一種組合浮箱制作工藝研究

李胤輝 張洪軍

摘 要：自身式海工平臺[1]作為近年海工市場開始國產化的產品，隨著國內在制自升式海工平臺數量的不斷增加。當前國內海工平臺的下水過程通常采用平臺滑移并配合半潛船的形式，受海工平臺項目周期的不確定性、深水碼頭及半潛船租期緊張、租賃費用較高等因素的制約，導致海工平臺建造成本波動較大。因此如何提高海工平臺下水的效率顯得尤為重要。筆者以某用于自升式平臺下水的組合浮箱項目為例，從裝配順序、焊接工藝等方面簡述組合浮箱的制作流程和注意事項。

關鍵詞：組合浮箱;裝配;焊接;海工平臺

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.047

0 概述

組合浮箱總體由一個下部平臺和十三個上部浮箱組成，總體尺寸長寬高：80米*40米*15.5米。下部平臺高度3米，長期放置于海床上，上部浮箱高度13.5米，可以依靠潛水泵調整浮箱內外水位差，實現浮箱在使用過程中的加載和漂浮。下部平臺是所有結構件中尺寸最大的一個，長度和寬度達到80米*40米，高度僅有3米。對于這樣大尺寸的非標結構件的制作，無論是制作工藝，還是吊裝轉運都是難題。在制作過程中需要嚴格控制結構件的制作精度，避免因尺寸誤差而導致的機構應力，減低結構件[2]的正常使用壽命。本文總結組合浮箱制作流程中的工藝優化、精度控制，進而提高組合浮箱的制作質量和制作進度，為大型非標件的提供參考。

1 材料預提數量控制

因組合浮箱不屬于常規產品，所選用的型鋼也非公司港口機械所用的常規型材，為了減低因材料預提數量不準確對建造成本或者建造周期造成影響，因此對材料的預提提出了很高的要求。但是受項目進度的限制，從收到設計草圖開始準備鋼材的預提，接近3000t的鋼材用量，為了保障材料預提數量的精準性，對每一個型材長度進行統計，并將型材的訂貨長度和焊接收縮余量考慮在內。

2 下部平臺制作工藝

因下部平臺結構寬度達到40m，超出了車間最大允許寬度。綜合考量車間的起吊能力和加工能力，將下平臺劃分為8個分段，在鋼構車間制作成型后，在1600t龍門吊下進行合攏。

2.1 下部平臺各分段建造流程

（1）下平面框架反作裝配焊接;焊接工字鋼上表面焊縫和里面焊縫;（2）下平面鋼板拼焊;因拼后面板尺寸40.5米*20.5米，不具備單面焊接后翻身的條件，采用陶瓷沉淀單面焊接雙面成型，同時采用埋弧焊提高焊接質量。因下平面鋼板只是用于增大下平臺與海床的接觸面積，對自身的強度和焊縫質量無特殊要求。（3） 將下平面框架翻身落位到鋼板上，焊接下平面框架剩余焊縫，以及框架與鋼板直接的角焊縫。（4） 裝焊縱向立面、橫向斜撐桿。為了防止分段合攏過程中因尺寸超差，導致整體下部平臺出現應力集中，要求各分段最外側立柱與上、下平面的角焊縫在合攏前僅電焊固定，待下部平臺完成合攏調整后進行焊接。（5）裝焊上表面橫向連接桿，對接焊縫采用陶瓷襯墊，單面焊接雙面成型，減少整體結構件的翻身次數。（6）單個分段4面成型焊接完成后轉運至砂房進行沖砂油漆。合攏口位置膠帶防護。（7）為了保障下平臺的整體尺寸，結合以往港口機械施工經驗，在型材及板材的下料的過程中，長度方向預留1‰的焊接收縮余量，寬度方向預留0.5‰的焊接收縮余量，同時為了保障合攏口的精度的精度要求，在每一個合攏口焊縫的位置，合攏前焊縫單側預留30mm的荒料。

2.2 下部平臺合攏主尺度及變形控制

（1）總長度控制采取在各個分段合攏縫所處的開檔中進行調整，單個合攏縫開檔尺寸控制在±15～20mm，來調整下部平臺總長。（2） 提高裝配質量。嚴格控制各分段的接縫間隙和結構件之間的間隙，避免由于過大的裝配間隙而增加焊接變形。（3）各分段在吊裝至合攏工位之前，應將各分段焊接工作做完，防止吊裝轉運過程中不必要的風險。并將分段變形矯正結束，以減少在合攏位置進行火工矯正的工作量。（4）采取必要的工藝措施，防止出現下部平臺中間下撓，在中部主結構位置增加剛性支撐，下部平臺與臺架之間再用活動馬板固定，使用機械的方式防止因焊接引起的變形。

3 上部浮箱制作工藝

上部浮箱由十三個相互獨立的浮箱結構組成，高度12.5米，長寬最大尺寸：29.7米*18米。單個浮箱結構分為上下三層，上層和中層總高度8.3米，四周與底部使用8mm厚度的鋼板圍繞成艙室結構，下層桁架結構不設置圍板。

上部浮箱高度可以在車間內整體制作，但是考慮到如果整體制作將需要架設12.5米高的腳手架，方可完成各個位置的焊接施工。腳手架架設高度越高，存在的施工風險就越大。綜合考慮腳手架搭設成本和施工便利，將每個上部浮箱分成上層箱體和下層桁架結構兩部分進行制作。

3.1 上部浮箱制作流程

（1）上層箱體下面板骨架拼接;（2）上層箱體下面板鋼板拼板。因浮箱結構依靠箱體內外的水位差，進而調整浮箱所受浮力實現浮箱的上浮和加載，故上層箱體所有板縫需要參照船體結構的要求，保證每個焊縫的密性。但是由于浮箱的上表面為開敞結構，無法通過艙室氣密試驗的方法檢測焊縫的密性。結合無損檢測成本和實效性分析，采用煤油滲透的方式檢測焊縫位置的水密性，即高效又經濟。（3）立裝圍壁結構，焊接角焊縫。因角焊縫結構面一側為工字鋼，人員焊接操作不便，采用貼裝陶瓷沉淀的形式，單面焊接雙面成型，48小時后對角焊縫進行煤油滲透試驗，檢查焊縫的密性。

4 結論

通過對結構件進行分段制作、分段制作中預留焊接收縮量及優化裝配焊接順序的方法，有效的控制了組合式浮箱大型結構件制作過程中較為常見的變形及扭曲等工藝問題，大大的提高的結構件的制作精度，縮短了項目的建造工期。

參考文獻：

[1]孫東昌，潘斌.海洋自升式移動平臺設計與研究[M].上海：上海交通大學出版社，2008.

[2]徐占發，吳金馳，許大江.鋼結構施工[M].華中科技大學出版社，2010.

[3]GB/T 11345-2013，焊縫無損檢測超聲檢測技術、檢測等級和評定[S].北京：中國標準出版社，2013.