CN110064858A - 桁架式桩腿分段主弦管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种桁架桩腿分段主弦管的制造方法，包括步骤：齿条板制备：沿长度方向依次对接多个齿条板分段，将相邻两齿条板分段焊接固定，得到设定长度的齿条板，该设定长度为桩腿分段的设定长度；半弦管焊接：在齿条板的两侧平面上分别焊接固定半弦管，从而形成主弦管。本发明的桁架桩腿分段主弦管的制造方法中，先进行了齿条板的制备，得到了与桩腿分段等长的齿条板；再在齿条板上焊接主弦管，从而制得主弦管。整个过程中，无需使用窗户板，减少了窗户板的制作及安装工序，不仅节约了10％以上的加工费用，而且有效地提高了主弦管的加工效率。

Description

桁架式桩腿分段主弦管的制造方法

技术领域

本发明涉及海洋工程平台建造领域，特别涉及一种桁架式桩腿分段主弦管的制造方法。

背景技术

自升式平台的桩腿是平台实现升降的基础。在平台进行作业时承受着来自平台本身的重力及作业载荷，还要承受风载荷，因此，桩腿的强度关系到平台安全，是平台安全的保障因素之一。通常作业水深超过200呎的自升式平台的桩腿均采用桁架式结构，其中桁架式桩腿的主弦管为整个桩腿的核心部件，现有的桁架式桩腿由半弦管和齿条板焊接而成。

在实际施工时，受到重量的限制，齿条钢的长度都不超过9米。而为了进一步减少高空作业，桩腿分段的长度通常为20米～40米，因而需要在陆地上将若干节主弦管连接以实现接长。

常规的主弦管接长方法为：将两根半弦管分别焊接在一根齿条钢的上下表面，形成主弦管；再将若干段主弦管进行对接。在两根主弦管的齿条板对接时，为了便于后续的焊接和无损检测作业，需要将对接位置的齿条空出来，即半弦管在对接位置不与齿条板平齐。当相邻两段主弦管的齿条板焊接完成且检验合格后，再将空缺的半弦管焊接上去，此段主弦管称为窗户板。

可见，每接长一段主弦管，就会需要两块窗户板，同时也会多出来几段半圆形的焊缝，此外还要多加工制作两段半圆形的钢质衬垫。因此现有的主弦管接长方法操作复杂，焊接工作量大，作业效率低。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中主弦管接长方法操作复杂、焊接工作量大、作业效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种桁架桩腿分段主弦管的制造方法，包括步骤：齿条板制备：沿长度方向依次对接多个齿条板分段，将相邻两所述齿条板分段焊接固定，得到设定长度的齿条板，该设定长度为所述桩腿分段的设定长度；半弦管焊接：在所述齿条板的两侧平面上分别焊接固定半弦管，从而形成所述主弦管。

优选地，在齿条制备步骤中，设置定位工装，将各所述齿条板分段均定位于所述定位工装上，以使多个所述齿条板分段位于同一直线上，并使相邻两所述齿条板的端面相贴合，再将相邻两所述齿条板分段焊接固定，得到所述齿条板；在半弦管焊接步骤中，将两所述半弦管定位在所述定位工装上，利用该定位工装使两所述半弦管对称固定在所述齿条板的两侧，并使所述半弦管的弦形面的两端与所述齿条板的侧面相抵接，再完成所述齿条板和所述半弦管之间的焊接，得到所述主弦管。

优选地，所述定位工装包括底座和沿长度方向间隔设置在所述底座上的多个定位单元；每个所述定位单元均包括固定座和一对夹紧臂；所述固定座上设有卡槽，两所述夹紧臂对称设置在所述卡槽的两侧，两所述夹紧臂的底端铰接在所述固定座上并可相对打开或合拢固定；多个所述定位单元的卡槽位于同一直线上，各所述夹紧臂的内侧面轮廓为半弦形；在齿条板制备步骤中，将各所述齿条板分段竖直卡接在至少两个所述定位单元的卡槽中；在半弦管焊接步骤中，将所述半弦管放置在所述定位工装上，使所述半弦管的外侧面与所述夹紧臂的内侧面相贴合；合拢相对的两所述夹紧臂并将两夹紧臂固定锁紧，使所述半弦管弧形面的两端与所述齿条板的侧面相抵接。

优选地，所述桁架桩腿主弦管接长方法还包括半弦管的制备步骤：将多个半弦管分段沿长度方向对接，并焊接相邻两所述半弦管分段之间的对接缝，得到所述半弦管；在半弦管焊接步骤中，将两所述半弦管对称焊接在所述齿条板的两侧平面上，得到所述主弦管。

优选地，在半弦管焊接步骤中，沿长度方向在所述齿条板的两侧平面上分别逐段安装半弦管分段，再焊接相邻两所述半弦管分段之间的对接缝以及所述半弦管分段与所述齿条板之间的接缝，得到所述主弦管。

优选地，相邻两所述齿条板分段之间对接缝与相邻两所述半弦管分段之间对接缝的间距不小于100mm。

优选地，所述制造方法还包括齿条板的检验步骤：在所述齿条板制备完成后，先检验该齿条板中各所述齿条板分段之间的焊缝，再检验所述齿条板的精度；对焊缝检验不合格的齿条板进行返修；对精度检验不合格的齿条板进行加压整形或加热整形处理；将焊缝检验及精度检验均合格的齿条板用于半弦管焊接步骤中。

优选地，在齿条板制备步骤中，将所述齿条板分段沿东西方向放置，采用交流焊接机焊接相邻两所述齿条板之间的对接缝，并沿所述齿条板分段的长度方向布置多条接地线。

优选地，所述齿条板两侧平面上的所述半弦管的焊接作业同步进行。

优选地，所述齿条板长度方向的两端均向外超出所述半弦管长度方向的两端，超出的距离为0.25m～0.45m。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：

本发明的桁架桩腿分段主弦管的制造方法中，先进行了齿条板的制备，得到了与桩腿分段等长的齿条板；再在齿条板上焊接主弦管，从而制得主弦管。整个过程中，无需使用窗户板，减少了窗户板的制作及安装工序，不仅节约了10％以上的加工费用，而且有效地提高了主弦管的加工效率。

附图说明

图1是本发明桁架桩腿分段主弦管的制造方法实施例的流程图。

图2是本发明桁架桩腿分段主弦管的制造方法实施例中定位工装定位齿条板分段的使用状态示意图。

图3是本发明桁架桩腿分段主弦管的制造方法实施例中两相邻齿条板分段焊接状态示意图。

图4是图3的侧视图。

图5是本发明桁架桩腿分段主弦管的制造方法实施例中定位工装定位半弦管的使用状态示意图。

附图标记说明如下：1、定位工装；11、底座；12、固定座；121、卡槽；13、夹紧臂；14、固定件；2、齿条板分段；3、半弦管。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

参阅图1，本申请提供一种桁架桩腿分段主弦管的制造方法，可用于高效地加工主弦管。该制造方法包括步骤：

步骤S10，齿条板制备：沿长度方向依次对接多个齿条板分段2，将相邻两齿条板分段2焊接固定，得到设定长度的齿条板，该设定长度为桩腿分段的设定长度；

步骤S20，半弦管3焊接：在齿条板的两侧平面上分别焊接固定半弦管3，从而形成所述主弦管。

在本实施例中，该桁架桩腿分段主弦管的制造方法通过定位工装1实现。参阅图2，定位工装1包括底座11和多个定位单元，多个定位单元沿长度方向间隔地设置在底座11上。

具体地，每个定位单元均包括固定座12和一对设置在固定座12上的夹紧臂13。固定座12的上端面上设有卡槽121，两夹紧臂13对称设置在卡槽121的两侧。多个定位单位的卡槽121位于同一直线上，各夹紧臂13的内侧面轮廓为与半弦管外侧面形状相应的半弦形。该夹紧臂13的底端铰接在固定座12上，顶端设有用于打开或锁紧夹紧臂13的固定件14。较佳地，在卡槽121底部的两侧设有内凹的圆角形的工艺槽口。

进一步地，在实施步骤S10之前，将定位工装1放置在平整的地面上，再通过吊装设备将齿条板分段2吊装到该定位工装1上，使每个齿条板分段2对应定位工装1中的两个定位单元。将每个齿条分段的两端分别竖直卡接在两个定位单元的卡槽121中，以使多个齿条板分段2位于同一直线上。再将相邻两齿条板分段2的端面相贴合，从而使多个齿条板分段2沿长度方向依次对接。

在实施步骤S10时，参阅图3和图4，相邻两齿条板分段2之间的焊接固定采用的是双面立焊的焊接方式。具体地，先在齿条板分段2其中一侧面焊接，再在另一面进行背扣，从而有效地保证较厚的齿条板分段2的焊接质量。

较佳地，齿条板分段2定位放置后，可以先对相邻两齿条板分段2之间焊缝位置以及焊缝附近一定长度范围内进行预热，以确保焊接作业有效高质地完成。本实施例预热方式采用的是电加热片加热，预热的温度和时间严格遵守焊接工艺的技术要求。

在实际的焊接过程中，由于齿条板分段2的材料为超高强度钢，其最小屈服度为690MPa，厚度为120mm～210mm，碳含量为0.7％左右，因而齿条板分段2的焊接难度大，焊接要求100％UT或RT。焊接操作时，需要对焊工工号，作业时间，以及采用的电流、电压、焊接速度、焊接方法、焊丝牌号等进行记录。

较佳地，焊接作业开始前，可以先对周围磁场进行检查，以减少磁偏吹的影响。具体地，先用磁强仪对齿条板分段2在加工过程中的剩磁情况进行测量。若剩磁强度超过工艺规定值，则需要进行消磁处理。较优地，在步骤S10中，将齿条板分段2沿东西方向放置，以减少地磁场的影响；同时采用交流焊机代替直流焊机，并沿齿条板分段2的长度方向布置多条接地线。

焊接准备工作完成后，将相邻两齿条板分段2焊接固定，得到设定长度的齿条板。该齿条板的长度与桩腿分段的设定长度相等。

进一步地，步骤S10完成后，还需要按照焊接工艺对各齿条板分段2之间的焊缝进行保温处理，以消除焊接时的应力，从而减少焊接过程中产生的形变。保温的时间和温度应严格按照焊接工艺执行，并且要进行记录，以便后期查看。焊缝保温处理完成后，还需要将齿条板静置72小时以上，以确保内应力的释放。

在本实施例中，齿条板制备结束后，还需要对齿条板进行检验，即先检验齿条板中各齿条板分段2之间的焊缝，再检验该齿条板的精度。具体地，先对焊缝进行目视检验和UT或RT检验，若焊缝检验不合格，该齿条板需要返修；若焊缝检验合格，该齿条板可进行后续的精度检验。精度检验合格的齿条板可用于步骤S20的作业中，精度检验不合格的齿条板则需要进行整形处理，该整形处理包括加压整形和加热整形两种方式。

在步骤S20中，参阅图5，先将两根半弦管3定位放置在定位工装1上，使两根半弦管3的外侧面分别与两夹紧臂13的内侧面相贴合。再利用固定件14锁紧两个夹紧臂13，使半弦管3弧形面的两端与齿条板的侧面相抵接，从而将两根半弦管3的对称定位在齿条板的两侧。

在实施步骤S20时，齿条板两侧平面上的半弦管3的焊接作业同步进行，以保持焊接时热量输入相当，确保半弦管3与齿条板的焊接质量。

较佳地，半弦管3定位放置后，可以先对齿条板和半弦管3之间的焊缝位置以及焊缝附近一定长度范围内进行预热，以确保焊接作业有效高质地完成。本实施例中预热方式为电加热片加热，预热的温度和时间严格遵守焊接工艺的技术要求。

在实际的焊接过程中，由于半弦管3的材料为超高强度钢，其最小屈服度为690MPa，厚度为80mm，碳含量为0.7％左右，因而半弦管3和齿条板的焊接难度大，焊接要求100％UT或RT。焊接操作时，需要对焊工工号，作业时间，以及采用的电流、电压、焊接速度、焊接方法、焊丝牌号等进行记录。

较佳地，焊接作业开始前，需要进行磁偏吹影响的降低处理。具体处理方式参见上述齿条板分段2焊接时的降磁操作，在此不再赘述。此外，半弦管3和齿条板焊接完成后，也需要进行静置和保温处理。具体的操作同上述齿条板制备过程中的处理步骤，在此不再详述。

在本实施例中，半弦管3和齿条板焊接完成后，还需要对制备得到的主弦管进行检验操作。先对半弦管3和齿条板之间的焊缝进行检验，该检验包括目视检验和UT或RT检验。焊缝检验不合格的主弦管应进行返修处理，焊缝检验合格的主弦管可进行精度检验。若主弦管精度检验合格，则进入后续桩腿分段连接固定的工序；若主弦管精度检验不合格，则需要进行整形处理，该整形处理包括加压整形和加热整形两种方式。

步骤S20完成后，转运检验合格的主弦管。在本实施例中，主弦管通过平板车运输。由于主弦管较长，采用多组平衡梁组成金字塔的形式吊装到平板车上，以减少吊装时主弦管的变形。其中每根平衡梁设置3个以上的吊点，以使主弦管在长度方向上手受力均匀。

主弦管在采用平板车运输时，需要采用两台以上的平板车同时进行运输。在平板车上设置加垫板，以使各平板车的高度相同；同时在各平板车之间采用桁架式连接器铰接，以使多辆平板车保持同步运行，从而避免主弦管在运输过程中产生形变。

需要说明的是，本实施例的制造方法中还包括半弦管3的制备。具体地，将多个半弦管分段沿长度方向对接，并焊接相邻两半弦管分段之间的对接缝，从而得到半弦管3。将制得的半弦管3用于步骤S20中，使两根半弦管3对称焊接在齿条板的两侧平面上，以形成主弦管。

其他一些较优的实施例，在步骤S20中，沿长度方向在齿条板的两侧平面上分别逐段安装半弦管分段，再焊接相邻两半弦管分段之间的对接缝以及半弦管分段与齿条板之间的接缝，从而得到主弦管。

此外，在本实施例中，相邻两齿条板分段2之间对接缝与相邻两半弦管分段之间对接缝的间距不小于100mm，以有效地保证焊接制得的主弦管的结构稳定性。

进一步地，对于本实施例的主弦管，齿条板长度方向的两端均向外超出半弦管3长度方向的两端，超出的距离为0.25m～0.45m。此种设置可便于后续工序中，桩腿分段之间的连接固定。

依据本发明上述方法所制备的主弦管中，齿条板的长度与桩腿分段的设定长度相等。利用该主弦管进行桩腿分段的制造时，根据桩腿分段的设计结构，可以设定多根主弦管之间的相对位置，然后在多根主弦管之间焊接桁架支撑即可。在整个制造过程中无需进行主弦管的接长步骤，因而在形成该设定长度的桩腿分段的过程中也无需使用窗户板，缩减了窗户板的制作及安装工序，不仅节约了10％以上的加工费用，而且有效地提高了主弦管的加工效率。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种桁架桩腿分段主弦管的制造方法，其特征在于，包括步骤：

齿条板制备：沿长度方向依次对接多个齿条板分段，将相邻两所述齿条板分段焊接固定，得到设定长度的齿条板，该设定长度为所述桩腿分段的设定长度；

半弦管焊接：在所述齿条板的两侧平面上分别焊接固定半弦管，从而形成所述主弦管。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，

在齿条制备步骤中，设置定位工装，将各所述齿条板分段均定位于所述定位工装上，以使多个所述齿条板分段位于同一直线上，并使相邻两所述齿条板的端面相贴合，再将相邻两所述齿条板分段焊接固定，得到所述齿条板；

在半弦管焊接步骤中，将两所述半弦管定位在所述定位工装上，利用该定位工装使两所述半弦管对称固定在所述齿条板的两侧，并使所述半弦管的弦形面的两端与所述齿条板的侧面相抵接，再完成所述齿条板和所述半弦管之间的焊接，得到所述主弦管。

3.根据权利要求2所述的制造方法中，其特征在于，所述定位工装包括底座和沿长度方向间隔设置在所述底座上的多个定位单元；每个所述定位单元均包括固定座和一对夹紧臂；所述固定座上设有卡槽，两所述夹紧臂对称设置在所述卡槽的两侧，两所述夹紧臂的底端铰接在所述固定座上并可相对打开或合拢固定；多个所述定位单元的卡槽位于同一直线上，各所述夹紧臂的内侧面轮廓为半弦形；

在齿条板制备步骤中，将各所述齿条板分段竖直卡接在至少两个所述定位单元的卡槽中；

在半弦管焊接步骤中，将所述半弦管放置在所述定位工装上，使所述半弦管的外侧面与所述夹紧臂的内侧面相贴合；合拢相对的两所述夹紧臂并将两夹紧臂固定锁紧，使所述半弦管弧形面的两端与所述齿条板的侧面相抵接。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述桁架桩腿主弦管接长方法还包括半弦管的制备步骤：将多个半弦管分段沿长度方向对接，并焊接相邻两所述半弦管分段之间的对接缝，得到所述半弦管；

在半弦管焊接步骤中，将两所述半弦管对称焊接在所述齿条板的两侧平面上，得到所述主弦管。

5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在半弦管焊接步骤中，沿长度方向在所述齿条板的两侧平面上分别逐段安装半弦管分段，再焊接相邻两所述半弦管分段之间的对接缝以及所述半弦管分段与所述齿条板之间的接缝，得到所述主弦管。

6.根据权利要求4或5所述的制造方法，其特征在于，相邻两所述齿条板分段之间对接缝与相邻两所述半弦管分段之间对接缝的间距不小于100mm。

7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括齿条板的检验步骤：在所述齿条板制备完成后，先检验该齿条板中各所述齿条板分段之间的焊缝，再检验所述齿条板的精度；

对焊缝检验不合格的齿条板进行返修；对精度检验不合格的齿条板进行加压整形或加热整形处理；将焊缝检验及精度检验均合格的齿条板用于半弦管焊接步骤中。

8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在齿条板制备步骤中，将所述齿条板分段沿东西方向放置，采用交流焊接机焊接相邻两所述齿条板之间的对接缝，并沿所述齿条板分段的长度方向布置多条接地线。

9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在半弦管焊接步骤中，所述齿条板两侧平面上的所述半弦管的焊接作业同步进行。

10.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述齿条板长度方向的两端均向外超出所述半弦管长度方向的两端，超出的距离为0.25m～0.45m。