CN105414907A - 一种自升式风电船桩腿建造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自升式风电船桩腿建造工艺，主要步骤如下：筒体卷制：两端进行卷制,到位后再卷制中间部分，重新卷制到位，定位焊后进行纵缝焊接，进行最后的复圆；筒体间焊接：圆筒体进行匹配，用组对机组对并定位焊，最后进行焊接；车间预拼装：调整基准段整体直线度、间隙及错边量，将工艺法兰装焊到位，在基准段上划出十字中心线、高度基准线及插销孔的中心线；插销孔切割：将上下段转动至马鞍形切割机处，调整桩腿中心线与马鞍形切割机轨道平行，根据所划的线进行切割。本发明的优点在于：能够保证桩腿建造的各项建造要求，同时能够提高建造效率，降低建造成本。

Description

一种自升式风电船桩腿建造工艺

技术领域

本发明涉及一种自升式风电船领域，特别设计一种自升式风电船桩腿建造工艺。

背景技术

随着海上风电能源开发步伐的加快，风电安装设备的发展前景越来越广阔。自升式风电安装船作为风电管桩安装使用的必需设备，也出现了供不应求的局面，自然也成为了各大装备企业争相制造的工程船之一。桩腿做为提升系统的重要结构，其建造精度要求相当苛刻，整体直线度及插销孔形位公差相当于整体机加工的精度，插销孔形状公差为1mm，水平位置公差在1.5mm内，上下位置公差控制在，整根桩腿直线度需要控制在20mm以内，圆度控制在+10/+2范围内。

该桩腿设计时要求很高强度的同时要求尽量的减轻自身重量，从而采用了70mm厚度的E690材质的高强度钢板来制作直径仅3600mm的圆筒。目前国内还属于首创，还没有先例，对卷圆、接长、拼装、割孔各方面来说都是一场困难级的挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高建造效率，降低建造成本的自升式风电船桩腿建造工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种自升式风电船桩腿建造工艺，其创新点在于：其步骤如下：

（1）筒体卷制：

a.采用70mm厚度的E690材质的高强度钢板来制作直径为3600mm的小直径圆筒，钢板调整角度进入卷圆机后在两端位置逐步增加压力进行卷制；

b.利用模板检查两端部圆弧是否到位，到位后再卷制中间部分，卷到两端基本接触时取下，完成后重新进入卷板机进行卷制到位；

c.定位焊后吊至旋转滚轮架上，进行纵缝焊接，焊接时根据实际情况内外交替焊接，确保控制焊接变形；

d.最后取下放入卷板机进行最后的复圆；

（2）筒体间焊接：筒体卷制好后，根据全部单节圆筒体的直径、周长进行合理匹配，将匹配完成的单筒体逐个吊装到组对机进行组对并定位焊，再吊装至预先铺设的滚轮架上，摆放好焊接所使用的加热焊接工装，焊接时内侧先部分焊接，外侧再进行清根焊接，最后再焊内部剩余部分深度的焊缝；

（3）车间预拼装：将上下两段制作完成的基准段吊装至滚轮架上进行装配，调整整体直线度在4mm内，间隙及错边量均符合要求的情况下，将拧紧好的三对工艺法兰按图纸装焊到位，复测整体直线度不发生变化后进行整体划线，在基准段上划出十字中心线、高度基准线及插销孔的中心线，将工艺法兰的螺栓拆开即可进行下一道工序；在最后总装时只需要将工艺法兰用螺栓及销子连接，整根桩腿就会回复到预拼装时的状态；

（4）插销孔切割：将制作好的上下段分别转动至马鞍形切割机处，调整桩腿中心线与马鞍形切割机轨道平行并放置到调整好的滚轮架上，复测构件水平及与切割机轨道的平行度，根据所划的线进行切割，在切割过程中对构件保持监测，确保直线度不发生变化；切割完成后测量孔的形状及位置公差符合图纸要求。

进一步的，所述步骤（1）中，下料时钢板两端留有压头留量，筒体中间部分卷制完成后，利用半自动割刀进行端部压头板的去除及开坡口。

进一步的，所述步骤（2）中，筒体配对定位焊后，三条焊缝同时进行预热、焊接、后热。

进一步的，所述步骤（4）中，切割按照间隔切割及轮次切割的原则进行，对整体划好线的插销孔进行2个轮次的间隔切割。

本发明的优点在于：

（1）高强钢小直径圆筒体卷圆方法使桩腿的圆度得到了保证，达到了图纸要求的+10/+2的公差。而小节段合理匹配利用组对机组对后同时焊接技术，实现了无码装配的同时又保证了直线度及错边量等符合图纸，在实际制作中证实8米长筒体的直线度1～2mm，错边量小于1.5mm，随后的滚轮架又将工件旋转起来，不仅让复杂的焊接筒体焊接变得简单而有效率。基准段预拼装统一了基准，为合拢打下了基础，保证了图纸要求的精度，减少了不同基准产生的划线累积误差，并使上下段合理安排生产周期及车间工位，节省了巨大的外场拼装费用；桩腿摆放在马鞍切割机轨道平行的位置，对整体划好线的插销孔进行切割，又经过2个轮次，保证了热量输入的均匀，减少了整体直线度及尺寸的变化，而且有效的满足了图纸要求的插销孔形状、位置公差，达到了控制变形的目的。

（2）桩腿圆筒因板材强度太高，直径太小，留有压头余量后，在卷制后两端不会出现直线段情况，纵缝焊接后也能够进行复圆。

（3）采用在滚动中同时焊接三条焊缝的方法，且使用埋弧焊，将环缝焊接的难度及时间缩至最短，且让小节段均匀受热，对直线度基本不产生影响。

（4）间隔轮次切割则让整根桩腿均匀间隔受热，保证整体切割质量。

附图说明

图1为本发明一种自升式风电船桩腿建造工艺的筒体卷制中待加工钢板示意图。

图2为本发明一种自升式风电船桩腿建造工艺的筒体卷制中步骤a示意图。

图3为本发明一种自升式风电船桩腿建造工艺的筒体卷制中步骤b的示意图。

图4为本发明一种自升式风电船桩腿建造工艺的拼接桩腿内部示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种自升式风电船桩腿建造工艺，其主要步骤如下：（1）筒体卷制：如图1、图2、图3所示，采用70mm厚度的E690材质的高强度钢板1来制作直径3600mm的圆筒，钢板1调整角度进入卷圆机后在两端位置逐步增加压力进行卷制,利用模板检查两端部圆弧是否到位，到位后再卷制中间部分，卷到两端基本接触时取下，完成后重新进入卷板机进行卷制到位，定位焊后吊至旋转滚轮架上，进行纵缝焊接，焊接时根据实际情况内外交替焊接，确保控制焊接变形；最后取下放入卷板机进行最后的复圆；

通过先卷两端处直接到位来减少两端焊接后难以复圆的问题，极大的降低了难度，将难以解决的问题分步解决，轻松的保证了圆筒的直径的公差。

（2）筒体间焊接：筒体卷制好后，根据全部单节圆筒体的直径、周长进行合理匹配，将匹配完成的单筒体逐个吊装到组对机进行组对并定位焊，再吊装至预先铺设的滚轮架上，摆放好焊接所使用的加热焊接工装，焊接时内侧先部分焊接，外侧再进行清根焊接，最后再焊内部剩余部分深度的焊缝；

由于每块板材的延展性都存在一定的不同，故单筒体的周长、直径都会出现一定的不同，所以所有单筒体卷制后将会进行匹配，匹配的目的是减少每节间的错边量；利用组对机进行组对则实现了无码板进行装配，若使用码板则必须进行焊接去除及探伤等工作，并且会产生不均匀受热等影响。

（3）车间预拼装：将上下两段制作完成的基准段吊装至滚轮架上进行装配，调整整体直线度在4mm内，间隙及错边量均符合要求的情况下，如图4所示，将拧紧好的三对工艺法兰2按图纸装焊到位，复测整体直线度不发生变化后进行整体划线，在基准段上划出十字中心线、高度基准线及插销孔的中心线，将工艺法兰2的螺栓拆开即可进行下一道工序；在最后总装时只需要将工艺法兰2用螺栓及销子连接，整根桩腿就会回复到预拼装时的状态；

由于桩腿整体长度有77米左右，整体重量达490Ｔ，通常工厂是无法进行整体制作及总装的，必须进行分段。分段后一般会进行外场拼装，因为外场拼装确定统一基准，再整体划线去消除累积误差，最后再进行插销孔切割。本发明所采用的办法恰好与之相反，在车间内就确定了统一基准，所有后续制作均采用同一基准进行，将误差从源头控制住，并且形成了梯度出车间，既保证了车间内工位合理化和资源利用率，又保证了精度不变，节省了大量的外场拼装费用和项目周期。

（4）插销孔切割：将制作好的上下段分别转动至马鞍形切割机处，调整桩腿中心线与马鞍形切割机轨道平行并放置到调整好的滚轮架上，复测构件水平及与切割机轨道的平行度，根据所划的线进行切割，在切割过程中对构件保持监测，确保直线度不发生变化；切割完成后测量孔的形状及位置公差符合图纸要求。

由于桩腿的插销孔为倒葫芦形大孔，根据前期的试验结果，目前传统的仿形切割无法达到刀头的立体轨迹，且效率低下，而采用轨道式马鞍形切割机则解决了这两个问题，切割面及形状位置控制远超仿形割刀。本发明通过对设备的改进及切割顺序的调整，保证了孔的形位公差，是一种简单有效的控制方法。

步骤（1）中，下料时钢板1两端留有压头11留量，筒体中间部分卷制完成后，利用半自动割刀进行端部压头11的去除及开坡口；桩腿圆筒因板材强度太高，直径太小，若不留压头11余量，则在卷制后两端出现直线段情况，纵缝焊接后也无法进行复圆。

步骤（2）中，筒体配对定位焊后，三条焊缝同时进行预热、焊接、后热，受热均匀，最好的实现了增加效益。

步骤（4）中，切割按照间隔切割及轮次切割的原则进行，对整体划好线的插销孔进行2个轮次的间隔切割。而传统使用的大孔切割若直接一次切割同一角度的孔则可能因受热过于集中产生整体直线度变化的不良影响，间隔轮次切割则让整根桩腿均匀间隔受热，又减少了桩腿整体直线度产生变化的可能。

本发明对插销式高强钢桩腿建造的控制是循序渐进及相互影响的；如对单节圆筒直径圆度的控制能够影响桩腿的整体直线度及错边，基准段预拼装基准的确定也将影响整体划线的孔的位置，切割插销孔也会影响整体直线度。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定 。

Claims (4)

1.一种自升式风电船桩腿建造工艺，其特征在于：其步骤如下：

筒体卷制：

采用70mm厚度的E690材质的高强度钢板来制作直径为3600mm的小直径圆筒，钢板调整角度进入卷圆机后在两端位置逐步增加压力进行卷制;

利用模板检查两端部圆弧是否到位，到位后再卷制中间部分，卷到两端基本接触时取下，完成后重新进入卷板机进行卷制到位，

定位焊后吊至旋转滚轮架上，进行纵缝焊接，焊接时根据实际情况内外交替焊接，确保控制焊接变形；

最后取下放入卷板机进行最后的复圆；

筒体间焊接：筒体卷制好后，根据全部单节圆筒体的直径、周长进行合理匹配，将匹配完成的单筒体逐个吊装到组对机进行组对并定位焊，再吊装至预先铺设的滚轮架上，摆放好焊接所使用的加热焊接工装，焊接时内侧先部分焊接，外侧再进行清根焊接，最后再焊内部剩余部分深度的焊缝；

车间预拼装：将上下两段制作完成的基准段吊装至滚轮架上进行装配，调整整体直线度在4mm内，间隙及错边量均符合要求的情况下，将拧紧好的三对工艺法兰按图纸装焊到位，复测整体直线度不发生变化后进行整体划线，在基准段上划出十字中心线、高度基准线及插销孔的中心线，将工艺法兰的螺栓拆开即可进行下一道工序；在最后总装时只需要将工艺法兰用螺栓及销子连接，整根桩腿就会回复到预拼装时的状态；

插销孔切割：将制作好的上下段分别转动至马鞍形切割机处，调整桩腿中心线与马鞍形切割机轨道平行并放置到调整好的滚轮架上，复测构件水平及与切割机轨道的平行度，根据所划的线进行切割，在切割过程中对构件保持监测，确保直线度不发生变化；切割完成后测量孔的形状及位置公差符合图纸要求。

2.根据权利要求1所述的一种自升式风电船桩腿建造工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，下料时钢板两端留有压头留量，筒体中间部分卷制完成后，利用半自动割刀进行端部压头板的去除及开坡口。

3.根据权利要求1所述的一种自升式风电船桩腿建造工艺，其特征在于：所述步骤（2）中，筒体配对定位焊后，三条焊缝同时进行预热、焊接、后热。

4.根据权利要求1所述的一种自升式风电船桩腿建造工艺，其特征在于：所述步骤（4）中，切割按照间隔切割及轮次切割的原则进行，对整体划好线的插销孔进行2个轮次的间隔切割。