CN111604643B - 一种用于船舶与海洋工程的吊机立柱制作与安装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋装备领域，尤其涉及一种用于船舶与海洋工程的吊机立柱制作与安装工艺，该制作与安装工艺可以有效解决背景技术中提出的问题。其步骤包括：S1：工程准备；S2：吊机将军柱筒体预制；S3：吊机将军柱筒体内部结构预制；S4：吊机将军柱吊装及定位检验；S5：吊塔转盘吊装及定位检验。它操作简单，使用方便，可操作性强，成本低，适用于大型船舶与海洋工程设计建造。

Description

一种用于船舶与海洋工程的吊机立柱制作与安装工艺

技术领域

本发明涉及海洋装备领域，具体为一种用于船舶与海洋工程的吊机立柱制作与安装工艺。

背景技术

随着近年来我国海洋发展战略的实施，经济的发展，越来越多的大型船舶与海洋装备迎来了新的发展机遇，而吊机是一般大型船舶与海洋工程都配备的重要设备，用来进行货物的装卸。因吊机的选型匹配需要根据所要进行的作业来决定，加上一般裸露于甲板表面，且经常进行货物装卸使用，一但发生吊机故障，则导致一艘船舶无法进行正常作业，且维修操作麻烦，会造成很大的经济损失。如公司承担的南海2号半潜式钻井平台需要将原左、右舷甲板吊机进行更新，左右舷吊机均位于肋位FR20且距离中线30460的外纵壁之上，具有对称性，如图1和图2所示。由于新吊机的质量、下部与立柱连接的基座尺寸等设备数据发生很大的变化，原吊机立柱不能满足使用要求，需要重新根据新吊机厂商提供的设计载荷进行设计。由于此海洋工程装备钻井平台入的是CCS、ABS双船级，按照船级社相关规范的规定，需要建立立柱及船体有限元模型，确定分析吊机臂在不同位置时的多种工况和载荷，进行强度计算分析，并将计算结果有限元强度分析报告和相应的设计图纸送审船级社，最后根据退审图进行吊机立柱的预制与现场施工，流程繁琐，现有工艺复杂，效率低。综上所述，本发明旨在提供一种用于船舶与海洋工程的吊机立柱制作与安装工艺。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于船舶与海洋工程的吊机立柱制作与安装工艺，该制作与安装工艺可以有效解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于船舶与海洋工程的吊机立柱制作与安装工艺，其特征在于：其步骤包括：S1：工程准备；S2：吊机将军柱筒体预制；S3：吊机将军柱筒体内部结构预制；S4：吊机将军柱吊装及定位检验；S5：吊塔转盘吊装及定位检验。

优选的，所述的S1中准备的材料包括：“EH36”级的船用低合金高强度钢板、垂直扶强材、水平桁材和手工焊条。

优选的，所述的S2包括以下步骤：S21：根据左、右舷吊机将军柱道门方向和斜底方向进行筒体排版、套料、下料，滚型；S22：筒体初步合拢成型下辊床后，使用钢卷尺测量筒体外周长，切除余量边，进行二次滚型；S23：完成将军柱两段筒体的预制，之后将两段筒体吊装上胎架进行筒体对接；S24：将筒体再次进行滚圆校正；S25：至少在将军柱筒体三个方向测量横向环缝；S26：在大坡口面打底及填充焊接至总板厚的1/3厚度，之后在小坡口面进行气刨清根处理，待小坡口面的清根处理并焊接完成之后，最后进行大坡口面剩余的焊接。

优选的，S21中，为保证筒体加工时端部正圆度，筒体下料前需将钢板两头各放150mm的余量，在钢板两端的正反面打好余量切割样冲，并使用油漆笔将正反两面的余量线画在钢板上。

优选的，S21中，滚型时，应适时调节辊床压力，使钢板两端先起弧成型，之后缓慢过渡到中部区域，使筒体初步合拢成型。

优选的，所述的S3包括以下步骤：S31：对将军柱筒体内部进行画线，准备安装筒体内部结构；S32：对将军柱筒体内部结构进行焊接；S33：按船东船检的要求对焊缝进行NDT检测，检测合格后焊接吊装及转运吊耳。

优选的，所述的S4包括以下步骤：S41：完成将军柱预制及涂装作业后，将吊机将军柱转运至码头准备吊装；S42：对主甲板、上甲板、横舱壁及纵壁安装位置进行画线；S43：吊机将军柱垂直度检验；S44：垂直度测量数据分析；S45：对吊机将军柱四周进行加强固定；S46：对吊机将军柱关联的焊缝进行焊接。

优选的，所述的S5包括以下步骤：S51：对吊塔转盘进行吊装；S52：拉线检测并调整与将军柱的直线度；S53：吊塔转盘与将军柱装配定位完成后，进行对接缝的焊接。

与现有技术相比，具备以下有益效果：本发明的吊机立柱的制作与安装工艺已经得到过实践，从吊机立柱的预制、现场吊装、定位、焊接到吊塔转盘吊装，这整个施工过程中出现的问题都能得到有效的解决且工艺简单，操作性强，为生产建造大大的节约了时间，提高了效率，产生巨大的经济效益。

附图说明

图1为上甲板布置图；

图2为图1的侧视图；

图3为上甲板局部平面图；

图4为主甲板局部平面图；

图5为距离中心线30460纵壁剖面图；

图6为FR20肋位横壁剖面图；

图7为滚型加工示意图；

图8为滚型时筒体的加工示意图；

图9为筒体对接缝装配及焊接的示意图；

图10为两段筒体的对接示意图；

图11为将军筒体的直观检测示意图；

图12为筒体坡面焊接的结构示意图；

图13为筒体内部划线的示意图；

图14为吊耳焊接的检测示意图；

图15为将军柱装配的定位示意图；

图16为将军柱垂直度检测示意图；

图17为将军柱测量位置的示意图；

图18为将军柱四周加强固定的示意图；

图19为将军柱对称施焊方法示意图；

图20为吊塔转盘吊装示意图；

图21为垂直度调节工装及施焊示意图；

图22为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图所示，一种用于船舶与海洋工程的吊机立柱制作与安装工艺，如图22所示，S1：工程准备；S2：吊机将军柱筒体预制；S3：吊机将军柱筒体内部结构预制；S4：吊机将军柱吊装及定位检验；S5：吊塔转盘吊装及定位检验。

上述实施例中，具体的，所述的S1中准备的材料包括：“EH36”级的船用低合金高强度钢板、垂直扶强材、水平桁材和手工焊条。以左舷吊机立柱为例，如图3和图4所示，新吊机将军柱的筒体外径为Φ2330mm,使用厚度为60mm，材质为“EH36”级的船用低合金高强度钢板进行预制。如图5和图6所示，筒体内部每45°方向布置垂直扶强材，上甲板高度和距离上甲板1500mm高度布置水平桁材。典型吊机筒纵壁、横壁以及吊机筒周围的上甲板、主甲板使用厚度为20mm、30mm及40mm，材质为“EH36”级的船用低合金高强度钢板进行预制。由于母材材质为“EH36”级船用钢板，手工焊焊材选用“CHE 58-1”手工焊条，其抗拉强度最小值为490MPa，相当于AWS E7018-1，规格为Φ3.2mm或Φ4.0mm。焊条在使用前烘干温度350℃-400℃，保温1-2小时，焊条的使用温度为150℃；使用时应配备保温筒，做到随取随用。

上述实施例中，具体的，所述的S2包括以下步骤：

S21：根据左、右舷吊机将军柱道门方向和斜底方向进行筒体排版、套料、下料，滚型。为保证筒体加工时端部正圆度，筒体下料前需将钢板两头各放150mm的余量，在钢板两端的正反面打好余量切割样冲，并使用油漆笔将正反两面的余量线画在钢板上，滚型加工如图7所示。滚型时，应适时调节辊床压力，使钢板两端先起弧成型，之后缓慢过渡到中部区域，使筒体初步合拢成型。由于端部有余量直边，筒体不能完全合拢，此时筒体部分有如下图所示的三种状态，其中“已成型”的部分达到标准的内Φ2210mm，滚型加工时使用内Φ2210mm的木样板进行检验测量，如图8所示。

S22：筒体初步合拢成型下辊床后，使用钢卷尺测量筒体外周长，切除余量边，进行二次滚型。具体的，筒体初步合拢成型下辊床后，使用钢卷尺测量筒体外周长，检查滚型之前标记的样冲线(余量线)。因为加工的钢板较厚(厚度60mm)，滚型时是强制性使其达到屈服状态，所以有可能滚型完成后其周长会被拉长，通过测量以后，再按标准的外周长值7320mm进行余量切割(外Φ2330mm)，并将端部对接坡口开好。切除余量边并开好坡口之后，第二次上辊床进行滚圆合拢，滚型加工时使用内Φ2210mm的木样板进行检验测量，保证筒体的正圆度偏差不超过±2mm，通过二次滚型合拢之后，筒体就完全成型了，下一步下辊床进行对接缝装配及焊接，如图9所示。

S23：完成将军柱两段筒体的预制，之后将两段筒体吊装上胎架进行筒体对接；左、右吊机将军柱各由两段筒体对接而成，第一段筒体的高度为2500mm，第二段筒体的高度为2160mm，两段筒体对接时，需要错开纵向对接缝，最好是将纵向对接缝互成180°方向排布，这样既可以错开纵向对接缝，又可以避免纵向对接缝与筒体内部垂直方向的结构角焊缝重叠，如图10所示。

S24：将筒体再次进行滚圆校正。吊机将军柱筒体纵缝对接需保证正圆度偏差不超过±2mm，筒体纵向对接缝焊接完成之后，需要将筒体再次上辊床进行滚圆校正(焊接收缩造成变形)。

S25：至少在将军柱筒体三个方向测量横向环缝。横向环缝对接时，将军柱整体直线度偏差不超过±2mm(任意2m长度内的偏差不超过±1mm)，直观检测时至少在将军柱筒体三个方向测量，如图11所示。

S26：在大坡口面打底及填充焊接至总板厚的1/3厚度，之后在小坡口面进行气刨清根处理，待小坡口面的清根处理并焊接完成之后，最后进行大坡口面剩余的焊接。具体的，吊机将军柱筒体纵向对接缝及横向对接缝坡口均为双面坡口形式，且为全熔透焊接坡口，焊接时，需要在大坡口面打底及填充焊接至总板厚的1/3厚度，之后在小坡口面进行气刨清根处理，待小坡口面的清根处理并焊接完成之后，最后进行大坡口面剩余的焊接，如图12所示。

上述实施例中，具体的，所述的S3包括以下步骤：

S31：对将军柱筒体内部进行画线，准备安装筒体内部结构。因筒体为正圆形，其内部垂直扶强材之间互成45°夹角，定位画线为理论中心线，安装时应将检验线画在扶强材的两侧，如图13所示。

S32：对将军柱筒体内部结构进行焊接。因使用的板材较厚，角焊缝坡口均为双面坡口，依据设计要求，所有与筒体连接的结构角焊缝均为全熔透焊，必须按上述筒体对接缝相同的焊接要求进行清根处理并焊接。

S33：按船东船检的要求对焊缝进行NDT检测，检测合格后焊接吊装及转运吊耳。单个吊耳的设计满足30tf的要求，左、右吊机将军柱筒体各焊接一个转运吊耳及两个吊装吊耳，吊耳的安装位置必须对应筒体内部的结构，且吊耳焊接完成后需进行100％NDT检测，如图14所示。

上述实施例中，具体的，所述的S4包括以下步骤：

S41：完成将军柱预制及涂装作业后，将吊机将军柱转运至码头准备吊装。吊装将军柱之前，应已完成平台主甲板及FR.20横舱壁的挖换，确保将军柱吊装到平台上之后，有一部分与其关联的结构能进行焊接固定。

S42：对主甲板、上甲板、横舱壁及纵壁安装位置进行画线。吊机将军柱吊装前，应对主甲板、上甲板、横舱壁及纵壁安装位置进行画线，将定位线、检验线清晰的画在主甲板、上甲板、横舱壁、纵壁及将军柱筒体上。吊机将军柱结构均为厚板，其筒体及结构预制时，都以板厚中心线对中定位装配，所以将军柱定位安装时，其纵向定位(前后方向)需以FR.20横舱壁理论线为中心线，使将军柱中心及40mm厚度的横舱壁壁板中心线对应(重合)，如图15所示；另外，将军柱横向定位(左右方向)需以外纵壁(距中30460)的理论线往舷外偏移15mm为将军柱的中心线进行定位，使其与将军柱中心线对应(重合)，如图15所示(左舷，左右对称)。

S43：吊机将军柱垂直度检验。吊机将军柱吊装是相对于主甲板及上甲板垂直的，即以主甲板及上甲板为基准面进行定位；将军柱吊装作业为浮态作业，无法使用仪器进行检测(处理数据及数据分析不能快速反应于施工现场)，所以需要采用现场测量法进行直观检测，其原理是三角形法进行测量。即：取相同长度的两条对应位置的边长，测量第三边边长进行比较；另外也可以进行基本数据设定，然后现场测量检验，如图16所示。垂直度测量的注意事项：需要明确的是测量位置是相对应位置，即纵向测量时必须以纵壁理论线为基准线，同向偏移或不偏移(直接在纵壁上进行测量)，这样才能达到准确测量目的，如图17所示。

S44：垂直度测量数据分析。为便于施工，数据比较是比较简便直观的，如上述取对应位置相同的数据“A1”、“B1”和“A2”、“B2”之后，测量“C1”和“C2”两组数据，若测量结果相同，则表明将军柱纵向垂直于甲板；若测量数据不相等，即数据大的方向为钝角，数据小的方向为锐角，则将军柱上端部需要向数据大的方向移动；如果取设定数据进行测量(如横向)，即需设定一个直角三角形的两条直角边，得出斜边的长度即为现场检验的尺寸(可使用勾股定理)；垂直度测量公差应用范围：吊机厂家设定将军柱垂直度偏差不超过±0.3°，将军柱的整体高度为4660mm，被上甲板隔离成3020mm与1640mm两部分；倾斜0.3°之后，采用上述的测量方法，比较“C1”、“C2”两组数据，同一组数据的最大差值不能超过22mm。

S45：对吊机将军柱四周进行加强固定。吊机将军柱定位完成后，即可对其四周进行加强固定，与纵、横壁及甲板连接区域，需要焊接加强肘板，如图18所示。

S46：对吊机将军柱关联的焊缝进行焊接。吊机将军柱安装、定位、加强全部完成后，对其关联的焊缝进行焊接；因筒体壁板厚度为60mm，焊接热输出量大，焊接收缩很容易造成将军柱变形，所以将军柱的焊接需要分批对称施焊，具体如下所述：首先，应焊接将军柱与主甲板连接的角焊缝，而且需要采用对称施焊；其次应焊接将军柱与30460纵壁的角焊缝，也需要采用对称施焊，前后两条焊缝同时焊接；最后焊接将军柱与FR.20横舱壁的角焊缝，对称施焊方法如图19所示。

上述实施例中，具体的，所述的S5包括以下步骤：

S51：对吊塔转盘进行吊装。吊机将军柱与主甲板、横舱壁及纵壁焊接完成60％以上(保持加强板不拆除)，即可进行吊塔转盘的吊装；吊塔转盘吊装时，需在将军柱筒体外壁(顶部)焊接至少3个方向的限位马板，便于吊塔转盘的对位，如图20所示。

S52：拉线检测并调整与将军柱的直线度。吊塔转盘吊运到位后，应立即拉线检测并调整与将军柱的直线度，如存在倾斜可使用工装进行调节，保证吊塔与将军柱筒体的直线度最大偏差不超过任意5m范围内±2mm，总体偏差量不超过±5mm；待吊塔与将军柱直线度调节完成后，可进行部分定位焊或额外焊接连接板，垂直度调节工装，如图21所示(左)。

S53：吊塔转盘与将军柱装配定位完成后，进行对接缝的焊接。吊塔转盘与将军柱装配定位完成后，其对接缝的焊接也应采用对称且分段施焊，如图21(右)所示，之后进行NDT检测。此步骤的完成也意味着吊机立柱制作与安装的完整，后续可进行人字架和吊臂的吊装，在这里不详细说明。

本发明的吊机立柱的制作与安装工艺已经得到过实践，应用于南海2号半潜式钻井平台，从吊机立柱的预制、现场吊装、定位、焊接到吊塔转盘吊装，整个施工过程中出现的问题都能得到有效的解决且工艺简单，操作性强，为生产建造大大的节约了时间，提高了效率，产生巨大的经济效益。

本发明中使用的部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理均为本领域技术人员所熟知。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种用于船舶与海洋工程的吊机立柱制作与安装工艺，其特征在于：其步骤包括：步骤1：工程准备；步骤2：吊机将军柱筒体预制；步骤3：吊机将军柱筒体内部结构预制；步骤4：吊机将军柱吊装及定位检验；步骤5：吊塔转盘吊装及定位检验,其中：

步骤2进一步包括：

根据左、右舷吊机将军柱道门方向和斜底方向进行筒体排版、套料、下料，滚型；

筒体初步合拢成型下辊床后，使用钢卷尺测量筒体外周长，切除余量边，进行二次滚型；

完成将军柱两段筒体的预制，之后将两段筒体吊装上胎架进行筒体对接；

将筒体再次进行滚圆校正；

至少在将军柱筒体三个方向测量横向环缝；

在大坡口面打底及填充焊接至 总板厚的1/3厚度，之后在小坡口面进行气刨清根处理，待小坡口面的清根处理并焊接完成之后，最后进行大坡口面剩余的焊接；

步骤3进一步包括以下步骤：

对将军柱筒体内部进行画线，准备安装筒体内部结构；

对将军柱筒体内部结构进行焊接；

按船东船检的要求对焊缝进行NDT检测，检测合格后焊接吊装及转运吊耳。

2.根据权利要求1所述的一种用于船舶与海洋工程的吊机立柱制作与安装工艺，其特征在于：所述的步骤1中准备的材料包括：“EH36”级的船用低合金高强度钢板、垂直扶强材、水平桁材和手工焊条。

3.根据权利要求1所述的一种用于船舶与海洋工程的吊机立柱制作与安装工艺，其特征在于：步骤2中，为保证筒体加工时端部正圆度，筒体下料前需将钢板两头各放150mm的余量，在钢板两端的正反面打好余量切割样冲，并使用油漆笔将正反两面的余量线画在钢板上。

4.根据权利要求1所述的一种用于船舶与海洋工程的吊机立柱制作与安装工艺，其特征在于：步骤2中，滚型时，应适时调节辊床压力，使钢板两端先起弧成型，之后缓慢过渡到中部区域，使筒体初步合拢成型。

5.根据权利要求1所述的一种用于船舶与海洋工程的吊机立柱制作与安装工艺，其特征在于：所述的步骤4包括以下步骤：步骤41：完成将军柱预制及涂装作业后，将吊机将军柱转运至码头准备吊装；步骤42：对主甲板、上甲板、横舱壁及纵壁安装位置进行画线；步骤43：吊机将军柱垂直度检验；步骤44：垂直度测量数据分析；步骤45：对吊机将军柱四周进行加强固定；步骤46：对吊机将军柱关联的焊缝进行焊接。

6.根据权利要求1所述的一种用于船舶与海洋工程的吊机立柱制作与安装工艺，其特征在于：所述的步骤5包括以下步骤：步骤51：对吊塔转盘进行吊装；步骤52：拉线检测并调整与将军柱的直线度；步骤53：吊塔转盘与将军柱装配定位完成后，进行对接缝的焊接。

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