法蘭平面機(jī)加工的時(shí)機(jī)選擇

羅壘 萬(wàn)超 王善鈺 周學(xué)志 李希賢

摘? ? 要：在大型吊機(jī)安裝過(guò)程中，吊機(jī)法蘭平面度會(huì)發(fā)生變化。常規(guī)做法是在吊機(jī)底座組件吊船裝配焊接完成后，對(duì)吊機(jī)法蘭平面進(jìn)行機(jī)加工，以保證吊機(jī)法蘭平面度符合設(shè)計(jì)要求。本文敘述了將吊機(jī)法蘭平面機(jī)加工時(shí)機(jī)選擇在吊機(jī)底座組件吊船裝配焊接前進(jìn)行的試驗(yàn)方法和過(guò)程。試驗(yàn)結(jié)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(jī)底座組件吊船裝配焊接后，吊機(jī)法蘭平面度變化很小，可以滿足設(shè)計(jì)圖紙要求，為后續(xù)安裝回轉(zhuǎn)平臺(tái)節(jié)省了時(shí)間，縮短了吊機(jī)安裝周期及避免了高空作業(yè)帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，給船廠帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：平面度;機(jī)加工;焊接;吊裝;變形控制

中圖分類號(hào)：U664.4? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(tái)的總體設(shè)計(jì)中，配備大型吊機(jī)已趨于常態(tài)化。一般大型吊機(jī)由吊機(jī)底座、吊機(jī)法蘭（自帶筒體）、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、三角架、吊臂等組成。其中，吊機(jī)底座為天圓地方形狀，屬船廠自制件，其余屬外購(gòu)件。

法蘭的平面度是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)指標(biāo)，它將直接影響兩片連接法蘭平面之間的貼合程度及預(yù)緊狀態(tài)。如何控制吊機(jī)法蘭的平面度不超差，是吊機(jī)安裝過(guò)程中的重點(diǎn)。常規(guī)做法是先將吊機(jī)底座和吊機(jī)法蘭在船下裝配焊接成組件（以下簡(jiǎn)稱吊機(jī)底座組件），然后將吊機(jī)底座組件吊船裝配焊接，最后對(duì)吊機(jī)法蘭平面進(jìn)行機(jī)加工。由于在船上對(duì)吊機(jī)法蘭平面進(jìn)行機(jī)加工屬高空作業(yè)，存在安全風(fēng)險(xiǎn)，而且機(jī)加工時(shí)間較長(zhǎng)，影響吊機(jī)安裝周期。為此，我們通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，選擇吊機(jī)底座組件在船下裝配焊接完成后，對(duì)吊機(jī)法蘭平面進(jìn)行機(jī)加工的可行性。

2? ? 試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)在某型平臺(tái)的350 t起重式吊機(jī)安裝過(guò)程中進(jìn)行。該吊機(jī)法蘭設(shè)計(jì)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(nèi)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(shè)計(jì)圖紙對(duì)吊機(jī)法蘭平面度的要求為1.5 mm，如圖1所示。

我們?cè)谝韵挛鍌€(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)吊機(jī)法蘭平面度進(jìn)行測(cè)量：

（1）吊機(jī)法蘭到貨后;

（2）吊機(jī)底座組件裝配完成后;

（3）吊機(jī)底座組件焊接完成后;

（4）吊機(jī)底座組件吊船裝配完成后;

（5）吊機(jī)底座組件船上焊接完成后。

對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的平面度數(shù)值及變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，以確定選擇在吊機(jī)底座組件焊接完成后對(duì)吊機(jī)法蘭平面進(jìn)行機(jī)加工的可行性。

3? ? 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1? 吊機(jī)法蘭到貨后

經(jīng)專題會(huì)議討論決定：廠家交貨時(shí)吊機(jī)法蘭平面度應(yīng)不大于1.5 mm;考慮到轉(zhuǎn)運(yùn)及吊裝變形，法蘭厚度保留6～10 mm余量供二次加工。

吊機(jī)法蘭到貨前，在選定的放置場(chǎng)地布置可調(diào)節(jié)工裝支撐。工裝支撐共8個(gè)，按吊機(jī)法蘭筒體下口周長(zhǎng)等分布置;并用全站儀測(cè)量支撐的平面度，通過(guò)調(diào)節(jié)支撐高度將支撐的平面度控制在2 mm內(nèi);吊機(jī)法蘭到貨后，通過(guò)船廠龍門吊將吊機(jī)法蘭放置在工裝支撐上。此時(shí)用激光測(cè)平儀測(cè)得的平面度為3.99 mm，這是因?yàn)殡m然廠家將吊機(jī)法蘭平面度加工到1.5 mm以內(nèi)，但由于多次起吊和轉(zhuǎn)運(yùn)，使法蘭平面度偏差有較大的增加。

3.2? ?吊機(jī)底座組件裝配完成后

在選定的裝配場(chǎng)地布置可調(diào)節(jié)工裝支撐。工裝支撐共12個(gè)，按吊機(jī)底座下口周長(zhǎng)等分布置;用全站儀測(cè)量支撐的平面度，通過(guò)調(diào)節(jié)支撐高度將支撐的平面度控制在2 mm內(nèi);吊機(jī)底座從船廠砂房出來(lái)后，注意調(diào)整轉(zhuǎn)運(yùn)車方向，確保吊機(jī)底座的擺放方向與裝船后的方向一致;將吊機(jī)底座吊至工裝支撐上，靜置8小時(shí)后將吊機(jī)法蘭吊至吊機(jī)底座上方，按圖紙裝配要求與吊機(jī)底座組裝，并用焊接碼板定位好，此時(shí)用激光測(cè)平儀測(cè)得的平面度為3.38 mm。此時(shí)吊機(jī)法蘭的平面度偏差稍有減少，這是因?yàn)榈鯔C(jī)法蘭吊裝至吊機(jī)底座上口后，支撐點(diǎn)增加，使平面度偏差減少。

3.3? 吊機(jī)底座組件焊接完成后

針對(duì)吊機(jī)法蘭自帶筒體材質(zhì)為EH36、吊機(jī)底座材質(zhì)為EH500，我們制定的焊接參數(shù)如表1所示：

在焊接過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制層間溫度、焊接電流、電壓以及焊接速度。焊前對(duì)焊接部位及周邊3倍板厚范圍預(yù)熱至120 ℃，層間溫度≥110 ℃;焊接由偶數(shù)名焊工同時(shí)對(duì)稱焊接，每段焊縫以600～1 000 mm劃分，采用分段退焊進(jìn)行焊接;待焊接結(jié)束焊縫冷卻后，用激光測(cè)平儀測(cè)得吊機(jī)法蘭的平面度為5.42 mm。此時(shí)吊機(jī)法蘭平面度偏差增大，原因是焊接合攏縫距離吊機(jī)法蘭平面為1 335 mm，焊縫收縮對(duì)吊機(jī)法蘭平面度的影響較大;另外是由于合攏縫在焊接過(guò)程中沒(méi)有做到完全對(duì)稱，且焊接層間溫度沒(méi)有做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而導(dǎo)致吊機(jī)法蘭平面度偏差增大。

該吊機(jī)法蘭理論厚度110 mm，實(shí)際來(lái)貨120 mm，有10 mm加工余量，因此加工余量足夠;吊機(jī)法蘭平面度在吊機(jī)底座組件吊船裝配時(shí)及與船體焊接時(shí)均會(huì)發(fā)生變化，但由于吊機(jī)底座組件下部距離吊機(jī)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(rèn)為控制吊裝變形是關(guān)鍵，只要吊裝變形控制得當(dāng)，選擇在這時(shí)對(duì)吊機(jī)法蘭平面進(jìn)行機(jī)加工是可行的。

根據(jù)吊裝工藝對(duì)吊裝作業(yè)重量進(jìn)行核算：吊機(jī)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(gè)吊碼對(duì)稱均布在內(nèi)部環(huán)形加強(qiáng)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(jī)底座自帶的加強(qiáng)，受力作用在環(huán)形加強(qiáng)板上，對(duì)吊機(jī)法蘭平面度影響甚小。

利用吊機(jī)法蘭筒體自帶的一組加強(qiáng)安裝銑床，對(duì)法蘭平面進(jìn)行加工。考慮到后面還有吊機(jī)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(nèi);加工完成后，通過(guò)在銑床上安裝百分表進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得平面度為0.75 mm，遠(yuǎn)小于圖紙要求的1.5 mm;用卡尺測(cè)量法蘭厚度，最小厚度為115.52 mm，大于圖紙要求的110 mm。

吊機(jī)法蘭平面機(jī)加工完成后，原本筒體的加強(qiáng)不拆，在其下平面往下100 mm處增加一組加強(qiáng)支撐（支撐墊板與法蘭筒體不焊接），且吊機(jī)底座組件中下部和下部仍保留兩組分段臨時(shí)加強(qiáng);加工完畢的吊機(jī)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(zhuǎn)平臺(tái)時(shí)，提前一小時(shí)完成三防布拆除和黃油清除工作。吊機(jī)底座組件吊裝用的吊碼及加強(qiáng)布置，如圖2所示。

3.4? ?吊機(jī)底座組件船上裝配完成后

使用900 t龍門吊對(duì)吊機(jī)底座組件進(jìn)行吊裝。吊裝前核對(duì)吊機(jī)底座組件的安裝方向;吊機(jī)底座組件與船上固樁室頂部進(jìn)行裝配定位，符合要求后施約束焊。約束焊焊縫長(zhǎng)度不小于70 mm、間距以800～1 000 mm為宜。約束焊由偶數(shù)名焊工同時(shí)對(duì)稱焊接;裝配定位好后，用激光測(cè)平儀測(cè)量吊機(jī)法蘭平面度，共測(cè)量30個(gè)點(diǎn)，每間隔12°一個(gè)點(diǎn)。

測(cè)量數(shù)據(jù)表明，吊機(jī)底座組件吊船裝配后，吊機(jī)法蘭平面度比上述0.75 mm略有增加，但仍然可控。

3.5? ?吊機(jī)底座組件船上焊接完成后

吊機(jī)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(duì)稱焊接600～1 000 mm焊縫后，對(duì)吊機(jī)法蘭面的平面度進(jìn)行測(cè)量。如滿足要求，繼續(xù)完成剩余段的焊接和對(duì)吊機(jī)法蘭面的平面度進(jìn)行測(cè)量;如不滿足要求，應(yīng)立即停止焊接，由工藝人員研究制定對(duì)策。經(jīng)多次測(cè)量結(jié)果，吊機(jī)法蘭面的平面度都在設(shè)計(jì)圖紙要求以內(nèi);待所有焊接結(jié)束且焊縫冷卻后，用激光測(cè)平儀測(cè)吊機(jī)法蘭平面度，共測(cè)30個(gè)點(diǎn)，每間隔12°一個(gè)點(diǎn)。

測(cè)量數(shù)據(jù)表明，吊機(jī)底座組件與船體焊接完成后，由于焊接熱收縮，吊機(jī)法蘭平面度有少量的增加，最終數(shù)值為1.16 mm，滿足設(shè)計(jì)圖紙要求。

4? ? 結(jié)論

試驗(yàn)證明，在大型吊機(jī)安裝過(guò)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(jī)底座組件在船下裝配焊接完成后，對(duì)吊機(jī)法蘭平面進(jìn)行機(jī)加工是可行的?？梢詾楹罄m(xù)安裝回轉(zhuǎn)平臺(tái)節(jié)省時(shí)間，縮短吊機(jī)安裝周期和避免高空作業(yè)帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，給船廠帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。此經(jīng)驗(yàn)值得其他船廠參考和借鑒。

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