铺管船月池托管架圆弧轨道结构制作与安装

周道顺

（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）

0 引言

深水铺管船，J型铺管系统主要设备包括塔架本体、倾转系统、托管架及轨道等主要设备。托管架轨道结构从钢材到轨道机构是一个长周期而又复杂的过程，需要经历许多工艺工序环节——板材下料、组装与焊接、加工与工装安装、绞点板安装、轨道吊装等制作安装，只有做好每一个环节，才能交付合格的产品，保证系统安全正常运行[1]。

1 托管架圆弧轨道制作加工

1.1 圆弧轨道，绞点板车间下料

轨道板车间的下料是无余量的，腹板根本留50 mm余量。塔架支撑绞点板开孔D500，设计要求D910，单边有205 mm余量。塔架顶推绞点板厚度100 mm，下料120 mm，有20 mm余量，开孔D400，设计要求D500，单边有50 mm余量。

下料后的材料用手锤适当敲击，振动约30 min，使残余变形释放。敲击后的材料火攻矫正进行整平。报内检（+/-2 mm）。

1.2 轨道制作工序及注意事项

1）使用强结构制作胎架，建议施工100 mm厚的钢板制作基础胎架；2）基础胎架找平，如厚板表面平整度不满足要求，需要在基础胎架上再增加小胎架，找平；3）胎架上画圆弧面板的划线，线画好后要精度测量；4）划线满足要求后，将面板按划线进行拼接，使用卡板码住，面板拼接前卡板与面板直接需要使用楔块震实；5）焊前精度报验，如无问题进行单面焊接，注意控制焊接变形；6）单侧焊接完，进行翻身，消应力，进行另外一侧焊接；7）面板拼接完，安装腹部，为确保角度，腹部需要加支撑固定；8）焊前报验，如无问题进行焊接（焊接顺序参照制作工艺），注意控制焊接变形；9）整体拼接制作完成，定位插销孔，用钢圆规划大一点的检测孔，待加工孔检测使用；10）焊后轨道精度检测，面板的垂直度，宽度的精度测量好，作为面板是否需要机加工的依据；11）如面板需要机加工，确定机加工量，对应的不锈钢确定厚度；12）机加工开插销孔（如面板需要机加工就一起加工）；13）不锈钢安装，安装时制作卡板工装，卡板脚避开不锈钢的安装位置；14）不锈钢一边调整，一边点焊，结束后测量，如没问题再满焊；15）单侧2个轨道固定好，工装固定；16）月池纵壁进行划线，测量板厚偏差，按实际值修割轨道腹部的余量；17）单侧轨道整体吊装，安装到月池壁上，待两侧的轨道间距满足要求时再焊接。

1.3 制作轨道结构

1）组装定位。按图尺寸定位圆弧轨道，确保圆弧内口半径公差±5 m，定位后用码板点焊固定。

2）焊接。定位结束后开始烧焊，焊接节点和焊接顺序如图1所示。

焊接顺序具体注意事项如下：

①施工时采用左右对称焊，根部留2 mm间隙，以防止较大变形；②采用多道退焊的顺序如图1所示，先按图示焊接序号进行间断焊及整条焊缝的焊接。③经三道焊后，进行回火，清渣、清氧化皮；④回火后，经三道焊后，须进行焊接变化的检测；⑤根据检测焊接变形值进行调整多道焊的顺序；⑥每一侧角焊缝经三道焊后，进行反身焊接按另一侧的角焊缝，并重复⑤的步骤；⑦多道退焊的每道焊路施焊前均对前一道焊路进行打磨清洁，不允许有夹渣、裂纹等危害性缺陷；⑧每天第一次施焊前必须对焊路进行预热处理；⑨焊缝的盖面施焊后，须对焊路进行退热处理，对4条角焊缝同时加热，然后用2层石棉布包裹保温直至冷却到常温；⑩对所有接焊缝进行超声波探伤，探伤要求按船级社规范要求进行；探伤不合格（个别1、2个）的返工，注意返工的施焊前预热及焊后局部退火；否则，退火要求按步骤⑨进行。

图1 圆弧轨道结构图及焊接节点和焊接顺序图

圆弧轨道焊接完毕后，经火工调正、探伤，经检验满足要求后，才能安装到月池侧壁上。检验点包括（内控数据）：轨道面板圆度（不大于2 mm）；内侧腹板垂直度（直角尺+塞尺检查间隙不大于0.5 mm）。

1.4 轨道机加工前注意事项及反变形工装安装

轨道机加工前所有的加强工装需拆除，呈自由状态，目的是为释放轨道应力；轨道机加工后、下胎前，增加轨道反变形工装。此工装待轨道安装第一道焊接结束后方可拆除。

2 塔架支撑绞点板及托管架圆弧轨道上船现场定位装焊

圆弧轨道结构安装条件：安装前月池及绞点周围的结构需焊接和报验结束。

2.1 现场装配工装的制作

铺管塔架支撑绞点板与月池圆弧轨道都在主船体尾部区域，可以在主船体尾部区域分段合拢完毕后进行装焊。铺管塔架支撑绞点板安装时，用L100×10角钢做支撑，将两块绞点板连接成一对，保证其刚度，减少绞点板与船体的焊接变形。

2.2 塔架支撑绞点板的焊接

圆弧轨道焊接完测量圆弧的中心及半径，根据实测的结果，确认支撑绞点板的位置是否需要微调，然后进行支撑绞点板的焊接，焊接顺序为：

1）支撑绞点板与下面连接板的拼接缝；2）主甲板与支撑绞点板的角接焊缝；3）甲板以下加强结构与支撑绞点板的角接焊缝；4）支撑绞点板的附属结构的装焊。

图2 塔架支撑绞点板的焊接顺序

支撑绞点板定位点焊完毕测量绞点板开孔圆心为圆弧轨道安装定位做依据。焊接方法采用多道退焊的顺序，防止变形。

2.3 塔架顶推绞点板的装焊与加工

因塔架顶推绞点板在主船体首部区域，所以需要待主船体合拢结束后，根据实测塔架支撑绞点板开孔圆心的位置定位顶推绞点板的位置，装焊工艺和支撑绞点板的装焊工艺一样。

绞点板的机加工：顶推绞点板板厚机加工。顶推绞点板位置精度要求如下：因绞点板在FR44位置左右各一组绞点板，左右2组绞点板的精度要求±2 mm，同一组绞点板间隙要求±1 mm，所以机加工顺序先保证15300±2 mm和距中心7650±1 mm，然后再加工每组绞点板直接要求的500±1 mm，最后修掉多余的板厚。

绞点板中心圆孔镗孔机加工。先测量并标出理论中心，调整镗杆中心，进行镗孔。

2.4 划线与轨道余量修割

划线步骤：

1）找准塔架支撑绞点板耳板圆孔中心点，焊临时板做孔中心标记。(塔架支撑绞点孔中心位置，4个支撑绞点中心位置相同，同轴同心)。

2）利用划线工装以绞点中心为基准划线，同时作半径为R12965、R19060的轨道检验线（划线前打磨导轨处的油漆，以便后续安装焊接）。

3）以支撑绞点中心为基准，作月池水平基准线的垂线，绞点中心向下12742 mm处，往艏部3040.7 mm处作垂线的平行线，以上数据可找出第1个螺栓孔位置。

划线完成后，根据划线位置分别从2个轨道艏端点开始以1000 mm为1个测量点测量月池内壁平整度，现场根据测量数据确定轨道腹板余量修割数值进行修割，修割完复测轨道的数据与初始状态的偏差值。腹板与月池壁需留6～8 mm间隙，提前烧焊10 mm衬垫。以便于月池壁板全焊透，所有焊接需满足WPS要求，满足焊接规范要求。

2.5 圆弧轨道上船安装

轨道吊装与定位。定位时应以上导轨的艏第1个螺栓孔为基准点，导轨艏艉端点为辅助基准点定位依据。

图3 导轨腹板端点数据图

上轨道根据R12965检验线往下595 mm找定位块的位置安装定位块。下轨道定位块位置为R19060检验线往下415 mm。定位块安装好后精控复测，未安装到位的需要进行调整。

确定上轨道艏第1个轴销孔基准点后进行轨道吊装，艏端顶在月池前端壁，尾端用简易板点焊固定，吊装顺序为先下轨道，后上轨道。轨道吊装应严格按照《轨道分段吊装工艺图》要求步骤实施。对应月池壁板背面加强的位置，在衬垫上开槽安装敲入工装楔块，凡有背面加强处都密集布置楔块，间距1400 mm强构件处先布置，1400 mm之间最大300 mm布置楔块，5个底部定位块也敲入楔块利用楔块调整面板的垂直度及距中心距离。安装上缘工装件，每根导轨均分9个工装，位置参照定位块与月池壁板烧焊后，吊装松钩。

调整轨道数据及烧焊轨道面板上抗磨片表面距离月池中心线位置为4360 mm±2 mm，定位时，抗磨片表面与中心线定位在4360 mm-2 mm的位置。利用楔块调整轨道面板的垂直度与平行度。同步利用宽度尺利用2个导轨上表面在月池侧壁上的检验线，检查同时复测以下精度要求。

1）2个轨道上边缘的圆跳动≤5 mm。2）内侧腹板垂直度（直角尺+塞尺检查间隙≤0.5 mm）。

以上数据确定后，将楔块和轨道定位焊牢，以免后续被挤出，在每个楔块两边100 mm处进行定位焊接，焊完精控对数据进行复测。复测数据时，因保证在每天的同一时段，以免因温差大导致数据变化较大，如数据有差异，利用楔块继续进行调整。调整到位后进行第一道焊接，焊后仍然复测所有的数据并调整。第二道焊后继续复测所有的数据并调整，如此反复。所有批次的焊接均为2个腹板同时从中间往两边对称烧焊。

圆弧轨道定位焊接：按塔架支撑绞点板开孔中心定位圆弧轨道，使用角钢（或圆弧轨道的定位专门设计的定位卡板），将2根导轨相对位置控制，并进行报检，合格后对2根导轨同时进行安装定位，同时，根据理论中心线进行测量。圆弧轨道定位好，加角钢及马板予以固定，确保无误后进行对称焊接，控制变形。轨道装焊结束，两轨道的平行度±2 mm。从定位到焊接结束，精控全程跟踪监控。

最后整体焊接，焊接轨道顶部封板，随时测量并做好记录，直至完全符合数据标准。

3 结语

通过对托管架轨道结构的制作加工和上船安装方案的深入研究，以及对轨道制作工序与焊接要求、塔架绞点装焊、轨道结构上船吊装定位与焊接等工作详细分解，成功完成了托管架圆弧轨道制作与上船安装工作。此建造技术适用于后续铺管项目系统或其他类似类型圆弧轨道结构的建造，同时也提高了参与人员的技能水平。