用陶瓷衬垫工艺情况下，装配间隙应为5～7mm，手工焊装配间隙在0～3mm范围内，角焊缝的装配间隙在0～3mm范围内，否则要先长肉再装配。

6、对接焊缝定位焊应放在气刨清根的一面，并尽量在间隙小的地方施焊，待构件形状尺寸稳定的条件下,在其他地方加密定位焊，以减少焊接时的变形，精度要求高的定位焊测量合格后方可往下进行。

7、板材校平，型材校直方可进行装配。

8、部件、立体分段、大合拢装配后按工艺要求报检合格后方可焊接，其中立体分段及大合拢应自检后，报检验公司，逐项检查填写检验报告。焊后同样报检，也应有检验报告，重要数据应多次测量检查无误后方可填写检验报告。项目组应成立检验组，随时跟踪检验并作记录，这可避免走弯路，延误工期，确保质量，焊接工程也需要随时监测。

B、严格按已给的焊接顺序与焊接方向施焊：

1、焊缝长度不超过0.5m采用直通焊，可直接从一头焊向另一头；超过0.5m，采用从中间向两头分中焊并且分段退焊。

2、有对接焊缝也有角接焊缝，先对接焊，然后再焊角焊缝。

3、对接焊缝，先立对接焊；然后平仰焊，横焊；立对接打底焊时，采用立向下分段退焊。只一面的打底焊用退焊，其余各层焊接均采用立向上直通焊

4、角焊缝与对接基本相同，先立角焊然后平角、仰角焊；立角焊同样采用对接的那种立向下分段退焊。

5、对于平面分段、立体段的焊接顺序，除遵守上述规定外，焊接顺序与焊接方向为从中间向左右、前后、上下对称焊接。

6、板厚比较大，为了减少变形，按上述顺序焊接部分焊缝，然后再按同样顺序焊完所有焊缝。

C、刚性固定法，此法是通过加大结构的抗变形的刚性来减少焊接变形。

1、在胎架上焊接，使构件在焊接前固定在胎架上，有时需封胎，有时则不用封胎。平台板和侧板平面分段预制时为了防止分段出现板边上翘变形，所以在其边缘加刀把状马板与胎架固定，板边不能上翘，但钢板可以自由收缩，也不会产生内应力。而立体分段装配、焊接时会发生整体移位或变形，所以要求装配、焊接前分段与胎架进行点焊封胎。

2、根据需要加各种马板是有效减少变形的有利措施。

D、控制层间温度，焊接在同一处过分集中使层间温度过高，也引起大的变形，使层间温度控制在不高于200℃，这样可使焊接变形减少一半。

E、锤击焊缝，这是减少焊接变形的最有效地措施，要达到最佳效果，应焊后立即进行锤击，用风铲锤击速度快，捶击直径在直径1.5-2mm最佳，锤击点应连续，点距在2-3mm，值得注意的是，打底层不准进行锤击，锤击还大大减少应力与裂纹。

F、加放焊接收缩补偿量，众所周之，焊后均使尺寸变小，间隙大，则变小数值更大，一般纵向收缩0.1/1000，横向的收缩在1/1000左右，对接口数量越多则收缩量越大，一个对接口的收缩量与间隙大小有关，一般收缩在2-4mm，角焊缝每个口收缩在0.2-0.4mm左右。

G、结构焊接变形难控制时边焊边检测：这项工作应成立焊接结构精度测量小组，由这个小组随时监控全过程来确保质量，降低了成本。测量时要注意，预热温度、焊接温度及阳光的影响。

H、预热问题：由于桩腿筒体辊圆板采用CCSEH36的钢板，EH36钢板的碳当量为0.38%，钢刚度级别较高，板厚较大。具有一定冷裂纹倾向。特别是现场采用自保护药芯焊丝等氢含量较高的焊材时，热输入小，冷却速度快，会增大焊接冷裂纹的敏感性，所以需要采取必要的预热措施。建议预热温度为：100～120℃，层间温度不低于预热温度。

I、采用多层多道焊：焊接时尽量采用薄层、窄道、多道焊，可有效的减少焊接变形，同时又可以防止全熔透角焊缝未融合、夹渣缺陷的有利措施，焊接合格率达98%以上，不但质量好，又减少了补焊的变形，降低成本，缩短了施工工期。

J、分批分期对焊工进行培训：让每个焊工都熟记防止或减少焊接变形的措施，使焊接合格率达到98%以上。

K、严格工艺纪律，必须强化领导的监督、检查作用。

L、焊接变形的火焰矫正弯曲变形、角变形比较好矫正，扭曲变形不好校正，应当尽量避免，防扭曲变形的重要措施是，不准强迫装配，必须严格按照焊接顺序施焊，执行焊接工艺，提高焊接合格率。

风电安装起重船有4个桩靴，如图4所示，形状为类似碟形的箱体结构，每个桩靴长度9.2米，宽度8.7米，高度1.6米，每个桩靴重量约为104吨，4个桩靴共416吨。桩靴面板全部采用32mmCCSDH36船板，中间隔板厚度分别为16mm、20mm、26mm,材质分别为CCSAH36、CCSAH36、CCSDH36；顶板、底板加强角钢采用了L160*100*14，材质为CCSAH36；桩腿嵌入桩靴部分的筒体高度为H=1868mm,材料为48mm 材质为CCSEH36。桩靴顶部面板及中间隔板全部需开人孔，分Φ450以及400*600椭圆人孔两种。本发明采用分段制作，最终整体合拢的技术工艺，通过控制分段制作的制造精度，保证整体合拢的制造精度。可使最终制作出的桩靴制造精度要求为：底板的平整度≤2mm/㎡，自由公差尺寸1/1000。

Claims

1.一种风电安装船桩靴的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：

A、制作胎架；

D、在底板上划构件装配线，划的线按图纸预先设定的；

（2）、装配用于连接桩腿的高1868mm的桩腿筒体；

（4）、将内部焊有大隔板的桩腿筒体焊接在所述底板上；

（7）、在底板的四周边缘上装配竖直设置的侧板；

G、割胎：胎架与底板焊接处打磨光滑；

2.根据权利要求1所述风电安装船桩靴的制作工艺，其特征在于：所述Φ800圆柱体装配焊接顺序：Φ800圆柱体分四段圆弧组成，以大隔板为分界线，装配时先将四块圆弧板靠在大隔板上，待装配完筒体内顶板后，将筒体内顶板与大隔板的焊缝焊接完之后再移动到划线的位置，装焊Φ800圆柱体，Φ800圆柱体采用单边坡口角焊，焊喉8mm,焊后打磨。

3.根据权利要求1所述风电安装船桩靴的制作工艺，其特征在于：所述步骤E中（2）步骤中装配高为1868mm桩腿筒体的步骤如下：

A、筒体纵向拼缝焊接，焊前预热80-100°C；

B、UT检测该拼缝合格后，回圆，要求直径公差±2mm；

D、对焊缝进行UT检测。

4.根据权利要求1所述风电安装船桩靴的制作工艺，其特征在于：所述桩靴的顶板所用的加强角钢全部为L160*100*14，在装配前，先检验其直线度，检验合格后方可按划线位置装配到底板上，角钢焊接采用自动角焊机焊接，焊后检验底板，底板的平整度≤2mm/㎡，自由公差尺寸1/1000。

5.根据权利要求1所述风电安装船桩靴的制作工艺，其特征在于：装配侧板时所述侧板外侧分别距顶板和底板飞边25mm，侧板两端顶住45°隔板，侧板与45°隔板之间有0～3mm的间隙。