一种工程船用大型艉滚筒法兰盘高精度装焊工艺
技术领域
本发明涉及船舶设备装焊技术领域,具体涉及一种工程船用大型艉滚筒法兰盘高精度装焊工艺。
背景技术
在船舶建造领域,船用大型艉滚筒的安装通常都是在整船大致成型或设备所在分段、总段吊运至船坞搭载后进行,然后通过对称设置的法兰盘对艉滚筒进行固定。一方面,由于艉滚筒大多位于船体艉封板分段处,按照现有方式在船坞定位,艉滚筒位置距离船坞底部距离较高,无法使用支撑,需要龙门吊车长时间配合进行定位,长时间占用有限的船坞资源及吊机设备;另一方面,由于船舶艉部分段搭载滞后,且船坞资源如吊机等配合时间有限,难以实现设备配件如法兰盘的精确定位;再者,由于船坞交叉作业频繁,施工环境较差,难以保证设备配件如法兰盘的安装和焊接质量等,艉滚筒的安装精度易受到外界因素的影响。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种工程船用大型艉滚筒法兰盘高精度装焊工艺,将法兰盘的装焊作业提前到总组阶段,与传统船坞安装相比,施工工序前移,交叉作业少,施工环境改善,减少了船坞及吊装设备等的占用时间,能够大大缩短船坞施工周期,有效提高施工效率,降低船舶建造成本。
本发明通过以下技术方案实现该目的:
一种工程船用大型艉滚筒法兰盘高精度装焊工艺,包括在总组场地进行左右法兰盘的装配安装、左右法兰盘的焊接固定及在船坞进行艉滚筒的安装三个施工过程,其中,总组场地的施工过程通过试吊艉滚筒至待安装位置,据此定位、确定左右法兰盘的安装位置并予以固定装配,左右法兰盘装配安装后进行焊接固定安装;船坞的施工过程包括吊运安装艉滚筒,并通过所述左右法兰盘对艉滚筒进行固定安装。
其中,所述试吊艉滚筒的过程具体为:调整船舶艉部分段的水平,将艉滚筒吊运至艉部分段的上方,缓慢放下艉滚筒至指定高度,在艉滚筒下方用坞墩支撑,利用全站仪测量艉滚筒的水平及轴线中心,并精确调整艉滚筒的位置,并用支撑固定牢靠;
待艉滚筒支撑固定牢靠后,根据艉滚筒的安装要求,据此在艉封板的两侧壁板上定位、确定左右法兰盘的安装位置并予以固定装配。
进一步的,所述试吊艉滚筒的过程还包括割除甲板余量的步骤,具体为:调整船舶艉部分段的水平,将艉滚筒吊运至艉部分段的上方,缓慢放下艉滚筒至指定高度,在艉滚筒下方用坞墩支撑,利用全站仪测量艉滚筒的水平及轴线中心,并精确调整艉滚筒的位置,确认甲板余量,然后将艉滚筒吊开,割除甲板余量,待艉部分段余量切割完成后,再次将艉滚筒吊运到艉部分段上,再次按图纸要求测量艉滚筒的水平及轴线中心,并用支撑固定牢靠;
待艉滚筒支撑固定牢靠后,根据艉滚筒的安装要求,据此在艉封板的两侧壁板上定位、确定左右法兰盘的安装位置并予以固定装配。
其中,所述左右法兰盘的装配安装通过对左右法兰盘施加定位焊的方式进行,定位焊在施焊时对称焊接,均匀的分布法兰盘上,每段定位焊的长度不小于100mm,焊角高度不小于10mm。
进一步的,在施加定位焊之前还包括对定位焊处法兰盘和结构形成的坡口进行打磨、清洁处理以及焊前预热处理的步骤,预热温度为120℃-150℃,在定位焊接过程中,控制焊缝的层间温度为120℃-150℃,在定位焊接后对焊缝及周围母材进行焊后热处理。
其中,所述左右法兰盘的焊接固定的过程中需利用全站仪定时检测左右法兰盘端面的垂直度,保证单个法兰盘垂直度偏差≤±5mm,左右法兰法兰端面中心连线水平偏差≤±2mm。
进一步的,还包括在焊接前还包括对坡口两侧母材进行预热的步骤及焊接后进行保温的步骤,所述预热步骤的预热温度为120℃-150℃。
作为优选的,所述预热步骤采用电加热片或者火焰加热的方式进行预热。
其中,在左右法兰盘焊接固定工序完成之后还包括对焊接精度及焊缝质量进行检查的步骤,分别包括目视检查和无损检测,所述目视检查具体包括:
焊接完成至少36小时后,对焊缝外观进行100%的目视检查,检测表面缺陷,焊缝边缘平滑过渡至母材,同时检查焊角大小是否满足要求;
焊接完成冷却至室温至少48小时后,对焊缝进行无损检测,无损检测的方式包括100%UT检测和MT检测,检查焊缝内部是否存在缺陷。
其中,所述在船坞进行艉滚筒的安装过程具体为:船舶艉部分段进坞搭载时,需根据艉滚筒在主船体的位置要求来定位艉部分段,当艉部分段定位装配完成后,复测艉滚筒左右端面法兰盘的精度,确认无误后,吊运和安装艉滚筒。
相对于现有技术,本发明的有益效果为:本发明的工程船用大型艉滚筒法兰盘高精度装焊工艺将法兰盘的装焊作业提前到总组阶段,与传统船坞安装相比,施工工序前移,交叉作业少,施工环境改善,减少了船坞及吊装设备等的占用时间,能够大大缩短船坞施工周期,有效提高施工效率,降低船舶建造成本;以海洋石油286船的施工过程为例,利用本发明的施工工艺,将艉滚筒法兰的装焊工序提前,在总组场地地面实现完全法兰的完全装焊,无需等到在船坞内进行,工序的完成时间提前了大约20天,另外由于施工条件和环境改善,减少了脚手架的搭设和后期吊机的使用率,施工效率大大提高,压缩工期大约10天,该工序的整个施工周期缩短约30天,不仅为后续的顺利出坞争取了宝贵的时间,而且缩短了整个船舶的建造周期,降低了船舶生产建造成本。
附图说明
图1为艉滚筒在艉部分段的安装位置示意图。
图2为法兰盘与壁板的焊接结构示意图。
图3为图2中A处的放大结构示意图。
图4为内侧加强支撑的结构示意图。
图中:1--艉部分段,2--艉滚筒,3—壁板,4—法兰盘,5--近舯侧,6—远舯侧,7—加强角钢,8—加强圆管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细描述。
实施例1。
如图1-2所示,一种工程船用大型艉滚筒法兰盘高精度装焊工艺,包括在总组场地进行左右法兰盘4的装配安装、左右法兰盘4的焊接固定及在船坞进行艉滚筒2的安装三个施工过程,其中,总组场地的施工过程通过试吊艉滚筒2至待安装位置,据此定位、确定左右法兰盘4的安装位置并予以固定装配,左右法兰盘4装配安装后进行焊接固定安装;船坞的施工过程包括吊运安装艉滚筒2,并通过所述左右法兰盘4对艉滚筒2进行固定安装。
本发明的船舶艉部分段1在建造的过程中采用反态建造的方式,由于左右端面法兰盘4之间具有一定的距离,定位时左右法兰盘4的垂直度可以调节,但两个法兰盘4端面中心连线与艉滚筒2中轴线重合度难以保证。为此,采用预先定位艉滚筒2位置,然后在此基础上再定位法兰盘4端面的方式进行左右法兰盘4的定位安装,这样即可以保证单个法兰盘4的垂直度,也可以保证左右法兰盘4端面中心连线与艉滚筒2中轴线重合。
采用上述方案,可以将法兰盘4的装焊作业提前到总组阶段,与传统船坞安装相比,施工工序前移,交叉作业少,施工环境改善,减少了船坞及吊装设备等的占用时间,能够大大缩短船坞施工周期,有效提高施工效率,降低船舶建造成本;以海洋石油286船的施工过程为例,利用本发明的施工工艺,将法兰盘4的装焊工序提前,在总组场地地面实现完全法兰的完全装焊,无需等到在船坞内进行,工序的完成时间提前了大约20天,另外由于施工条件和环境改善,减少了脚手架的搭设和后期吊机的使用率,施工效率大大提高,压缩工期大约10天,该工序的整个施工周期缩短约30天,不仅为后续的顺利出坞争取了宝贵的时间,而且缩短了整个船舶的建造周期,降低了船舶生产建造成本。
其中,所述试吊艉滚筒2的过程具体为:调整船舶艉部分段1的水平,将艉滚筒2吊运至艉部分段1的上方,缓慢放下艉滚筒2至指定高度,在艉滚筒2下方用坞墩支撑,利用全站仪测量艉滚筒2的水平及轴线中心,并精确调整艉滚筒2的位置,并用支撑固定牢靠;
待艉滚筒2支撑固定牢靠后,根据艉滚筒2的安装要求,据此在艉封板的两侧壁板3上定位、确定左右法兰盘4的安装位置并予以固定装配。
进一步的,在将左右两个法兰盘4分别吊运放进船舶艉部分段1指定位置的过程中,为避免艉滚筒2在试吊时不会被法兰盘4阻挡而出现无法定位的情况,同时也为了保证艉滚筒2定位时能够更好的测量其中心线,需首先对法兰盘4所在处的船体结构进行适当拆除,确保有足够的定位空间,对此,本发明的试吊艉滚筒2的过程还包括割除甲板余量的步骤,具体为:调整船舶艉部分段1的水平,将艉滚筒2吊运至艉部分段1的上方,缓慢放下艉滚筒2至指定高度,在艉滚筒2下方用坞墩支撑,利用全站仪测量艉滚筒2的水平及轴线中心,并精确调整艉滚筒2的位置,确认甲板余量,然后将艉滚筒2吊开,割除甲板余量,待艉部分段1余量切割完成后,再次将艉滚筒2吊运到艉部分段1上,再次按图纸要求测量艉滚筒2的水平及轴线中心,并用支撑固定牢靠;
待艉滚筒2支撑固定牢靠后,根据艉滚筒2的安装要求,据此在艉封板的两侧壁板3上定位、确定左右法兰盘4的安装位置并予以固定装配。
其中,所述左右法兰盘4的装配安装通过对左右法兰盘4施加定位焊的方式进行,定位焊在施焊时对称焊接,均匀的分布法兰盘4上,每段定位焊的长度不小于100mm,焊角高度不小于10mm。
进一步的,在施加定位焊之前还包括对定位焊处法兰盘4和结构形成的坡口进行打磨、清洁处理以及焊前预热处理的步骤,预热温度为120℃-150℃,在定位焊接过程中,控制焊缝的层间温度为120℃-150℃,在定位焊接后对焊缝及周围母材进行焊后热处理,通过焊接前的预热以及焊接后的保温处理,可以有效防止出现焊接变形,不仅能够保证焊接的高精度要求,而且避免了后期因为出现焊接变形而需要进行的大量矫正工作,有利于提高施效率,保证安装质量。
其中,所述左右法兰盘4的焊接固定的过程中需利用全站仪定时检测左右法兰盘4端面的垂直度,保证单个法兰盘垂直度偏差≤±5mm,左右法兰端面中心连线水平偏差≤±2mm。
进一步的,还包括在焊接前还包括对坡口两侧母材进行预热的步骤及焊接后进行保温的步骤,所述预热步骤的预热温度为120℃-150℃。
如图3所示,在焊接法兰盘4时,首先焊接位于远舯侧6的角焊缝(即艉滚筒2外侧的法兰盘4与船体结构壁板3的角焊缝),此时艉滚筒2可作为焊接加强,不必另外增加加强支撑。再焊接近舯侧5的角焊缝(即艉滚筒2一侧的法兰盘4与壁板3的角焊缝)时,由于需要将艉滚筒2吊离分段,此时为了避免因焊接而引起的结构变形和法兰盘4位置出现偏差,可在艉滚筒2位置采用内侧加强支撑进行加强,本实施例的内侧加强支撑采用的型材包括若干加强角钢7和加强圆管8,通过加强角钢7和加强圆管8从内侧对左右壁板3进行加强支撑,有效避免了焊接形变的发生,实用性强,为保证焊接质量,要求在焊接过程中注意清理层间缺陷,可采用打磨或碳刨后打磨的形式。
作为优选的,所述预热步骤采用电加热片或者火焰加热的方式进行预热。
其中,在左右法兰盘4焊接固定工序完成之后还包括对焊接精度及焊缝质量进行检查的步骤,分别包括目视检查和无损检测,所述目视检查具体包括:
焊接完成至少36小时后,对焊缝外观进行100%的目视检查,检测表面缺陷,焊缝边缘平滑过渡至母材,同时检查焊角大小是否满足要求;
焊接完成冷却至室温至少48小时后,对焊缝进行无损检测,无损检测的方式包括100%UT检测和MT检测,检查焊缝内部是否存在缺陷。
其中,所述在船坞进行艉滚筒2的安装过程具体为:船舶艉部分段1进坞搭载时,需根据艉滚筒2在主船体的位置要求来定位艉部分段1,当艉部分段1定位装配完成后,复测艉滚筒2左右端面法兰盘4的精度,确认无误后,吊运和安装艉滚筒2。
实施例2。
以海洋石油286为例,本实施实例的一种工程船用大型艉滚筒法兰盘高精度装焊方法,它是在总组场地实现对位艉滚筒2的试吊,同时结合艉滚筒2的使用要求装焊左右两端的法兰盘4,具体步骤如下:
1)总组场地试吊艉滚筒2,定位、装配左右法兰:
本船艉滚筒2所在分段为119分段,位于船艉,分段建造时为主甲板采用反态方式建造,故在总组场地时分段也是反态放置。而由于艉滚筒2为360°旋转使用设备,故分段正态或反态放置对设备定位无影响。
艉滚筒2左右端面法兰盘4的水平距离为8400mm,定位时法兰盘4端的直线度可以调节,但两个法兰盘4端面中心连线与艉滚筒2中轴线重合度难以保证。为此,采用预先定位艉滚筒2,再定位法兰盘4端面的方式进行法兰盘4的定位安装,这样即可以保证单个法兰盘4的垂直度,也可以保证左右法兰盘4端面中心连线与艉滚筒2中轴线重合。将左右两个法兰分别吊运放进分段指定位置,在这过程中,为避免艉滚筒2在试吊时不会被法兰阻挡而出现无法定位的情况,同时也为了保证艉滚筒2定位时能够更好的测量其中心线,需首先对法兰所在处的船体结构进行适当拆除,确保有足够的定位空间。
由于艉滚筒2为工程船重要的大型设备,与其连接的船体分段甲板、艉封板等重要结构都留有30mm至50mm的余量。而分段的实际应修割余量则需根据设备的实际尺寸来定。通过使用仪器测量艉滚筒2的实际尺寸,可初步将艉封板的余量割除。
调整反态放置的艉部分段1的水平,将艉滚筒2吊运至分段上方,缓慢放下艉滚筒2。降到指定高度后,在艉滚筒2下方用坞墩支撑。使用仪器测量艉滚筒2水平,轴线中心,并人工精确调整艉滚筒2位置,确认甲板余量,后将艉滚筒2吊开,割除甲板余量。
分段余量切割完成后,再次将艉滚筒2吊运到分段上,再次按图纸要求测量艉滚筒2的水平和轴线中心,并用支撑固定牢靠。此时可按设备使用时的要求定位安装左右端面的法兰盘4。
2)总组场地焊接艉滚筒2左右端面法兰:
焊接固定施工前,需对法兰盘4施加定位焊,定位焊前需对定位焊处法兰盘4和结构形成坡口进行打磨、清洁处理,避免由于定位焊缺陷而出现的后续返工。定位焊在施焊时必须对称焊接,均匀的分布法兰盘4上,每段定位焊的长度不小于100mm,焊角高度在10mm左右。
由于法兰盘4和船体结构连接母材材质高、厚度大,定位焊前必须对定位焊处进行预热处理,预热温度120℃至150℃,同时在焊后对焊缝及周围母材进行焊后热处理,在焊接过程中,还需注意控制焊缝的层间温度为120℃至150℃。
由于与法兰盘4焊接的壁板3较厚为70mm,焊接时变形比较难以控制,且变形后难以矫正;并且法兰盘4及焊接连接板的精度要求比较高,为防止出现焊接变形,需严格遵循焊接工艺规程,分段多层对称焊接。
在焊接法兰盘4时,先焊接位于远舯侧6(即艉滚筒2外侧)的法兰盘4与结构壁板3的角焊缝,为了放置焊接变形,需严格遵循焊接工艺的要求,由于此时艉滚筒2可作为良好焊接加强,不必另外增加加强。后焊接近舯侧5(即艉滚筒2一侧)法兰盘4与壁板3的角焊缝,此时须将艉滚筒2吊离分段,为了防止法兰盘4在焊接时而引起艉滚筒2处壁板3变形,除了严格遵循焊接工艺的要求外,还可以采用在艉滚筒2位置横向加上若干加强圆管8及加强角钢7的加强措施。
为保证焊接过程的焊接质量,要求在焊接过程中注意清理层间缺陷,可采用打磨或碳刨后打磨的形式。
焊接过程中,两端均采用双数焊工严格按照焊接顺序,对称、等速率施焊。同时精控人员采用仪器,定时检测左右法兰盘4端面垂直度,保证垂直度差≤±5mm,法兰端面中心连线水平偏差≤±2mm。精度监控中若出现较大偏差,须及时通知焊工,停止施焊,并根据现场情况改变焊接顺序或采用火焰调节的方式消除偏差。经过复测无误后方可继续进行焊接。
由于焊接前需对坡口两侧母材进行预热,而现场实际法兰为竖直状态,通用的电加热片无法使用,可采取氧乙炔气体燃烧火焰加热的方式进行焊接前预热和焊接后正火处理。在加热过程中,由于火焰加热温度不均匀,为确保加热温度符合条件,必须有专人使用测温枪时刻监控。且人工加热不是一种持续、稳定的加热方式,在焊接完成一道或多道焊道后,也需进行温度的检测,如温度出现异常变化,需及时使用火焰加热进行调节。
由于法兰与船体结构的焊接为全焊透,故焊接完一面后需对另一面进行碳刨处理,碳刨时注意不要刨伤船体母材或法兰。碳刨一面需完全打磨以去除碳等其它杂质后才能进行焊接。
为方便现场施工,可在船体结构允许位置开设工艺孔,方便施工人员加热、焊接和监控。
3)船坞吊运安装艉滚筒2:
在艉滚筒2法兰端面焊接完成后,需对焊接精度及焊缝质量进行检查,包括目视检查和无损检测:
目视检查:焊后冷却至室温36小时后,对焊缝外观进行100%的目视检查,检测表面缺陷,焊缝边缘平滑过渡至母材,同时检查焊角大小是否满足要求。
无损检测:焊后冷却至室温48小时后,对焊缝进行无损检测,由于法兰盘4与结构焊接为全焊透,无损检测的方式包括100%UT检测和MT检测,检查焊缝内部是否存在缺陷,如缺陷超过标准,需对焊缝缺陷处按焊接工艺进行返修。
法兰盘4与结构的焊接经焊后焊缝检查、精度检查无误后,可安装法兰盘4上其它构件,包括盖板等。
分段进坞搭载时,反态分段翻身后需根据艉滚筒2在主船体的位置要求来调整分段位置,当分段定位装配完成后,复测艉滚筒2左右端面法兰精度,确认无误后,即可吊运和安装艉滚筒2。
以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。