海洋平臺分段吊裝方案探究

于同文王 鑫

（1．遼寧陸海石油裝備研究院有限公司，遼寧，盤錦，124010；2．長城鉆探工程有限公司，遼寧，盤錦，124010）

海洋平臺分段吊裝方案探究

于同文1王 鑫2

（1．遼寧陸海石油裝備研究院有限公司，遼寧，盤錦，124010；2．長城鉆探工程有限公司，遼寧，盤錦，124010）

船舶以及平臺等分段的吊裝工作，是整個船體建造過程中的一項重要內容，其效果不僅影響到分段翻身、吊運、合攏的速度和質量，還直接影響到現場施工人員和起重設備的安全。造船生產的不斷發展，也給吊裝工作帶來了新的問題，如新的大型起重設備的投入使用，導致分段尺度大型化，分段重量響應增加，船體這些尺度、重量、結構型式上的變化，也給吊裝工作帶來許多不利因素，因此本課題主要優化吊裝設計方案，合理篩選吊耳及布置位置，使分段的吊裝工作達到最優狀態。

平臺；分段；吊裝；工藝

背景介紹

現代船舶除了一些小船采用整體建造外，一些有條件的船廠基本上都采用分段建造工藝。為了使分段中的大部分焊縫處于俯焊位置，以改善施工條件，保證焊接質量，一般都采用反造工藝。對于一些線型比較復雜的首尾分段，為了簡化胎架，節省材料也往往反造。隨著預舾裝工藝的采用，并為縮短船臺周期，分段尺寸及重量愈來愈大，所以分段的吊裝和翻身成為船體建造中的一個重要工序。為保證分段﹑設備﹑人員的安全，對吊運翻身工藝應該考慮計算，以免分段發生嚴重變形和損壞，造成安全事故。

1 分段重量重心的計算

分段的重量重心位置是確定吊耳數量及焊接位置的主要依據。對于比較方正規則的分段可以根據經驗估計重心位置來布置吊耳。但對形狀復雜的分段是難以憑經驗估算的，尤其是對落地滾翻的分段必須通過計算來確定重量重心，以便布置吊耳。按照船舶設計中重量重心計算方法，對照分段結構圖逐項進行計算得到重量與重心坐標。

計算得到的重量應加上3%～5%的焊縫金屬重量，臨時加強結構重量以及構件余量的重量方可作為分段的起吊重量。

2 吊耳位置確定

對于落地翻身的分段，吊耳應布置在分段重心平面上，否則會使分段翻身困難或者產生危險。如吊耳布置在分段重心平面前，為了使分段繼續翻轉，必須使吊車前移產生一個水平分力。吊車前移時可能使分段加速翻轉造成很大的危險性。所以吊耳不宜布置在分段重心平面前。

吊耳布置在分段重心平面后，當分段逐漸翻轉到大于90°時，產生的力矩都促使分段翻轉，從而使分段產生沖擊加速度。為了吸收這一能量，鋼索張力必須迅速增長。此時鋼索容易被拉斷，所以是很危險的，因此吊耳不應該布置在分段重心平面后。吊耳位置在分段重心平面上，在分段整個翻轉過程中始終處于力的平衡狀態，故不會產生沖擊。因此正確的吊耳安裝位置應在分段的重心平面內。當吊耳不得不置于重心平面前時，應采取措施防止分段的滑移，當吊耳不得不置于重心平面后時，為防止翻倒和沖擊，應設置輔助拉索和絞車，使分段緩慢，穩定地翻轉，以確保安全。

3 吊耳結構與強度

吊耳應采用有良好可焊接的鋼板焊接而成。一般分為有肘板和無肘板兩種，無肘板的吊耳只需校核剪切強度，可不考慮其抗拉強度，有肘板的吊耳應該注意的是因吊耳承受的動負載。計算的安全系數應取5到10倍。

吊耳的強度，除考慮吊耳本身的材料﹑尺寸及有無損傷之外，還應考慮到焊接位置的強度。吊耳的眼孔應該使用鉆孔，或鏜孔。如果是氣割出來的孔眼，則應磨光以免損壞索具。吊耳孔周圍可加焊復板，以提高抗剪切的強度。吊耳安裝位置附近不應留有緩焊區，需全部焊好。另外根據需要，吊耳處船體部位的焊縫高度可以增大。單面焊或連續焊必須改成雙面滿焊，安裝吊耳處的船體結構強度，剛度不足時，應加肘板或扶墻材進行加強 如果分段重量大而安裝吊耳處的船殼板又較薄，除采用肘板等加強外，最好在吊耳處再增加腹板以增強。

吊耳位置應與分段重心對稱 保持吊耳負荷的均衡，使分段吊運平穩。水平起吊分段時，吊耳安裝方向要沿分段對角線布置，并以分段的重心為起點，按等距離成放射狀布置，垂直起吊艙壁等分段時，吊耳的安裝方向與鋼索作用線相一致，以免產生扭矩。確定吊耳位置時，應注意鋼索的長度與夾角a，這與分段的尺度大小，吊車的有效起吊高度有關。一般應使鋼索夾角小于90°,最大也不應超過120°。

4 兩種吊耳的使用及安裝

對于一個建造船長在110米以內的中小型船舶來說， 船臺合攏一般采用總段和平面分段合攏法，每個總段的重量大多在60噸到80噸之間，吊運翻身每個分段用4只吊耳，原來使用一次性的吊耳，材料和人工消耗都較大，經過多年的實踐，我們設計采用了一種能夠多次重復使用的吊耳。

底部是一個匣形座子，在底座上焊接環板與肘板，匣形底座與船體分段焊接，底座高度為120-150MM，每個吊耳可承受負荷25噸，每次分段吊運翻身完畢后，將吊耳從分段上割下，對底座進行休整后即可多次使用。視底座高度而異，一般可反復使用10次左右。

在船舶批量建造情況下，建造分段數量大，需使用吊環數量也很多，輔助工作量也就大了，另外焊接型吊耳底座經多次修割焊接，由于受熱影響區影響，底座的機械性能，強度﹑韌性等都會有所改變。為此我們研究設計出一種與分段螺栓聯接的吊耳。與其焊接吊耳不同點是底座上有四個螺栓孔，通過這4個螺栓將分段與吊耳連接。這種吊耳的拆裝工藝比較簡單，只是在分段吊運后須將分段上的螺栓孔用墊板進行塞焊，并磨光塞焊焊縫。我們對焊接型與螺栓聯接型進行了核算比較，按照全年造船10艘，焊接型吊耳反復使用10次計算，比較結果，螺栓聯接吊耳的成本僅為焊接吊耳的36.3%。

螺栓聯接吊耳的螺栓為M27時，每個吊耳承受起重負荷為15噸。需要注意的是螺栓孔直徑應按樣板切割，螺栓應用光制螺栓，表面不能有裂紋等缺陷，螺栓螺母必須擰緊，螺栓與孔的間隙不大于2MM，以防止螺栓在起吊過程中斷裂。

吊耳在安裝階段，應保證吊耳底座與船體鋼板貼合。對安裝在分段曲面上的吊耳，底座板也應和船體外板良好吻合。應控制吊耳重復使用次數，吊耳被修割后若有關尺寸小于規定尺寸，應降級使用。吊耳安裝時應確保安裝位置和方向的正確性，并按設計要求對分段進行局部或整體加強，對于重大分段的關鍵性吊耳，建議對吊耳安裝部位的船體板材進行無損探傷，確保材質無夾層缺陷。

5 上層建筑分段吊運翻身時使用的大梁

在建造船舶時，有大量的上層建筑分段需要吊運翻身。由于這些分段尺寸較大，板厚較薄，結構較弱，因此吊運翻身要進行臨時加強，一般用兩根30號槽鋼置于分段兩端，用肘板與甲板﹑圍壁等連接起來。由于甲板的梁拱較長，所以這些肘板尺寸都較大，另外，槽鋼從左到右穿過，在沒有窗戶的地方還需要把圍壁開洞穿過。這樣安裝，拆除工作量很大，另外翻身后拆除時需要吊車配合，危險性也較大。針對上述缺點，我們需要設計一種新結構的吊運翻身梁。要求在鋪分段胎架時，把改梁安裝在預定的位置上，甲板被吊上胎架時即可用連接肘板，把大梁與甲板連接起來。連接肘板與大梁用螺栓連接，甲板用電焊焊接。這樣在拆除時，僅拆除這些肘板，而大梁結構不變，可以達到反復使用的目的。這種大梁也可反復使用，因此鋼材大大節省，又因此梁跟甲板梁拱線型一致，保證了在翻身過程中分段梁拱不會變形，提高了建造質量。由于此大梁與甲板正面連接，翻身后整個大梁在甲板之上，拆卸這大梁時為操作者提供了良好的工作環境。確保了人身安全。

結語

通過對船體分段吊裝方案的優化設計，避免分段翻身過程中的分段的重心穩定性失衡，以及分段吊裝過程中的整體變形，并采用局部加強方案，使吊裝方案更加安全可靠，提高了吊裝的質量和速度，并為公司大大節省了人力﹑物力﹑財力。

[1]陳宏，李春祥．船體分段吊裝設計規程[S]．

[2]王勛，楊平．船體吊裝工藝設計[J]．船舶論壇．

[3]袁紅莉，蔡振雄，陳章蘭，53000噸散貨船上層建筑整體吊裝工藝設計[J]．船舶工程，2009,31（2）1-4．

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