发明内容
本发明的目的在于提出深水动力定位原油输送装置主推进器基座的建造方法。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:包括以下步骤:
步骤S10:对面板的外侧设置第一坡口,对腹板的顶部设置第二坡口,对圆筒钢板的顶部设置第三坡口以及对腹板的一侧设置第四坡口,对扇形拼板的两端设置第五坡口,对圆筒钢板的两侧设置第六坡口;
步骤S20:对第一坡口、第二坡口、第三坡口、第四坡口、第五坡口以及第六坡口的两侧进行焊前预热;
步骤S30:对平板状的圆筒钢板的前后两边沿压边,然后通过滚圆形成圆筒体,并对圆筒体两侧的第六坡口焊接;
步骤S40:将多个扇形拼板前后拼接并通过第五坡口焊接形成法兰盘;
步骤S50:对焊接形成的法兰盘进行的焊缝两侧进行焊后热处理;
步骤S60:以法兰盘为基准面,将圆筒体定位在法兰盘的上端,并对法兰盘与圆筒体的第三坡口焊接;
步骤S70:将面板的第一坡口与法兰盘的外侧焊接以及对腹板的第四坡口与圆筒体的外侧焊接,形成推进器基座;
步骤S80:将推进器基座翻身,继续对腹板的第二坡口与面板及法兰盘之间焊接;
步骤S90:对推进器基座的焊接部位进行消除应力处理。
优选的,还包括步骤S31:将对接缝焊接后的圆筒体滚圆,然后圆筒体前后两端的对接焊缝进行消除应力处理。
优选的,所述第一坡口、所述第二坡口、所述第三坡口、所述第四坡口和所述第六坡口均采用非对称V型坡口,所述第五坡口采用对称V型坡口。
优选的,步骤S60包括:
步骤S61:将圆筒体与法兰盘之间的连接部位划分成等长度并对称分布的第一连接缝、第二连接缝、第三连接缝和第四连接缝,所述第一连接缝的两端分别与第三连接缝的一端及第四连接缝的一端相接,所述第二连接缝的两端分别与所述第三连接缝的另一端及所述第四连接缝的另一端相接;
步骤S62:对第一连接缝的内侧以逆时针的方向依次焊接打底层和填充层;
步骤S63:对第一连接缝的外侧进行清根处理;
步骤S64:对第一连接缝的外侧以逆时针的方向依次焊接打底层和填充层;
步骤S65:对第一连接缝的内侧以逆时针的方向焊接盖面层;
步骤S66:对第一连接缝的外侧以逆时针的方向焊接盖面层;
步骤S67:依次对第二连接缝、第三连接缝以及第四连接缝重复步骤S62-S67的操作,完成法兰盘与圆筒体之间的焊接。
优选的,步骤S70包括:
步骤S71:对面板与法兰盘之间的待焊接区域以逆时针方向依次划分成对称设置的第一面板焊接区、第四面板焊接区、第六面板焊接区、第二面板焊接区、第五面板焊接区和第三面板焊接区;
步骤S72:设定对面板与法兰盘之间焊接的顺序为:第一面板焊接区——第四面板焊接区——第六面板焊接区——第二面板焊接区——第五面板焊接区——第三面板焊接区;
步骤S73:按照步骤S72所设定的焊接顺序依次对面板与法兰盘之间施焊;
步骤S74:对步骤S73施焊所形成的焊缝采用保温棉覆盖缓冷;
步骤S75:对腹板与圆筒体之间的待焊接焊接区域以逆时针方向依次划分成对称设置的第一腹板焊接区、第四腹板焊接区、第六腹板焊接区、第二腹板焊接区、第五腹板焊接区和第三腹板焊接区;
步骤S76:设定腹板与圆筒体之间焊接的顺序为:第一腹板焊接区——第四腹板焊接区——第六腹板焊接区——第二腹板焊接区——第五腹板焊接区——第三腹板焊接区;
步骤S77:按照步骤S76所设定的焊接顺序依次对腹板与圆筒体之间施焊;
步骤S78:对步骤S77施焊所形成的焊缝采用保温棉覆盖缓冷。
优选的,步骤S80包括:
步骤S81:通过吊装装置对推进器基座翻身;
步骤S82:对面板与腹板之间的待焊接区域以逆时针方向依次划分成对称设置的第一T形梁焊接区、第四T形梁焊接区、第六T形梁焊接区、第二T形梁焊接区、第五T形梁焊接区和第三T形梁焊接区;
步骤S83:设定对腹板与面板及法兰盘之间焊接的顺序为:第一T形梁焊接区——第四T形梁焊接区——第六T形梁焊接区——第二T形梁焊接区——第五T形梁焊接区——第三T形梁焊接区;
步骤S84:按照步骤S83所设定的焊接顺序依次对腹板与面板及法兰盘之间施焊;
步骤S85:对步骤S84施焊所形成的焊缝采用保温棉覆盖缓冷。
优选的,还包括步骤S51,对焊后热处理后的法兰盘进行100%UT和MT无损探伤。
优选的,在步骤S40中,采用地样线拼板法来对扇形拼板定位。
优选的,对于圆筒体的第三坡口与法兰盘之间施焊、腹板上的第四坡口与圆筒体的外侧之间、面板的第一坡口与法兰盘的外侧之间的施焊以及腹板上的第二坡口与面板及法兰盘之间的施焊均为采用FCAW双面焊方式焊接。
优选的,对于扇形拼板之间的第五坡口的施焊以及圆筒体两侧的第六坡口的施焊均采用SAW焊接方式焊接。
本发明的有益效果为:通过本发明的方法实现了对深水动力定位原油输送装置的推进器基座的制作。保证了推进器基座的加工精度,通过合理的焊接顺序及对焊后热处理的设置有效地降低了推进器基座建造过程中所产生的内应力,从而有效减小焊接变形,使得焊接后的形成的主推进器基座的结构刚性和制造精度符合要求,由此保证了深水动力定位原油输送装置的建造过程中对主推进器安装的安装精度。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例的深水动力定位原油输送装置主推进器基座的建造方法,参考附图1,包括以下步骤:
步骤S10:对面板的外侧设置第一坡口,对腹板的顶部设置第二坡口,对圆筒钢板的顶部设置第三坡口以及对腹板的一侧设置第四坡口,对扇形拼板的两端设置第五坡口,对圆筒钢板的两侧设置第六坡口;
步骤S20:对第一坡口、第二坡口、第三坡口、第四坡口、第五坡口以及第六坡口的两侧进行焊前预热;
步骤S30:对平板状的圆筒钢板的前后两边沿压边,然后通过滚圆形成圆筒体,并对圆筒体两侧的第六坡口焊接;
步骤S40:将多个扇形拼板前后拼接并通过第五坡口焊接形成法兰盘;
步骤S50:对焊接形成的法兰盘进行的焊缝两侧进行焊后热处理;
步骤S60:以法兰盘为基准面,将圆筒体定位在法兰盘的上端,并对法兰盘与圆筒体的第三坡口焊接;
步骤S70:将面板的第一坡口与法兰盘的外侧焊接以及对腹板的第四坡口与圆筒体的外侧焊接,形成推进器基座;
步骤S80:将推进器基座翻身,继续对腹板的第二坡口与面板及法兰盘之间焊接;
步骤S90:对推进器基座的焊接部位进行消除应力处理。
其中,步骤30中,在滚圆前对圆筒钢板的前后两边沿压边,避免了圆筒钢板21的两边沿在滚圆过程中发生起皱现象,且采用三星辊校圆机进行滚圆,保证了板厚较大的圆筒体的圆度。步骤S40为对多个扇形拼板前后拼接并通过焊接形成法兰盘,采用多个扇形拼板拼接形成法兰盘,极大地方便了运输、安装工作,保证了法兰盘的精度符合要求,在拼接过程中采用地样线定位的方法,使得法兰盘表面的水平度可控。步骤S60中,将圆筒体安装在法兰盘的上端时,通过控制圆筒体与法兰盘的垂直度,从而保证了圆筒体和法兰盘焊接后的垂直度。步骤S80对推进器基座翻身,便于对腹板与面板之间的连接缝焊接。完成对推进器基座的制作后,通过设置步骤S90,对推进器基座的焊接部位进行消除应力处理,避免了焊接所产生的应力对推进器基座的力学性能造成影响。
采用本实施例的方法实现对深水动力定位原油输送装置推进器基座的建造,深水动力定位原油输送装置推进器基座的结构如附图3所示,包括法兰盘23、圆筒体21和多个T形梁,圆筒体21安装在法兰盘23的上端,多个T形梁均匀分布在圆筒的外侧,T形梁包括腹板221和面板222,腹板221的一侧与圆筒体21的外侧连接,腹板221的底部与法兰盘23的上侧以及面板222连接,面板222的一侧与法兰盘23的外侧连接。
优选的,还包括步骤S31:将对接缝焊接后的圆筒体滚圆,然后圆筒体前后两端的对接焊缝进行消除应力处理。由此,在对圆筒体前后两端的对接缝焊接后,将圆筒体再次通过滚圆机校圆,保证了圆筒体在焊接后的圆度符合要求;并对圆筒体前后两端的对接焊缝进行消除应力处理,避免了焊接所产生的应力对圆筒体结构的力学性能造成影响。
优选的,参考附图4-6,所述第一坡口、所述第二坡口、所述第三坡口、所述第四坡口和所述第六坡口均采用非对称V型坡口,所述第五坡口采用对称V型坡口。
由于待焊接的工件均为厚板结构,其中,面板的厚度为50mm,腹板的厚度为35mm,圆筒体的厚度为35mm,法兰盘的厚度为120mm;因此,通过设置第一坡口、第二坡口、第三坡口、第四坡口及第六坡口均为非对称V型坡口,而第五坡口采用对称V型坡口,由此保证面板与法兰盘、腹板与法兰盘、圆筒体与法兰盘以及腹板与面板之间等焊接位置的焊接效果,使焊接电弧能深入到连接缝的根部,使焊缝能够连接缝中的空隙,提高了焊接位置的强度,从而使得焊接后的形成的主推进器基座的结构刚性和制造精度符合要求。
进一步的,第一坡口的第一坡口角设置为:40~45°、第二坡口角设置为:40~45°、根部间隙设置为0~3mm;第二坡口的第一坡口角设置为:40~45°、第二坡口角设置为45°、根部间隙设置为0~3mm;第三坡口的第一坡口角设置为:40~45°、第二坡口角设置为45°、根部间隙设置为0~3mm;第四坡口的第一坡口角设置为:40~45°、第二坡口角设置为45°、根部间隙设置为0~3mm;第五坡口的坡口角设置为50~60°、根部间隙设置为6~8mm;第六坡口的第一坡口角和第二坡口角均设置为60°,根部间隙设置为6~8mm。
优选的,步骤S60包括:
步骤S61:参考附图7,将圆筒体与法兰盘之间的连接部位划分成等长度并对称分布的第一连接缝1、第二连接缝2、第三连接缝3和第四连接缝4,所述第一连接缝1的两端分别与第三连接缝3的一端及第四连接缝4的一端相接,所述第二连接缝2的两端分别与所述第三连接缝3的另一端及所述第四连接缝4的另一端相接;
步骤S62:对第一连接缝1的内侧以逆时针的方向依次焊接打底层和填充层;
步骤S63:对第一连接缝1的外侧进行清根处理;
步骤S64:对第一连接缝1的外侧以逆时针的方向依次焊接打底层和填充层;
步骤S65:对第一连接缝1的内侧以逆时针的方向焊接盖面层;
步骤S66:对第一连接缝1的外侧以逆时针的方向焊接盖面层;
步骤S67:依次对第二连接缝2、第三连接缝3以及第四连接缝4重复步骤S62-S67的操作,完成法兰盘与圆筒体之间的焊接。
采用分段对称施焊的方法对法兰盘与圆筒体之间的焊接,根据主推进器基座上的圆筒体实际的尺寸,对焊接位置进行划分,由于圆筒体的截面为圆形,因此为了分散焊缝热量,以及便于对圆筒体的定位和固定,每次焊接均对对称设置的两条连接缝进行焊接,减小焊接所产生的内应力导致的变形,对每条连接缝的焊接按照步骤S62-S67的顺序执行,通过对同一条连接缝进行双面交叉焊接,从而有效控制结构的角变形,从而保证主推进器的精准安装。
优选的,步骤S70包括:
步骤S71:参考附图8,对面板与法兰盘之间的待焊接区域以逆时针方向依次划分成对称设置的第一面板焊接区A1、第四面板焊接区A4、第六面板焊接区A6、第二面板焊接区A2、第五面板焊接区A5和第三面板焊接区A3;
步骤S72:设定对面板与法兰盘之间焊接的顺序为:第一面板焊接区A1——第四面板焊接区A4——第六面板焊接区A6——第二面板焊接区A2——第五面板焊接区A5——第三面板焊接区A3;
步骤S73:按照步骤S72所设定的焊接顺序依次对面板与法兰盘之间施焊;
步骤S74:对步骤S73施焊所形成的焊缝采用保温棉覆盖缓冷;
步骤S75:对腹板与圆筒体之间的待焊接焊接区域以逆时针方向依次划分成对称设置的第一腹板焊接区B1、第四腹板焊接区B4、第六腹板焊接区B6、第二腹板焊接区B2、第五腹板焊接区B5和第三腹板焊接区B3;
步骤S76:设定腹板与圆筒体之间焊接的顺序为:第一腹板焊接区B1——第四腹板焊接区B4——第六腹板焊接区B6——第二腹板焊接区B2——第五腹板焊接区B5——第三腹板焊接区B3;
步骤S77:按照步骤S76所设定的焊接顺序依次对腹板与圆筒体之间施焊;
步骤S78:对步骤S77施焊所形成的焊缝采用保温棉覆盖缓冷。
步骤S80包括:
步骤S81:通过吊装装置对推进器基座翻身;
步骤S82:对面板与腹板之间的待焊接区域以逆时针方向依次划分成对称设置的第一T形梁焊接区C1、第四T形梁焊接区C4、第六T形梁焊接区C6、第二T形梁焊接区C2、第五T形梁焊接区C5和第三T形梁焊接区C3;
步骤S83:设定对腹板与面板及法兰盘之间焊接的顺序为:第一T形梁焊接区C1——第四T形梁焊接区C4——第六T形梁焊接区C6——第二T形梁焊接区C2——第五T形梁焊接区C5——第三T形梁焊接区C3;
步骤S84:按照步骤S83所设定的焊接顺序依次对腹板与面板及法兰盘之间施焊;
步骤S85:对步骤S84施焊所形成的焊缝采用保温棉覆盖缓冷。
由于深水动力定位原油输送装置主推进器基座的外侧设有多个T形梁,T形梁通过腹板和面板焊接而成,使得整个主推进器基座呈齿轮状,而T形梁用于与深水动力定位原油输送装置的艉部结构中的对应的T型连接结构相连接,因此,通过设置焊接的路径,采用设置的顺序依次对每个面板与法兰盘焊接后,再将每个腹板与圆筒体焊接,最后对每个面板与每个腹板之间焊接,通过设置这种焊接顺序,有效地分散焊缝热量,从而减小焊接所产生的内应力导致的变形,保证了T形梁与深水动力定位原油输送装置的艉部结构的安装精度。
其中,对面板的第一坡口与法兰盘的外侧之间施焊的步骤为:先对面板的第一坡口与法兰盘的外侧之间的一侧焊接打底层和填充层;对面板的第一坡口与法兰盘的外侧之间的另一侧进行清根处理;对面板的第一坡口与法兰盘的外侧的另一侧依次焊接打底层和填充层:对面板的第一坡口与法兰盘的外侧之间的一侧焊接盖面层;对面板的第一坡口与法兰盘的外侧之间的另一侧焊接盖面层。
由此,对于面板的一侧与法兰盘之间的焊接,采用对同一条连接缝进行双面交叉焊接的方式,有效控制面板与法兰盘之间的角变形,保证了面板与法兰盘的安装精度,从而保证了T形梁与深水动力定位原油输送装置的艉部结构的安装精度。
而对腹板上的第四坡口与圆筒体的外侧之间施焊的步骤为:参考图9,将圆筒体与腹板之间的连接部位划分成等长度的第五连接缝5和第六连接缝6,第六连接缝6的一端与面板相接,第六连接缝6的另一端与第五连接缝5的一端相接;对第五连接缝5的一侧依次焊接打底层和填充层;对第五连接缝5的另一侧进行清根处理;对第五连接缝5的另一侧依次焊接打底层和填充层;对第五连接缝5的一侧焊接盖面层;对第五连接缝5的另一侧焊接盖面层;对第六连接缝6重复以上操作,完成圆筒体与腹板之间的焊接。
根据主推进器基座上的圆筒体和腹板实际的尺寸,圆筒体与腹板之间的连接缝较长,若采用一次焊接成型,因焊接时间过长,会导致焊缝的热量较高,最终导致焊缝发生热膨胀变形;对此,本实施例对采用分段退焊法的方式,先对圆筒体与腹板之间的连接部位划分成等长度的第五连接缝5和第六连接缝6,先对远离圆筒体的第五连接缝5进行焊接,再对靠近圆筒体的第六连接缝6进行焊接,能够使正在焊接的位置避开已焊接的位置,缩小第五连接缝5和第六连接缝6两端的温度差,避免焊缝发生热膨胀变形。
而且,对于圆筒体与腹板之间的焊接,采用对同一条连接缝进行双面交叉焊接的方式,有效控制圆筒体与腹板之间的角变形,保证了圆筒体与腹板的安装精度,从而保证了T形梁与深水动力定位原油输送装置的艉部结构的安装精度。
对腹板上的第二坡口与面板及法兰盘之间施焊步骤为:先对腹板上的第二坡口与面板及法兰盘之间的一侧焊接打底层和填充层;对腹板上的第二坡口与面板及法兰盘之间的另一侧进行清根处理;对腹板上的第二坡口与面板及法兰盘之间的另一侧依次焊接打底层和填充层;对腹板上的第二坡口与面板及法兰盘之间的一侧焊接盖面层;对腹板上的第二坡口与面板及法兰盘之间的另一侧焊接盖面层。
对于腹板与面板和法兰盘之间的焊接,也采用对同一条连接缝进行双面交叉焊接的方式,有效控制腹板与面板和法兰盘之间之间的角变形,保证了腹板与面板和法兰盘之间的安装精度,从而保证了T形梁与深水动力定位原油输送装置的艉部结构的安装精度。
对以上施焊所形成的焊缝在焊接后焊缝温度不小于250℃的情况下,采用保温棉覆盖缓冷,对焊缝起到散热的作用,减少内应力的产生。
优选的,对焊后热处理后的法兰盘进行100%UT和MT无损探伤。由此保证了焊接成型后的法兰盘的平面度符号±2.5mm的要求,实现对深水动力定位原油输送装置主推进器及深水动力定位原油输送装置艉部结构的高精度安装。
优选的,在步骤S40中,参考附图2,采用地样线拼板法来对扇形拼板定位。
通过采用地样线拼板的方法来对扇形拼板定位,保证了对多个扇形拼板拼合焊接后的外圆尺寸及圆度符合要求。地样线拼板法为在建造平台或胎架上绘制两条垂直设置的十字中心线,以十字中心线为基准绘制外轮廓线,从而在扇形拼板拼接时使扇形拼板的外轮廓与所绘制外轮廓线对应,由此保证了拼接后的外圆尺寸及圆度。
优选的,对于圆筒体的第三坡口与法兰盘之间施焊、腹板上的第四坡口与圆筒体的外侧之间、面板的第一坡口与法兰盘的外侧之间的施焊以及腹板上的第二坡口与面板及法兰盘之间的施焊均为采用FCAW双面焊方式焊接;而对于扇形拼板之间的第五坡口的施焊以及圆筒体自身两侧的第六坡口的施焊均采用SAW焊接方式焊接。
对于圆筒体的第三坡口与法兰盘之间施焊、面板的第一坡口与法兰盘的外侧之间的施焊以及腹板上的第二坡口与面板及法兰盘之间的施焊,焊接参数选择为:
打底层:焊接电流:180~200A,焊接电压:26~30V,气体流量:15~20L/min;
填充层:焊接电流:200~230A,焊接电压:28~32V,气体流量:15~20L/min;
盖面层:焊接电流:200~230A,焊接电压:28~32V,气体流量:15~20L/min。
而对于腹板上的第四坡口与圆筒体的外侧之间的施焊,焊接参数选择为:
打底层:焊接电流:160~190A,焊接电压:25~39V,气体流量:15~20L/min;
填充层:焊接电流:180~200A,焊接电压:26~30V,气体流量:15~20L/min;
盖面层:焊接电流:180~220A,焊接电压:26~31V,气体流量:15~20L/min。
对于扇形拼板之间的第五坡口的施焊以及圆筒体自身两侧的第六坡口的施焊,焊接参数选择为:
打底层:焊接电流:640~660A,焊接电压:31~33V,焊接速度:290mm/min;
填充层:焊接电流:720~760A,焊接电压:32~34V,焊接速度:260mm/min;
盖面层:焊接电流:720~760A,焊接电压:32~34V,焊接速度:260mm/min;
通过对焊接参数的设定,防止焊缝出现热裂纹或未焊透等缺陷。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理,而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。