CN102416554B - 风电安装船桩腿的制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风电安装船桩腿的制作工艺，包括以下步骤：单个管节的制作；管节的内部安装加强角钢；制作第一至第十一管节；将第一至第四管节对接组成第一大分段，将第五至第七管节对接组成第二大分段，将第八至第十一管节对接组成第三大分段；三个大分段的四周插销孔覆板分段单独机加工；将三个大分段预合拢；划线装配插销孔覆板并做好标记；沿覆板插销孔在筒体上划线；卸掉插销孔覆板；仿形切割筒体上插销孔；覆板二次装配；焊接覆板；装焊内部防海水结构；焊后打磨；报QC检验。本发明采用分段制作，最终整体合拢的技术工艺，通过控制分段制作的制造精度，保证整体合拢的制造精度。

Description

风电安装船桩腿的制作工艺

技术领域

本发明涉及一种风电安装船桩腿的制作工艺。

背景技术

如今，国外风电发展着眼于深海风电，作业水深大约20-30米，风电安装平台尺寸大，平台重量大，大都采用六腿齿条、齿轮泵升降机构。在沿海基本无风电。国内目前没有一条适用于沿海滩涂风电安装的作业平台，仅有的坐底式的风电安装平台机动困难，受风浪影响大，依赖潮水，安装精度满足不了风电安装的需求。

沿海风电安装船所需4桩腿液压升降***，可解决沿海风电安装受风浪影响，平台到达风电安装的指定位置，使用液压升降***将平台升起、定位进行风电安装作业。风电安装分为打桩作业和风塔安装作业两个步骤。浮式风电安装平台安装风电设备的作业模式为：平台机动到指定位置，利用锚泊***对平台进行粗定位，开始风电安装作业。由于受海浪和潮水升降影响，打桩步骤定位很难控制，需要良好的海况才能作业。吊装步骤过程中对接风电塔筒、机舱和风叶效率很差，很难准确的定位对接，往往多次对接才能完成，导致安装一个完整的风塔需要几天到一周时间，满足不了风电安装的需求。而使用液压升降***的风电安装平台可以解决海浪和潮水的问题，装备了液压升降***的平台机动到位后，使用液压升降***将平台升起，平台离开水面，不受风浪和潮水影响，打桩和吊装作业可连续进行，一般安装一个风塔只需要两天左右，大大提高了作业效率，满足风电安装的需求，所以在制作桩腿时，需控制好桩腿圆度的精度及桩腿在分段制造中的制造精度。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种操作方便、省时省力、安全可靠的风电安装船桩腿的制作工艺。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种风电安装船桩腿的制作工艺，包括以下步骤：

A、单个管节的制作：

（1）、卷制前检验钢板的厚度、尺寸、对角线、平面度，划线，敲样冲眼，合格后方可进入下一道工序；

（2）、卷制前先用油压机在卷板机卷压不到的板端区域根据管节半径压弧，开出坡口；

（3）、管节卷制前要制作检测样板，检测样板内外靠模，样板长度应大于1/3圆周长；

（4）、管节在辊床上定位准确后进行辊制；

（5）、辊床上的压头及辊圆时加工面与样板间隙要求≤2.0mm；

（6）、端部压弯弧度的钢板送到卷板机进行管节卷制，钢板的对接错位控制在2mm以内，板缝两端用同材质同厚度的钢板作为引弧板固定，中间部分在外侧定位焊，即1/3坡口侧；

（7）、卷制结束的管节经检验合格后方可进行焊接，管节卷制纵缝对接采用埋弧自动焊：焊接前装好引弧板，并仔细检查坡口直线度、平面度、坡口角度和清洁度，要求单个管节直线度小于2mm，平面度小于2mm，对于V或X型坡口要求组合后夹角大于50°，坡口内部表面光滑平整呈金属光泽，检查合格后采用SAW自动焊，要求一面焊接完后进行背面清根，清根后仔细打磨满足上述要求后再进行SAW自动焊；

（8）、管节筒体拼缝焊接，焊接前预热温度为80-100°C；

（9）、UT检测合格后，回圆，直径公差±2mm，检验合格后方可流入下道工序；

B、管节的内部安装加强角钢：

（1）、内部加强角钢理论尺寸Φ3204，实际制作尺寸为Φ3200；

（2）、加强角钢的16mm法兰板先行拼板，然后装焊内部26*300加强圈，以及16mm的小筋板，要求最终加强角钢的外径48mm壁厚时Φ3200±2mm，42mm壁厚时Φ3210±2mm，检验合格后方可流入下道工序；

C、加强角钢装配：为了利用内部加强角钢的反变形作用，每个管节内部的加强角钢可先装配点焊，待两个管节拼接后再划线装焊；

D、桩腿由11个管节组成，分别为第一管节、第二管节、第三管节、第四管节、第五管节、第六管节、第七管节、第八管节、第九管节、第十管节和第十一管节；

F、将第一管节、第二管节、第三管节和第四管节对接组成第一大分段，将第五管节、第六管节和第七管节对接组成第二大分段，将第八管节、第九管节、第十管节和第十一管节对接组成第三大分段；

G、三个大分段的四周插销孔覆板分段单独机加工，机加工结束后，按零件图开坡口；

H、将三个大分段进行预合拢：

（1）、首先检验各个分段圆度、纵向尺寸偏差，合格后方可进行预合拢；

（2）、分段对接处使用同厚度同等级的马板连接，分段位置坡口较特殊，合拢处筒体对接形式，

（3）、首先将第二大分段和第三大分段进行预合拢，合拢处使用马板进行固定；

（4）、其次将上述步骤合拢形成的分段与第一大分段进行预合拢，合拢处使用马板进行固定；

（5）、预合拢之后检验整个桩腿部分的圆度，纵向尺寸偏差，合格后方可进行覆板装配；

I、划线装配步骤G中的所述插销孔覆板并做好标记：

（1）、在覆板上划4条十字交叉纵向基准线以及插销孔横向基准线；

（2）、从底部第一块覆板开始装配，按上述划线尺寸进行装配，特别注意覆板拼缝处左右两个插销孔纵向间距公差，装配检验要求插销孔纵向间距公差±1mm，10个孔累计误差5mm，横向间距公差±1.5mm,同一水平位置的四个插销孔上下偏差不大于1mm，插销孔中心对准桩腿圆心，左右与前后的中心线应互相垂直；

J、沿覆板插销孔在筒体上划线：

（1）、清理孔内筒体表面，要求表面平顺，光滑；

（2）、沿着覆板插销孔轮廓在筒体上划线，所划线必须垂直于筒体表面，线条必须清晰；

K、卸掉插销孔覆板：

（1）、在装配好的覆板上面做好标记，要求必须明确每块覆板的位置，端头朝向；

（2）、卸掉插销孔覆板，并摆放整齐，按组别进行摆放；

L、仿形切割筒体上插销孔：

（1）、切割第一个插销孔后检验尺寸后，方可继续切割；

（2）、覆板在合拢缝左右各100mm划线并切割，并点焊在附近筒体上，现场合拢时装焊；

M、覆板二次装配：

（1）、按做好的标记顺序将覆板依次装配到桩腿上后，检验合格进行焊接；

（2）、焊后打磨插销孔内部；

N、装焊内部防海水结构进桩腿内部焊接内部防海水结构，焊接前报QC检验，焊后打磨光滑；

O、预合拢报验，完工检验要求：检验整个桩腿直径Φ3300±2mm，椭圆度10mm，直线度任何桩腿长度12m范围内直线度误差不超过5mm，检验插销孔，报QC检验。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明采用分段制作，最终整体合拢的技术工艺，通过控制分段制作的制造精度，保证整体合拢的制造精度。可使最终制作出的桩腿制造精度要求为：整个桩腿直径Φ3300±2mm；椭圆度10mm；直线度任何桩腿长度12m范围内直线度误差不超过5mm。

具体实施方式：

    为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

本发明风电安装船桩腿的制作工艺的一种具体实施方式，包括以下步骤：

A、单个管节的制作，卷圆精度控制，达标±2mm：

（1）、卷制前检验钢板的厚度、尺寸、对角线、平面度，划线，敲样冲眼，合格后方可进入下一道工序；

（2）、卷制前先用油压机在卷板机卷压不到的板端区域根据管节半径压弧，开出坡口；

（3）、管节卷制前要制作检测样板，检测样板内外靠模，样板长度应大于1/3圆周长；

（4）、管节在辊床上定位准确后进行辊制；

（5）、辊床上的压头及辊圆时加工面与样板间隙要求≤2.0mm；

（6）、端部压弯弧度的钢板送到卷板机进行管节卷制，钢板的对接错位控制在2mm以内，板缝两端用同材质同厚度的钢板作为引弧板固定，中间部分在外侧定位焊，即1/3坡口侧；

（7）、卷制结束的管节经检验合格后方可进行焊接，管节卷制纵缝对接采用埋弧自动焊：焊接前装好引弧板，并仔细检查坡口直线度、平面度、坡口角度和清洁度，要求单个管节直线度小于2mm，平面度小于2mm，对于V或X型坡口要求组合后夹角大于50°，坡口内部表面光滑平整呈金属光泽，检查合格后采用SAW自动焊，要求一面焊接完后进行背面清根，清根后仔细打磨满足上述要求后再进行SAW自动焊；

（8）、管节筒体拼缝焊接，焊接前预热温度为80-100°C；

（9）、UT检测合格后，回圆，直径公差±2mm，检验合格后方可流入下道工序；

B、管节的内部安装加强角钢：

（1）、内部加强角钢理论尺寸Φ3204，实际制作尺寸为Φ3200；

（2）、加强角钢的16mm法兰板先行拼板，然后装焊内部26*300加强圈，以及16mm的小筋板，要求最终加强角钢的外径48mm壁厚时Φ3200±2mm，42mm壁厚时Φ3210±2mm，检验合格后方可流入下道工序；

C、加强角钢装配：为了利用内部加强角钢的反变形作用，每个管节内部的加强角钢可先装配点焊，待两个管节拼接后再划线装焊；

D、桩腿由11个管节组成，分别为第一管节、第二管节、第三管节、第四管节、第五管节、第六管节、第七管节、第八管节、第九管节、第十管节和第十一管节；

F、将第一管节、第二管节、第三管节和第四管节对接组成第一大分段，将第五管节、第六管节和第七管节对接组成第二大分段，将第八管节、第九管节、第十管节和第十一管节对接组成第三大分段；

G、三个大分段的四周插销孔覆板分段单独机加工，机加工结束后，按零件图开坡口；

H、将三个大分段进行预合拢：

（1）、首先检验各个分段圆度、纵向尺寸偏差，合格后方可进行预合拢；

（2）、分段对接处使用同厚度同等级的马板连接，分段位置坡口较特殊，合拢处筒体对接形式，

（3）、首先将第二大分段和第三大分段进行预合拢，合拢处使用马板进行固定；

（4）、其次将上述步骤合拢形成的分段与第一大分段进行预合拢，合拢处使用马板进行固定；

（5）、预合拢之后检验整个桩腿部分的圆度，纵向尺寸偏差，合格后方可进行覆板装配；

I、划线装配步骤G中的所述插销孔覆板并做好标记：

（1）、在覆板上划4条十字交叉纵向基准线以及插销孔横向基准线；

（2）、从底部第一块覆板开始装配，按上述划线尺寸进行装配，特别注意覆板拼缝处左右两个插销孔纵向间距公差，装配检验要求插销孔纵向间距公差±1mm，10个孔累计误差5mm，横向间距公差±1.5mm,同一水平位置的四个插销孔上下偏差不大于1mm，插销孔中心对准桩腿圆心，左右与前后的中心线应互相垂直；

J、沿覆板插销孔在筒体上划线：

（1）、清理孔内筒体表面，要求表面平顺，光滑；

（2）、沿着覆板插销孔轮廓在筒体上划线，所划线必须垂直于筒体表面，线条必须清晰；

K、卸掉插销孔覆板：

（1）、在装配好的覆板上面做好标记，要求必须明确每块覆板的位置，端头朝向；

（2）、卸掉插销孔覆板，并摆放整齐，按组别进行摆放；

L、仿形切割筒体上插销孔：

（1）、切割第一个插销孔后检验尺寸后，方可继续切割；

（2）、覆板在合拢缝左右各100mm划线并切割，并点焊在附近筒体上，现场合拢时装焊；

M、覆板二次装配：

（1）、按做好的标记顺序将覆板依次装配到桩腿上后，检验合格进行焊接；

（2）、焊后打磨插销孔内部；

N、装焊内部防海水结构进桩腿内部焊接内部防海水结构，焊接前报QC检验，焊后打磨光滑；

O、预合拢报验，完工检验要求：检验整个桩腿直径Φ3300±2mm，椭圆度10mm，直线度任何桩腿长度12m范围内直线度误差不超过5mm，检验插销孔，报QC检验。

桩腿的直径是3300mm，材质EH36，筒体厚度48mm，因此为保证桩腿总装后椭圆度达到10mm,桩腿直径3300mm±2mm,则必须保证卷圆精度。由于桩腿板厚及坡口加工不易，及二次加工热变形大，会引起回圆困难，因此卷圆用四星辊卷制，并调整压紧高度。测量周长控制±5mm以内来控制卷圆时的板材延伸率。卷圆检查：调整支撑杆，并制作圆周大于1/4 的样模检查圆度，圆度不够时，调节十字螺丝，使用外力调整圆度。焊接纵缝，但不盖面，确保焊缝不高出钢板平面，并做UT，确保焊缝质量。回圆：回圆后定位焊定位，并采用特殊运输治具搬运确保搬运途中不发生变形，要求直径控制在±2mm以内。焊接盖面，焊接冷却后二次测量做微调。

上述焊接100%用焊接十字架，SAW自动焊接，目的减少变形，提高质量。同时，为后续生产拼板后划出四角定位线及圆周90度、180度、270度等分线，确保单筒体同心度。

对接时100%采用滚轮架辅助对接，用设备保证精度；对筒体加撑补强度，固化单筒体精度，补强支撑设计时其中心点可贯通，利用激光经纬仪检测控制；环缝100%采用十字架加滚轮胎架焊接减少焊缝变形。

风电安装起重船有4根桩腿，筒体类结构，每个桩腿长度为L=58084mm,筒体直径D=3300mm.每根桩腿重量约为304.5吨，4根桩腿共1218吨。桩腿筒体辊圆板采用了48mm、42mm等级为CCSEH36的船板，四周插销孔覆板全部采用了48mm等级为CCSEH36的船板,中间角钢加强圈采用了L160*100*14 等级为CCSA36的角钢，内部环向加强隔板分别采用了16mm、26mm，等级为CCSAH36和CCSDH36，吊耳采用了32mm 等级为CCSDH36船板。内部防海水结构全部采用12mmCCSAH36的船板。

本发明采用分段制作，最终整体合拢的技术工艺，通过控制分段制作的制造精度，保证整体合拢的制造精度。可使最终制作出的桩腿制造精度要求为：整个桩腿直径Φ3300±2mm；椭圆度10mm；直线度任何桩腿长度12m范围内直线度误差不超过5mm。

Claims (1)

1.一种风电安装船桩腿的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：

A、单个管节的制作：

（1）、卷制前检验钢板的厚度、尺寸、对角线、平面度，划线，敲样冲眼，合格后方可进入下一道工序；

（2）、卷制前先用油压机在卷板机卷压不到的板端区域根据管节半径压弧，开出坡口；

（3）、管节卷制前要制作检测样板，检测样板内外靠模，样板长度应大于1/3圆周长；

（4）、管节在辊床上定位准确后进行辊制；

（5）、辊床上的压头及辊圆时加工面与样板间隙要求≤2.0mm；

（6）、端部压弯弧度的钢板送到卷板机进行管节卷制，钢板的对接错位控制在2mm以内，板缝两端用同材质同厚度的钢板作为引弧板固定，中间部分在外侧定位焊，即1/3坡口侧；

（7）、卷制结束的管节经检验合格后方可进行焊接，管节卷制纵缝对接采用埋弧自动焊：焊接前装好引弧板，并仔细检查坡口直线度、平面度、坡口角度和清洁度，要求单个管节直线度小于2mm，平面度小于2mm，对于V或X型坡口要求组合后夹角大于50°，坡口内部表面光滑平整呈金属光泽，检查合格后采用SAW自动焊，要求一面焊接完后进行背面清根，清根后仔细打磨满足上述要求后再进行SAW自动焊；

（8）、管节筒体拼缝焊接，焊接前预热温度为80-100°C；

（9）、UT检测合格后，回圆，直径公差±2mm，检验合格后方可流入下道工序；

B、管节的内部安装加强角钢：

（1）、内部加强角钢理论尺寸Φ3204，实际制作尺寸为Φ3200；

（2）、加强角钢的16mm法兰板先行拼板，然后装焊内部26*300加强圈，以及16mm的小筋板，要求最终加强角钢的外径48mm壁厚时Φ3200±2mm，42mm壁厚时Φ3210±2mm，检验合格后方可流入下道工序；

C、加强角钢装配：为了利用内部加强角钢的反变形作用，每个管节内部的加强角钢可先装配点焊，待两个管节拼接后再划线装焊；

D、桩腿由11个管节组成，分别为第一管节、第二管节、第三管节、第四管节、第五管节、第六管节、第七管节、第八管节、第九管节、第十管节和第十一管节；

F、将第一管节、第二管节、第三管节和第四管节对接组成第一大分段，将第五管节、第六管节和第七管节对接组成第二大分段，将第八管节、第九管节、第十管节和第十一管节对接组成第三大分段；

G、三个大分段的四周插销孔覆板分段单独机加工，机加工结束后，按零件图开坡口；

H、将三个大分段进行预合拢：

（1）、首先检验各个分段圆度、纵向尺寸偏差，合格后方可进行预合拢；

（2）、分段对接处使用同厚度同等级的马板连接，分段位置坡口较特殊，合拢处筒体对接形式，

（3）、首先将第二大分段和第三大分段进行预合拢，合拢处使用马板进行固定；

（4）、其次将上述步骤合拢形成的分段与第一大分段进行预合拢，合拢处使用马板进行固定；

（5）、预合拢之后检验整个桩腿部分的圆度，纵向尺寸偏差，合格后方可进行覆板装配；

I、划线装配步骤G中的所述插销孔覆板并做好标记：

（1）、在覆板上划4条十字交叉纵向基准线以及插销孔横向基准线；

（2）、从底部第一块覆板开始装配，按上述划线尺寸进行装配，特别注意覆板拼缝处左右两个插销孔纵向间距公差，装配检验要求插销孔纵向间距公差±1mm，10个孔累计误差5mm，横向间距公差±1.5mm,同一水平位置的四个插销孔上下偏差不大于1mm，插销孔中心对准桩腿圆心，左右与前后的中心线应互相垂直；

J、沿覆板插销孔在筒体上划线：

（1）、清理孔内筒体表面，要求表面平顺，光滑；

（2）、沿着覆板插销孔轮廓在筒体上划线，所划线必须垂直于筒体表面，线条必须清晰；

K、卸掉插销孔覆板：

（1）、在装配好的覆板上面做好标记，要求必须明确每块覆板的位置，端头朝向；

（2）、卸掉插销孔覆板，并摆放整齐，按组别进行摆放；

L、仿形切割筒体上插销孔：

（1）、切割第一个插销孔后检验尺寸后，方可继续切割；

（2）、覆板在合拢缝左右各100mm划线并切割，并点焊在附近筒体上，现场合拢时装焊；

M、覆板二次装配：

（1）、按做好的标记顺序将覆板依次装配到桩腿上后，检验合格进行焊接；

（2）、焊后打磨插销孔内部；

N、装焊内部防海水结构进桩腿内部焊接内部防海水结构，焊接前报QC检验，焊后打磨光滑；

O、预合拢报验，完工检验要求：检验整个桩腿直径Φ3300±2mm，椭圆度10mm，直线度任何桩腿长度12m范围内直线度误差不超过5mm，检验插销孔，报QC检验。