海洋工程铺管船铺管器

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全面的测量，向质量部和船东报检，得到认可后方可认为建造完毕。在实际的测量过程中，铺管器的结构弹 性大，受天气和周边环境影响很大，不同的时间段、不同的环境、不同的人测量报告均不同，只能选择三方认 可的数据。图纸要求的尺寸精度很高，根据与现场船东的沟通，在保证可操作性的情况下可适当降低要求。 3.3 机加工控制
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要基于施工场地和条件，选择船东、船检、船厂都可以接受的工艺。焊接工艺评定对生产成本的控制很重要，
作为制造方要在工艺规范允许的范围内，与船东、船检沟通，将工艺评定尽可能简单化、可操作化，尤其是涉
及到焊材的问题，在焊材性能允许的前提下，尽量争取使用国内容易采购的焊材，以便降低采购成本。
在施工过程中诚信固然重要，但是书面工作一定要做细、做好，这样才能减少在施工过程中的纠纷，也为 后期的经济合同提供有力的依据。 2.9 报检和无损探伤
报检和无损探伤一起构成了施工过程中三方都认可的依据。根据船东、船检、船厂协议的报检程序 （ITP）进行报检，每项报检都必须有书面记录和三方的签字。对于一般焊缝包含以下报检：装配报检（Fit Up Inspection）、外观报检（Visual Inspection）、探伤报告（含磁粉探伤报告和超声波探伤报告）。此外，铺管器的 建造过程中还要求尺寸报告（Dimension Control）。
在拿到图纸后要认真仔细地查阅图纸，并准确提炼出以下几个方面的信息：①材料清单（MTO）。本铺 管器涉及到五种等级的管系：S690、450EM、355EM、450EMZ、355EMZ 和 10 种不同管径和壁厚的管系。在 研究图纸的同时，要对所有的管系进行编号，整理成册，并安排专人进行校对，得到一份相对比较准确的材料 清单，提交相关部门进行采购，并将管系规格及时提交质量部门进行焊接工艺评定的准备工作。②施工工艺 细节。认真研读每张图纸涉及到的施工工艺信息，并及时与船东沟通，彻底理清图纸上每项的含义。确保船 东和船厂对施工工艺有相同的理解，为后期施工奠定良好的基础，减少在施工过程中与船东在图纸理解上的 分歧。③焊接形式。焊接形式直接影响到焊接和探伤，必须清楚每道焊缝的位置、焊接形式以及焊角。 1.2 采购材料
器的两段都采用整体建造的方法。先制作纵向支撑，完成纵面框架分片的制作，再合拢斜撑以及底部加强等
构件，最后安装。其次确定材料。铺管器材料为 450EM（等同于 EH46）和 355EM（等同于 EH36），部分需要
Z-STEEL 规格，详见材料表。最后确定制作步骤：①在码头和车间分别制作底部主体分段和立式分段；②立
但是在实际操作过程中也存在一些问题，如大部分的管系在使用履带式加热片进行加温时效果不是很 好。专家建议根据不同的接口形式定制加热片，这样能达到加热的效果，但是会增加制造成本，因此应根据 对不同接头的统计设计出尽可能通用的加热片，并结合使用加热绳。实践证明这种加热的方式取得了较好 的效果。根据 WPS，所有焊缝打底焊采用手工焊，填充盖面采用 CO2焊。铺管器的施工在江边，气候条件不 好，而且焊缝所在位置不规则，为保证焊接的质量，所有的焊接点都搭设防雨蓬，采用三防布包裹防护，以保 证铺管器的焊接质量。 3.2 尺寸和精度控制
尺寸和精度控制一直贯彻于铺管器建造的始终。为了更好地控制精度，机电车间专门成立精度控制小 组，对所有的节点工程进行监控。监控中应注意以下几点：①胎架尺寸控制。胎架是结构建造的平台和基 础，也是结构建造尺寸控制的基石，铺管器胎架制作时需要考虑：一是根据场地和铺管器的结构合理布置胎 架的位置；二是胎架的承受载荷；三是胎架的尺寸及材料选用；四是胎架的固定；五是胎架的尺寸控制。铺管 器在建造过程中的每个胎架都经过精度控制小组严格的测量，并认真做好永久性标识。②铺管器分段建造 尺寸控制。铺管器在建造过程中所有管系的定位和节点的定位，都有尺寸测量和监控，并向船厂质量部和船 东报检，形成书面的文件存档。③完工尺寸报告。铺管器主体结构部分建造完毕，根据图纸尺寸要求，进行
拿到材料清单后，要及时采购材料。本项目材料种类繁杂，而且都是高强度管，采购周期不是很好把握， 需要及时采购，确保不影响工程的正常开展。 1.3 评定焊接工艺（WPS）
焊接工艺评定是质量控制的前提条件，会涉及到焊材选用、焊接过程控制、工艺规范的确定等内容，而且
收稿日期：2009－12－27 作者简介：李朝晖（1983— ），男，湖北监利人，南通中远船务工程有限公司机电车间助工。
铰链是铺管器施工的重点和难点。铺管器上共 14 个节点，节点是铺管器的受力点，焊接质量和尺寸控 制要求比其它部分高，而且顶部铰链是箱体式，焊接点密集，需要采用合理的焊接顺序来保证。 2.6 附属部件制作
铺管器的附属部件包括：滚轮架共 13 件，小车，平台及栏杆。 2.7 机加工
机加工是铺管器施工的重点和难点，铺管器的机加工是铺管器建造的点睛之笔。机加工的难点主要表 现为：需要加工点多，每个加工点相关性强，加工的孔径大、加工余量大，精度要求高，周期短等。 2.8 文件整理
第9卷 第1期 2010 年 3 月
南通航运职业技术学院学报 JOURNAL OF NANTONG VOCATIONAL ＆ TECHNICAL SHIPPING COLLEGE
doi:10.3969/j.issn.1671—9891.2010.01.019
Vol.9 No.1 Mar.2010
基于海洋工程铺管船铺管器建造工艺的研究
李朝晖 1,王欢 2
（1.南通中远船务工程有限公司 机电车间，江苏 南通 226005; 2.南通航运职业技术学院 轮机工程系，江苏 南通 226010）
摘 要：文章以中远船务工程集团有限公司生产建造的“凯撒”轮铺管船为例介绍了铺管船重要部件铺管器的建造
施工工艺和流程，包含前期材百度文库准备、焊接工艺评定到施工过程中的控制和完工后机加工，并重点分析了铺管船铺管器
建造过程中出现的问题及解决方案。
关键词：海洋工程；铺管船；铺管器；焊接工艺；尺寸控制
中图分类号：U674.38
文献标识码：A
文章编号：1671-9891（2010）01-0065-04
0 引言 随着全球化影响日益加大，未来中国与周边国家的合作也将越来越多，作业水深也越来越大，这为海洋
石油工程持续性发展带来保障。海洋石油工程的市场必然带来其附属特种船舶—铺管船的需求。本文以中 远船务工程集团有限公司生产建造的“凯撒”轮铺管船为例介绍了铺管船重要部件铺管器的建造施工工艺和 流程。该轮适用于深水 3 000m 的水域，在亚洲尚属首次，全长 210m，船宽 30m，型深 17m，入英国劳氏船级 社，船东是美国 HELIX ENERGY SOLUTION GROUP。该轮能在海底 3 000ft 的深海海域作业，可铺设最大 直径 1.2m 的管线。铺管器是铺管船的核心工程，也是整个项目的重点和难点。这是纯粹的结构件，与制作 流体管毫无关系，涉及到大尺寸管装配、高强度管焊接、建造尺寸精度控制、大型的机加工。工程铺管器主体 结构采用 2 节式，中间由铰链和油缸连接，属于管结构件，管系等级包含 355EM、450EM、S690 等，管系外径从 φ219mm 到φ912mm 不等，在重要连接点采用插板连接的方式。 1 铺管器建造前的准备工作 1.1 查阅图纸
主施工场地制作底部主分段，将车间内制作的小分段移运至码头合拢。SECTION1 底部主分段水平，一 次性制作，立式分段共 6 个，其中 4 个与底部主分段垂直，每个有 4 个接触点。为便于调节水平和定位，在主 分段上焊接定位板（以后无需拆除），使用 2 台门机吊运组装；另外 2 个立式分段与底部主分段有一定的倾斜 角度，在焊接定位板时要计算好角度，使用 2 台门机吊运组装。
1.4 确保施工安全
铺管器施工涉及的危险源主要包括高空作业、高温作业、吊运作业、焊接顺序及焊接温度等。为了达到
人人了解施工要求的目的，分不同的工种进行交底，以确保施工安全。
1.5 确定施工工艺
施工工艺将作为施工时的主线和编排施工计划的依据，确保所有涉及到铺管器施工的人员都能清楚工
艺流程，达到提前计划准备和监督作用。首先确定铺管器建造流程。根据铺管器结构和施工需要，拟对铺管
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李朝晖,王欢：基于海洋工程铺管船铺管器建造工艺的研究
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在组装立式分段时需重点监控几个地方：①左右立式分段平行度及底部主分段的垂直度。铺管器中部 需要安装管系输送轨道，需要保证左右立式分段的平行度和相对底部分段的垂直度。②中部铰链间的相关 尺寸。铺管器 SECTION1 与 SECTION2 底部用销子连接，顶部用油缸连接，保证两部分顺利合拢时需要的相 关尺寸。 2.5 铰链制作
机加工的重点是设备和划线。其流程是：①复测铺管器整体尺寸。机加工厂家对前一道工序进行检 查，确定尺寸在机加工的范围。②确定机加工施工方案。结合铺管器完工报验尺寸和复测尺寸，得到最佳的 尺寸位置，作为划线的依据。根据厂家提供的设备情况，确定施工顺序、设备选用、每个加工的施工工艺，并 制订施工计划。为加强施工过程质量控制，根据施工工艺，制订机加工过程控制表，对加工的全过程进行监 控，确保每一步的正确性。③划线。划线是施工的难点，准确的划出伺服点、加工点是施工的前提。这个过 程需要比较长的时间。④复核划线，划线尺寸报验。⑤根据尺寸相关性，组对进行机加工。SECTION1 和 SECTION2 的底部铰链、顶部铰链、主铰链和顶部销子座尺寸都有相关性，需要进行综合的考虑，保证设备可 操作性。⑥机加工完毕整体尺寸测量。加工完毕后对铺管器的整体尺寸再进行测量。 4 结束语
表 1 “凯撒”轮施工管理人员及职责安排表
职务
名额
职责
建造主管
1
编制施工计划，进度控制、安全、质量管理，各方面协调，
技术主管
1
制订工艺、图纸
现场工艺
1
了解现场问题，及时提交技术主管
现场带班
4
安排每天工作，监督安全和生产进度
安全员
2
安全监督
质量员
2
质量监督，报检
测量员
4
施工过程中测量
2 铺管器建造施工流程 2.1 确定施工场地
在施工前，要先确定施工场地，施工场地对施工进度影响很大，必须慎重考虑。主要涉及到场地大小、起 重能力、分段周转、与其它项目的交叉等。 2.2 下料
铺管器管系外径种类较多，从φ218mm 到φ912mm，管系的坡口形式也是较为复杂，这对切割机的要求 也比较高。 2.3 分段制作
铺管器的建造分成了若干分段，第一部分（SECTION 1）分为 9 个分段；第二部分（SECTION 2）分为 6 个 分段。结合场内的实际情况，铺管器的主要建造基地在码头外场地，为了不影响施工进程，需要提前策划，尽 早安排。为减少天气对施工的影响，将小分段安排在车间内施工，再移运至码头进行组装。 2.4 分段合拢
式分段与底部分段合拢；③SECTION1 底部加强结构安装；④SECTION1 侧翼分段码头制作、合拢；⑤滚轮架
支撑管安装、小车轨道安装。
1.6 安排施工人员
铺管器的施工涉及到电焊工、装配工、起重工、测量员、安全员、质量员、技术员等具体人员组成及职责安
排见表 1。铺管器在建造高峰期需要电焊工（6GR）51 人，其中手工焊 26 人，CO2 焊工 25 人，还需装配工 60 人、起重工 5 人、测量员 4 人、安全员 2 人、质量员 2 人和现场建造主管、技术员若干。
2.10 打砂和油漆 油漆前尽可能完成可以进行的热工作业，减少油漆的修补量。
3 铺管器建造重点监控内容 3.1 焊接质量控制
焊接质量控制基于焊接工艺评定（WPS）。根据铺管器的 WPS，要求焊前预热（温度为 150℃左右），加温 的时间和温度是影响到焊接质量的最重要因素。为确保焊接质量，应从施工方、厂方、船东等三方面予以监 控；对所有参与焊接的人员进行工程前和每天的质量交底；每道焊缝加热情况进行记录，并归档；每个电焊工 配备了测温笔；明确奖惩制度，实行实名制记录，对不服从管理和探伤不能达到要求的电焊工一律不能上 岗。通过这些措施，确保所有焊接作业符合工艺规范，也从源头上保证焊接质量。