法蘭平面機加工的時機選擇

羅壘 萬超 王善鈺 周學志 李希賢

摘? ? 要：在大型吊機安裝過程中，吊機法蘭平面度會發生變化。常規做法是在吊機底座組件吊船裝配焊接完成后，對吊機法蘭平面進行機加工，以保證吊機法蘭平面度符合設計要求。本文敘述了將吊機法蘭平面機加工時機選擇在吊機底座組件吊船裝配焊接前進行的試驗方法和過程。試驗結果表明，在采用有效控制變形的吊裝方案和焊接工藝條件下施工，吊機底座組件吊船裝配焊接后，吊機法蘭平面度變化很小，可以滿足設計圖紙要求，為后續安裝回轉平臺節省了時間，縮短了吊機安裝周期及避免了高空作業帶來的安全風險，給船廠帶來良好的經濟效益。

關鍵詞：平面度;機加工;焊接;吊裝;變形控制

中圖分類號：U664.4? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： In the installation process of large crane， the flatness of crane flange will change. The conventional practice is to machine the crane flange plane after the assembly and welding of the crane base assembly， so as to ensure that the flatness of the crane flange meets the requirements of the design drawing. This paper describes the test method and process of crane flange plane machining before crane base assembly and welding. The test results show that， under the conditions of lifting scheme and welding technology with effective deformation control， the flatness of the crane flange changes very little after the assembly and welding of the crane base assembly， which can meet the requirements of the design drawing. It saves time for the subsequent installation of the rotary platform， shortens the installation cycle of the crane and avoids the safety risks brought by aloft work， thus bringing good economic benefits to the shipyard.

Key words： Flatness; Machining; Welding; Hoisting ;Deformation control

1? ? ?前言

在多功能船舶及各類平臺的總體設計中，配備大型吊機已趨于常態化。一般大型吊機由吊機底座、吊機法蘭（自帶筒體）、回轉平臺、三角架、吊臂等組成。其中，吊機底座為天圓地方形狀，屬船廠自制件，其余屬外購件。

法蘭的平面度是一項非常重要的技術指標，它將直接影響兩片連接法蘭平面之間的貼合程度及預緊狀態。如何控制吊機法蘭的平面度不超差，是吊機安裝過程中的重點。常規做法是先將吊機底座和吊機法蘭在船下裝配焊接成組件（以下簡稱吊機底座組件），然后將吊機底座組件吊船裝配焊接，最后對吊機法蘭平面進行機加工。由于在船上對吊機法蘭平面進行機加工屬高空作業，存在安全風險，而且機加工時間較長，影響吊機安裝周期。為此，我們通過試驗驗證，選擇吊機底座組件在船下裝配焊接完成后，對吊機法蘭平面進行機加工的可行性。

2? ? 試驗方法

本次試驗在某型平臺的350 t起重式吊機安裝過程中進行。該吊機法蘭設計尺寸為：法蘭自帶筒體外徑7 590 mm、理論厚度110 mm、外徑7 910 mm、內徑7470 mm、連接螺栓孔中心所在圓直徑7 760 mm，連接螺栓150*M60 mm均布。設計圖紙對吊機法蘭平面度的要求為1.5 mm，如圖1所示。

我們在以下五個節點，對吊機法蘭平面度進行測量：

（1）吊機法蘭到貨后;

（2）吊機底座組件裝配完成后;

（3）吊機底座組件焊接完成后;

（4）吊機底座組件吊船裝配完成后;

（5）吊機底座組件船上焊接完成后。

對各個節點的平面度數值及變化趨勢進行分析，以確定選擇在吊機底座組件焊接完成后對吊機法蘭平面進行機加工的可行性。

3? ? 試驗結果與分析

3.1? 吊機法蘭到貨后

經專題會議討論決定：廠家交貨時吊機法蘭平面度應不大于1.5 mm;考慮到轉運及吊裝變形，法蘭厚度保留6～10 mm余量供二次加工。

吊機法蘭到貨前，在選定的放置場地布置可調節工裝支撐。工裝支撐共8個，按吊機法蘭筒體下口周長等分布置;并用全站儀測量支撐的平面度，通過調節支撐高度將支撐的平面度控制在2 mm內;吊機法蘭到貨后，通過船廠龍門吊將吊機法蘭放置在工裝支撐上。此時用激光測平儀測得的平面度為3.99 mm，這是因為雖然廠家將吊機法蘭平面度加工到1.5 mm以內，但由于多次起吊和轉運，使法蘭平面度偏差有較大的增加。

3.2? ?吊機底座組件裝配完成后

在選定的裝配場地布置可調節工裝支撐。工裝支撐共12個，按吊機底座下口周長等分布置;用全站儀測量支撐的平面度，通過調節支撐高度將支撐的平面度控制在2 mm內;吊機底座從船廠砂房出來后，注意調整轉運車方向，確保吊機底座的擺放方向與裝船后的方向一致;將吊機底座吊至工裝支撐上，靜置8小時后將吊機法蘭吊至吊機底座上方，按圖紙裝配要求與吊機底座組裝，并用焊接碼板定位好，此時用激光測平儀測得的平面度為3.38 mm。此時吊機法蘭的平面度偏差稍有減少，這是因為吊機法蘭吊裝至吊機底座上口后，支撐點增加，使平面度偏差減少。

3.3? 吊機底座組件焊接完成后

針對吊機法蘭自帶筒體材質為EH36、吊機底座材質為EH500，我們制定的焊接參數如表1所示：

在焊接過程中，應嚴格控制層間溫度、焊接電流、電壓以及焊接速度。焊前對焊接部位及周邊3倍板厚范圍預熱至120 ℃，層間溫度≥110 ℃;焊接由偶數名焊工同時對稱焊接，每段焊縫以600～1 000 mm劃分，采用分段退焊進行焊接;待焊接結束焊縫冷卻后，用激光測平儀測得吊機法蘭的平面度為5.42 mm。此時吊機法蘭平面度偏差增大，原因是焊接合攏縫距離吊機法蘭平面為1 335 mm，焊縫收縮對吊機法蘭平面度的影響較大;另外是由于合攏縫在焊接過程中沒有做到完全對稱，且焊接層間溫度沒有做到實時監測，從而導致吊機法蘭平面度偏差增大。

該吊機法蘭理論厚度110 mm，實際來貨120 mm，有10 mm加工余量，因此加工余量足夠;吊機法蘭平面度在吊機底座組件吊船裝配時及與船體焊接時均會發生變化，但由于吊機底座組件下部距離吊機法蘭平面7 906 mm，與船體焊接引起的法蘭平面度變化不大。綜上分析，我們認為控制吊裝變形是關鍵，只要吊裝變形控制得當，選擇在這時對吊機法蘭平面進行機加工是可行的。

根據吊裝工藝對吊裝作業重量進行核算：吊機底座組件總重量132.2 t、龍門吊的2#、3#吊鉤總重量63.7 t;四個吊碼對稱均布在內部環形加強板的上表面，能承受總重量160 t（不含龍門吊吊排重量）。吊碼布置在此位置，吊碼上方有一組吊機底座自帶的加強，受力作用在環形加強板上，對吊機法蘭平面度影響甚小。

利用吊機法蘭筒體自帶的一組加強安裝銑床，對法蘭平面進行加工?？紤]到后面還有吊機底座組件吊裝、裝配和焊接等工作，要求法蘭平面度加工到0.80 mm以內;加工完成后，通過在銑床上安裝百分表進行測量，測得平面度為0.75 mm，遠小于圖紙要求的1.5 mm;用卡尺測量法蘭厚度，最小厚度為115.52 mm，大于圖紙要求的110 mm。

吊機法蘭平面機加工完成后，原本筒體的加強不拆，在其下平面往下100 mm處增加一組加強支撐（支撐墊板與法蘭筒體不焊接），且吊機底座組件中下部和下部仍保留兩組分段臨時加強;加工完畢的吊機法蘭平面，在涂抹黃油后覆蓋三防布，防止灰塵、雨水侵蝕;后期安裝回轉平臺時，提前一小時完成三防布拆除和黃油清除工作。吊機底座組件吊裝用的吊碼及加強布置，如圖2所示。

3.4? ?吊機底座組件船上裝配完成后

使用900 t龍門吊對吊機底座組件進行吊裝。吊裝前核對吊機底座組件的安裝方向;吊機底座組件與船上固樁室頂部進行裝配定位，符合要求后施約束焊。約束焊焊縫長度不小于70 mm、間距以800～1 000 mm為宜。約束焊由偶數名焊工同時對稱焊接;裝配定位好后，用激光測平儀測量吊機法蘭平面度，共測量30個點，每間隔12°一個點。

測量數據表明，吊機底座組件吊船裝配后，吊機法蘭平面度比上述0.75 mm略有增加，但仍然可控。

3.5? ?吊機底座組件船上焊接完成后

吊機底座組件吊船裝配完成后，制定了以下控制變形的焊接工藝措施：每次對稱焊接600～1 000 mm焊縫后，對吊機法蘭面的平面度進行測量。如滿足要求，繼續完成剩余段的焊接和對吊機法蘭面的平面度進行測量;如不滿足要求，應立即停止焊接，由工藝人員研究制定對策。經多次測量結果，吊機法蘭面的平面度都在設計圖紙要求以內;待所有焊接結束且焊縫冷卻后，用激光測平儀測吊機法蘭平面度，共測30個點，每間隔12°一個點。

測量數據表明，吊機底座組件與船體焊接完成后，由于焊接熱收縮，吊機法蘭平面度有少量的增加，最終數值為1.16 mm，滿足設計圖紙要求。

4? ? 結論

試驗證明，在大型吊機安裝過程中，只要采用有效控制變形的工裝支撐、吊裝方案和焊接工藝施工，選擇在吊機底座組件在船下裝配焊接完成后，對吊機法蘭平面進行機加工是可行的?？梢詾楹罄m安裝回轉平臺節省時間，縮短吊機安裝周期和避免高空作業帶來的安全風險，給船廠帶來良好的經濟效益。此經驗值得其他船廠參考和借鑒。

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