TEKLA軟件在LNG項(xiàng)目模塊栓接結(jié)構(gòu)編號(hào)中的應(yīng)用

劉春磊，王 浩，孫耀濤，吳 軍，吳 捷

中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司，山東青島 266555

俄羅斯亞馬爾LNG 項(xiàng)目FWP5 包共有39 個(gè)棧橋管廊模塊，其結(jié)構(gòu)形式是栓接，即構(gòu)件之間是通過(guò)螺栓進(jìn)行連接的，構(gòu)件自身是由零件通過(guò)焊接而形成的[1]。該工程包結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)以構(gòu)件作為產(chǎn)品進(jìn)行散件交貨。

零件編號(hào)和構(gòu)件編號(hào)是所有構(gòu)件預(yù)制和交貨過(guò)程的施工管理基礎(chǔ)，也是材料追蹤的依據(jù)，因此，它是加工設(shè)計(jì)圖紙中非常重要的信息組成部分[2]。通常，不同的施工企業(yè)都有各自的編號(hào)方式，即使在同一企業(yè)，針對(duì)不同類(lèi)型的工程項(xiàng)目，編號(hào)方式也不盡相同。對(duì)于FWP5 包的39 個(gè)棧橋管廊模塊，構(gòu)件數(shù)量達(dá)16 000 多個(gè)，零件數(shù)量達(dá)112 000 多個(gè)，在鋼材切割下料、零件組對(duì)焊接和構(gòu)件成品檢驗(yàn)等過(guò)程中各工序相互交叉作業(yè)的情況下，為有序管理零件和構(gòu)件，并盡量減少標(biāo)記作業(yè)工作量，必須對(duì)零件和構(gòu)件賦予簡(jiǎn)單有效的編號(hào)。同時(shí)，結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)的加工設(shè)計(jì)是以Tekla Structures 軟件（簡(jiǎn)稱(chēng)TEKLA）為基礎(chǔ)開(kāi)展的，因此需要探究如何利用該軟件進(jìn)行自動(dòng)編號(hào)，從而減少手動(dòng)編號(hào)的工作量和錯(cuò)誤率。

1 栓接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

在常規(guī)海洋平臺(tái)上部組塊結(jié)構(gòu)中，梁柱連接以及主梁和次梁連接位置的連接板和加強(qiáng)筋板等的安裝主要在結(jié)構(gòu)整體組裝時(shí)進(jìn)行，因此，除了由鋼板焊接組成的PG 梁（焊接H 型鋼）和由鋼板卷制焊接而成的管立柱外，其他梁、柱和斜撐在結(jié)構(gòu)整體組裝前并沒(méi)有進(jìn)行焊接作業(yè)，只進(jìn)行相應(yīng)的切割下料，不需要進(jìn)行NDT 檢驗(yàn)，如圖1所示。雖然這類(lèi)梁、柱和斜撐在加工設(shè)計(jì)圖紙中可以與焊接的PG 梁和鋼管一樣作為構(gòu)件進(jìn)行處理，但當(dāng)尺寸和材質(zhì)相同時(shí)，在施工中可以相互換用，因此，不需要采用不相同的唯一構(gòu)件編號(hào)進(jìn)行區(qū)分，這與TEKLA 軟件中默認(rèn)的構(gòu)件編號(hào)自動(dòng)處理方式相符，如圖2所示。

圖1 未焊接連接板和加強(qiáng)筋板的梁、柱和斜撐

圖2 TEKLA 軟件中默認(rèn)的構(gòu)件編號(hào)方式

在FWP5 包棧橋管廊模塊的栓接結(jié)構(gòu)中，梁、柱和斜撐都焊有連接板或加強(qiáng)筋板，如圖3所示，都需要進(jìn)行焊接NDT 檢驗(yàn)。因此，即使當(dāng)尺寸和材質(zhì)相同時(shí)，每個(gè)桿件也應(yīng)采用不相同的唯一構(gòu)件編號(hào)[1-3]；對(duì)于連接板和加強(qiáng)筋板，當(dāng)尺寸和材質(zhì)相同時(shí)，應(yīng)采用相同的零件編號(hào)，以便減少施工中零件找尋的工作量。

圖3 焊有連接板和加強(qiáng)筋板的梁、柱和斜撐

2 零件和構(gòu)件編號(hào)探究

在TEKLA 軟件中，單個(gè)栓接構(gòu)件中有兩類(lèi)零件：一是主零件，一個(gè)構(gòu)件只有一個(gè)主零件，其他零件都焊接到主零件上；二是次零件，一個(gè)構(gòu)件可以有多個(gè)次零件焊接到主零件上。在FWP5 包建模中，首先搭建的是不含節(jié)點(diǎn)連接的結(jié)構(gòu)框架模型，即只包含H 型鋼、圓管、槽鋼、角鋼等細(xì)長(zhǎng)零件，不包含節(jié)點(diǎn)連接板和加強(qiáng)筋板，如圖4所示。因此，選擇這些細(xì)長(zhǎng)零件為主零件，連接板和加強(qiáng)筋板為次零件。

圖4 主零件結(jié)構(gòu)框架模型

綜合考慮FWP5 包模塊數(shù)量多、零件和構(gòu)件總量多、主次零件類(lèi)型和構(gòu)件NDT 檢驗(yàn)要求等因素，擬采用以下零件和構(gòu)件編號(hào)方式。

2.1 次零件編號(hào)

一個(gè)模塊所包含的連接板和加強(qiáng)筋板數(shù)量非常多，為避免因零件號(hào)太多而導(dǎo)致零件管理和取用復(fù)雜，規(guī)定相同尺寸和材質(zhì)的零件采用相同編號(hào)，同時(shí)還應(yīng)特別標(biāo)明某些零件在下料時(shí)需要預(yù)留焊接坡口，以避免遺漏坡口導(dǎo)致安裝返工。

（1）模塊編號(hào)-前綴P 接順序號(hào)。P 表示Piece，代表不需要開(kāi)焊接坡口的次零件，例如SPP306-P1。

（2）模塊編號(hào)-前綴PB 接順序號(hào)。PB 表示Piece Beveled，代表需要預(yù)留焊接坡口的次零件，以便在零件切割下料過(guò)程中，引起工人重視，避免焊接坡口漏開(kāi)，例如SPP306-PB1。

2.2 主零件編號(hào)

主零件是與構(gòu)件一一對(duì)應(yīng)的，為了減少施工過(guò)程中的標(biāo)記工作量，同時(shí)避免因構(gòu)件編號(hào)和主零件編號(hào)在主零件上雙重標(biāo)記而產(chǎn)生混淆，因此直接采用構(gòu)件編號(hào)作為主零件編號(hào)，省去額外的主零件編號(hào)。

2.3 構(gòu)件編號(hào)

構(gòu)件編號(hào)應(yīng)具有唯一性，同時(shí)為在施工中方便識(shí)別主零件規(guī)格，將構(gòu)件編號(hào)規(guī)定為：模塊編號(hào)-主零件截面規(guī)格-順序號(hào)，例如SPP306-45B2-1，以此明確構(gòu)件所在模塊并顯示主零件規(guī)格。

3 TEKLA中創(chuàng)建自動(dòng)編號(hào)

零件和構(gòu)件編號(hào)原則設(shè)定后，需要對(duì)每個(gè)零件和構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)，該過(guò)程可以選擇在加工設(shè)計(jì)圖紙中手動(dòng)編號(hào)、在TEKLA 軟件中手動(dòng)編號(hào)或自動(dòng)編號(hào)。考慮到FWP5 包中零件和構(gòu)件數(shù)量非常多，為有效減少編號(hào)操作工作量，采用TEKLA 軟件進(jìn)行自動(dòng)編號(hào)非常必要[4]。在TEKLA 軟件中，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的零件和構(gòu)件編號(hào)，需要對(duì)與編號(hào)相關(guān)的幾項(xiàng)功能進(jìn)行以下具體設(shè)置。

3.1 次零件編號(hào)

次零件編號(hào)主要利用TEKLA 軟件基本的常規(guī)設(shè)置來(lái)自動(dòng)生成，包含以下兩個(gè)步驟：

（1）在高級(jí)選項(xiàng)中，將“XS _ UNIQUE _NUMBERS”設(shè)置成“FALSE”，代表零件編號(hào)不是唯一性的（如圖5所示），從而使相同尺寸和材質(zhì)的零件自動(dòng)生成一個(gè)零件編號(hào)。

圖5 零件編號(hào)不唯一性設(shè)置

（2）在零件屬性對(duì)話框中，將零件前綴位置設(shè)成“P”，構(gòu)件前綴位置清空，從而實(shí)現(xiàn)次零件編號(hào)由P1 開(kāi)始，而其構(gòu)件編號(hào)則由主零件的構(gòu)件編號(hào)確定，如圖6所示。為便于零件下料管理，在次零件編號(hào)過(guò)程中，為盡量使相同板厚和材質(zhì)的次零件編號(hào)順序號(hào)連續(xù)，減少零件編號(hào)中的順序號(hào)在不同板厚和材質(zhì)的鋼板套料中多次穿插，從而避免混亂，應(yīng)基于板厚和材質(zhì)來(lái)分批分步修改編號(hào)設(shè)置，當(dāng)一個(gè)批次完成編號(hào)設(shè)置并運(yùn)行自動(dòng)編號(hào)后，再進(jìn)行下一個(gè)批次[5]。

3.2 主零件和構(gòu)件編號(hào)

在高級(jí)選項(xiàng)的編號(hào)設(shè)置中，將“XS_UNIQUE_ASSEMBLY_NUMBERS”項(xiàng)設(shè)為“TRUE”，如圖7所示，以便實(shí)現(xiàn)構(gòu)件編號(hào)的唯一性；而在主零件的對(duì)話框中，如果按照常規(guī)的操作對(duì)零件和構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)前綴設(shè)置（如圖8所示）當(dāng)運(yùn)行自動(dòng)編號(hào)后，則會(huì)出現(xiàn)主零件編號(hào)和構(gòu)件編號(hào)不一致的情況，同時(shí)主零件編號(hào)也不具有唯一性，如圖9所示。

圖6 次零件屬性對(duì)話框中編號(hào)前綴設(shè)置

圖7 構(gòu)件編號(hào)唯一性設(shè)置

圖8 主零件屬性對(duì)話框中編號(hào)前綴設(shè)置

圖9 主零件編號(hào)和構(gòu)件編號(hào)出現(xiàn)不一致

為了實(shí)現(xiàn)主零件和構(gòu)件自動(dòng)編號(hào)的一致性，以避免不一致性導(dǎo)致加工設(shè)計(jì)圖紙和施工管理中出現(xiàn)混亂，在高級(jí)菜單的編號(hào)中，采取在“XS_USE_ASSEMBLY_NUMBER_FOR”項(xiàng)中輸入“MAIN_PART”，代表用構(gòu)件編號(hào)來(lái)替代主零件編號(hào)，如圖10所示[6]。同時(shí)在主零件對(duì)話框中，將零件編號(hào)前綴清空，只設(shè)置構(gòu)件編號(hào)前綴（如圖11所示）這樣在運(yùn)行自動(dòng)編號(hào)后，實(shí)現(xiàn)主零件編號(hào)和構(gòu)件編號(hào)的一致，如圖12所示。

圖10 構(gòu)件編號(hào)替代主零件編號(hào)設(shè)置

圖11 主零件編號(hào)前綴清空設(shè)置

圖12 主零件編號(hào)和構(gòu)件編號(hào)實(shí)現(xiàn)一致性

除上述設(shè)置外，在構(gòu)件編號(hào)過(guò)程中，為使編號(hào)按照一定的坐標(biāo)方向依次連續(xù)進(jìn)行，需要在編號(hào)設(shè)計(jì)選項(xiàng)中，選擇設(shè)置構(gòu)件編號(hào)在X、Y 和Z 三個(gè)坐標(biāo)方向的編號(hào)次序（如圖13所示）從而實(shí)現(xiàn)構(gòu)件編號(hào)在空間位置中的連續(xù)性，以便于加工設(shè)計(jì)和施工管理。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)LNG 模塊栓接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，形成了適用的零件和構(gòu)件編號(hào)原則，并運(yùn)用TEKLA 軟件的各項(xiàng)編號(hào)功能進(jìn)行合理設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了零件和構(gòu)件的準(zhǔn)確自動(dòng)編號(hào)，大幅減少了手動(dòng)編號(hào)工作量，在一定程度上滿足了加工設(shè)計(jì)工作成本和周期的控制要求。該編號(hào)方法在亞馬爾LNG 項(xiàng)目FWP5 包中得到了成功的應(yīng)用，同時(shí)該編號(hào)方法也可為今后類(lèi)似的栓接結(jié)構(gòu)項(xiàng)目提供借鑒。

圖13 構(gòu)件編號(hào)坐標(biāo)方向次序設(shè)置