起重机论文门式起重机论文起重机吊装论文谈大型龙门起重机主梁段单元结构的制作工艺.doc

中文学术期刊联合征稿平台文发网：QQ：278123888论文发表联系方式qq：278121888起重机论文门式起重机论文起重机吊装论谈大型龙门起重机主梁段单元结构的制作工艺【摘要】本文介绍了大型龙门起重机主梁段单元结构的制作工艺、测量手段,段单元制作和组装过程中的注意事项等。【关键词】大型龙门起重机；结构；主梁段单元；制作工艺【中图分类号】TU278.1【文献标识码】B【文章编号】1727-5123(2010)03-042-031概述随着我国现代化建设的深入发展,造船业水平也得到了迅速提升。但与世界水平相比,我国要从海洋大国向海洋强国迈进,还需很长的路要走。为适应造船吊装工艺需要,大型龙门起重机是大型船舶建造不可缺少的装备,它的建造质量的优劣直接影响其使用性能。尤其是它的金属结构件的制造质量,对门机的安全使用起着至关重要的作用。海洋石油工程(青岛)有限公司投资兴建的,800吨龙门起重机由我公司承建,我们采取了许多措施,取得了很好的效果,尤其是其中三大结构件的制造质量,得到了业主和设计单位的高度评价。800吨185米龙门起重机的金属结构主要由主梁、刚性腿、柔性腿等三大结构件组成,主要采用低合金钢材料(Q345C)制造。三大结构件情况简单介绍如下:1.1主梁。主梁采用梯形双梁结构,总长为194924m,宽度为11960mm,单榀主梁上翼缘板宽为4660mm,下翼缘板宽为3000mm,梁高12m,总重2680t。为了利于减轻自重,翼缘板及腹板在长度和高度方向上采用不同厚度的钢板。主梁由多段标准段组成。1.2刚性腿。刚性腿采用柱形整体式箱形结构,最大截面为99569811mm,总重为512t。为减轻自重,板厚在高度方向按等强度的原则采用不同厚度的钢板设计。1.3柔性腿。柔性腿采用人字形圆管结构,由上接头、两根钢管和箱形下横梁组成,两根圆管与下横梁及上接头采用法兰联接。由于主梁段单元的制作工艺具有一定的代表性,对于门机其他结构件(如刚性腿等)的制造有重要的参考作用,本文针对此台门机三大结构件中的主梁标准段单元的制作过程,谈谈段单元的制造工艺和质量控制等问题,希望能够对类似工程起到好的借鉴作用。2技术准备2.1焊接工艺评定。焊接工艺评定是编制焊接工艺的依据,应在钢箱梁制造开工前完成。评定试验用的母材应与产品一致,尽可能选用C.S.P含量上限制备试板。试板焊接时,要考虑坡口根部间隙、环境和约束等极限状态,以使评定结果具有广泛的适用性。焊缝力学性能等方面和母材匹配。焊缝的冲击韧性指标原则上与母材相等,按GB/T15911994标准执行。根据本台门机设计图纸和龙门吊制造验收规则的规定,编写焊接工艺评定任务书,呈报监理工程师审批。根据批准的焊接工艺评定任务书,模拟实际施工条件,逐项进行焊接工艺评定试验。针对本台门机钢箱梁的接头形式,初步拟订焊接工艺评定方案。焊接工艺评定试验提供最终报告,经监理工程师审查、批准生效,并在生产中跟踪、检查、补充和完善施工工艺。如生产过程中某焊接工艺产生质量不稳定或低于质量要求时应立即终止使用。试验报告按规定程序批准后,根据焊接工艺评定试验报告编写各种接头的焊接工艺指导书。焊接工艺指导书经监理工程师批准后,根据焊接工艺指导书的内容组织施工。2.2工艺文件的编制。按照设计文件和钢结构制作要求,编制龙门吊制造验收规则作为内控标准来指导和控制龙门吊制造全过程,对制造验收规范进行分解细化。编制各个工序的工艺文件,用于指导生产,控制施工质量。2.3技术培训。对参于龙门吊制造的管理、技术人员和工人进行上岗前全员技术培训、中文学术期刊联合征稿平台文发网：QQ：278123888论文发表联系方式qq：278121888质量意识教育、技术交底和应知应会教育,对于主要工种:如焊工、涂装工、组装工、划线工、检查工等进行特殊培训和考核,实行持证上岗。其中电焊工按焊接方法、焊接位置分别考试,合格人员发给合格证书,不得超越证书范围作业。3制造工艺3.1总体方案。根据本龙门吊的结构特点,拟采用造桥工艺来制作龙门吊的立体分段,立体分段的平面板单元首先在加工厂制作好,然后在拼装场地进行整体立体分段拼装,并完成所有主梁节段的预拼及起拱,节段之间的环焊缝在吊装现场完成。本台门机主梁由36个分段组成,为双梁结构,单边17个分段,其中标准段34个分段,非标段2个,主梁制作时,采用整体预拼起拱的方式进行,主梁梁段布置图如图1所示:图1主梁梁段布置图3.2梁段整体拼装工艺。3.2.1总拼胎架搭设。主体分段竖向尺寸大,对施工带来诸多不便,本方案采用卧造法。用外胎架进行侧面板的定位然后以隔板为内胎进行其它几个面的面板定位。胎架平面为斜切面,其斜度与腹板形状匹配。卧装胎架搭设时要确保胎架有足够的刚性,防止箱梁在拼装时变形,胎架搭设时17个梁段的胎架整体搭设,典型分段的胎架断面示意图如图2所示:图2胎架断面示意图3.2.2主梁内侧面及外侧面划分。考虑到主梁为双梁对称结构,采用侧面板朝下的卧装方式,所有板片对接缝为单V型坡口(反面贴陶瓷衬垫,单面焊双面成型),其中贴陶瓷衬垫侧成型相对较差,因此从工艺及造型上要求所有贴陶瓷衬垫侧在主体拼装成型后不能外露,因此将龙门吊主梁分成内侧面和外侧面,其中内侧面作为拼装时的底板,外侧面作为拼装时的顶板结构,确保外侧面对接缝外观成型美观。3.2.3板单元两拼。为了提高拼装效率,部分板单元在主箱梁组拼前在线下进行两拼,两拼的范围涉及顶板,为减少焊接变形和火焰修整量,保证板块平面度,应在拼接焊缝焊接前预置反变形,同时使用预留焊接收缩量的样板控制焊缝两侧相邻球扁钢的中心距。3.2.4组装侧面板。首先在胎架上按照主梁的理论起拱值测量放出底板的边界线,然后以底板的边界线为基准定出侧面板的理论位置线,按此位置线进行首块侧面板的精确定位。固定后依次对称组焊其它侧板单元,组装时应按设计宽度精确预留焊接收缩量。3.2.5组装T型钢。下侧面板焊接检验结束后,在侧面板上测量放出T型钢的定位线,然后组焊T型钢。3.2.6组装横隔板。横隔板支撑整体制造,安装就位后用花栏螺丝来调整横隔板的垂直度。3.2.7组装顶底板。隔板组对后开始焊接,同时顶底板可以同步就位,就位要点是确保顶底板和地面铅垂。3.2.8封外侧面板。顶底板装配焊接结束后,安装外侧面板,安装就位后,需要加设临时支撑。安装完成外侧面板后,依次安装其他外侧面板直至结束。从而完成整个梁段的组拼。3.2.9胎架横向反变形控制。通过合理的焊接顺序来控制焊接变形,在胎架上不再做反变形设置,具体焊接顺序按下图试行,首制段结束后根据实际情况再作调整。图3焊接顺序图3.2.10拼装焊接注意事项。梁段焊接顺序:为保证梁段的外形和几何尺寸,防止产生过大的内应力,梁段的焊接应分步进行,并遵循先内后外、先下后上、由中心向两边的施焊原则。优先选用CO2气保焊方法,同时尽量采用陶质衬垫单面焊双面成型的焊接工艺。组装顶板时,必须精确预留横隔板焊接收缩量,控制箱体高度。在焊接临时马板或工艺辅助件时,应避免对母材产生咬边及弧坑。拆除时,不允许锤击拆除,应在距母材13mm处用气割切除,不得中文学术期刊联合征稿平台文发网：QQ：278123888论文发表联系方式qq：278121888伤及母材,切除后用砂轮将焊趾处打磨平整。板单元及零部件必须经过全面检验合格并经监理工程师批准后方可参与梁段组装,构成各梁段的板单元及零部件应编号并记录清楚其所在的部位。梁段制造的各阶段报验单应提交监理工程师审核认可。3.2.11预拼装。预拼装方法:梁段组装时需要进行整体预拼(不少于4节),预拼结束经监理签字认可后方可脱胎进入下一道工序,脱胎后预留一段转入下一轮预拼,确保整个梁段预拼完整性。预拼装检查。每轮钢箱梁整体组焊完成后直接在胎架上进行预拼装和重点检查:主梁的起拱线形、扭曲,节段间端口匹配情况等。根据工艺要求,梁段预拼前应处于自由状态。主梁总体线形尺寸检查。a.线形检查:通过测量主梁底板节段接口处的理论坐标来检查主梁的起拱线形,主梁的旁弯主要通过在侧面板取一系列特征点测量其标高来检查,如下图所示:b.梁段扭曲检查:是通过检查各梁段两端横隔板处的左右标高值,判断各梁段的水平状态及扭曲情况。c.内外侧面板的标高检查。根据理论值调整其标高。预拼装检查测量要求。a.各梁段的标高、长度等重要尺寸的测量,应避免日照影响,并记录环境温度。b.测量用的钢带或标准尺在使用前应与被检测工件同条件存放,使二者温度一致,并定期送计量检测部门检定。c.测量用水准仪,经伟仪,仪表等一切量具均需经二级计量机构检定。使用前应校准,并按要求使用。d.操作人员应经专门培训,持证上岗,并实行定人定仪器操作。3.3起拱工艺。3.3.1起拱高度理论计算。主箱梁在制作过程中,考虑到钢梁结构自重及负重时会有一定的下挠,因此在节段预拼装时需要按照一定曲线进行预拱,以确保结构使用时能够达到理想的设计状态。根据设计要求,主梁起拱高度按图5所示公式进行计算:根据图示计算公式(考虑结构自重下挠),可以计算出每个分段上弦在转折处相对于理论直线的预拱高程为:图5主梁上拱度计算示意图3.3.2起拱方法。在对主梁分段近似采用斜直线制作,总组胎架墩采用折线梁拱。具体做法为:首先以主梁的下弦面理论直线为基准线,绘出基准线及分段线的位置,然后根据高程确定出起拱折线,在确定出预起拱折线后,在主梁起始位置及钢梁两两相接的位置安装曲线成型限制挡块,限制挡块制作时在保证成型曲线的同时还需要保证上弦面板的垂直度。因此此限制挡块需要精确定位,并定期测量和调整,确保线型准确、垂直度可靠。3.3.3主梁起拱线型长度调整方案。主梁在拼装起拱后其线型由原先的直线变成折线结构,两两梁段之间的连接面由原先的直口变为斜口,预起拱前后接口的变化如图6所示:图6起拱前后两两梁段之间的连接经过对上图分析可知在主梁起拱以后,两两梁段之间会出现上弦长度增加,增加长度L只和两两梁段之间的折角有关,通过整体放样后可知,起拱后主梁的上弦的弦长和理论直线的长度发生变化,其中上弦在185m全长范围内总长变化为288