钢圆筒制造方案
时间：2022-10-21 08:57:43
内容提要：本文根据笔者所施工的一个项目，阐述了新型焊接设备的采用极大的提高了生产效率，减少劳工投入，解决了施工中的难题。
中图分类号：P755.1 文献标识码：A 文章编号：
1．工程概况
随工程技术的发展，目前码头以及跨海大桥施工经常使用到大圆筒的施工技术，由于大圆筒整体震沉的需要，大圆筒的加工都加工成整体运抵施工现场进行震沉，由于大圆筒结构为薄壁结构，体积大，重量大，其制造技术受制于很多因素，难度加大。本文针对笔者在委内瑞拉一个码头项目大圆筒施工的方案做一个阐述，以求抛砖引玉，采取新工艺新设备简化整个施工的难度。本项目大圆筒为码头防波堤施工的水下构筑物设施，其直径为24米，高度达到22米到26米之间不等，总计42个，单筒重量约为400吨。总重量达到16000吨。壁厚为16毫米Q345C钢板，内壁按照整园360度每10度设置竖向T型加劲肋。
施工难点：1）由于当地劳工限制，国内每去一名施工人员必须在当地雇佣9名劳工人员，故必须最大限度的采用自动化生产，减少劳工投入。
2）当地雨量大，一年有6个月的雨季，故此现场必须建轻钢厂房，考虑到厂房投入尽量减少，故限制了大型构件单元的翻身，要从焊接技术上解决此问题。
下文从具体施工方案阐述从各个环节围绕此两点采取的施工技术措施。
2.施工方案
钢圆筒制造主要划分三个阶段：板单元制造、钢圆筒制造、钢圆筒整体转运。
工艺流程如下：
切割下料钢板对接板单元制作钢圆筒制作钢圆筒整体吊装、装船、运输现场配合振沉。
（1）钢板拼接
钢圆筒高度22米，分片高度方向制作成整体，
板单元宽度为筒体周长的1/6，约11.5m。板单元最大尺寸为26米*11.5米。弦高1.6米。。采用双丝埋弧焊单面焊双面成型方法进行拼板，背面贴陶瓷衬垫，拼板间隙留约2mm。此焊接方案涉及到人工打底，而普通焊机人工打底焊接效率低下，在此借鉴石油管道施工打底焊接，采用林肯公司STT II打底焊机，此焊机的表面张力过渡技术能保证不断弧，溶敷效率高，能达到普通打底焊接效率的10倍。
拼板环节，采用双丝埋弧焊接，能一次成型，采用STT II打底焊机打底，极大减少焊工投入，同时单面焊双面成型避免板单元翻身，降低了轻钢厂房和起重设备门机的高度。
钢板板片拼接完成后，然后校正钢板，并安装临时吊耳，钢板平整度控制在5mm以内。
（2） T型肋安装
钢板拼板烧焊、检测结束后，校正其平整度，平整度不得超过2mm/2m；
利用卡马将校正合格的钢板固定于水平胎架上；
加工加强竖肋（T型钢）的对接破口，以便后序对接；
在钢板上划出加强竖肋（T型钢）安装位置线，并按图纸尺寸进行检测。合格后使用定位工装安装加强竖肋（T型钢），定位焊固定，然后拆除工装；
加强竖肋（T型钢）全部装到位后，使用CO2自动小车焊接加强竖肋（T型钢）；
采用CO2自动小车焊接可以一人同时照看3到4台小车进行焊接，极大的减少了劳动强度和老工投入。
按图纸及规范要求对焊缝进行检测。
（3）板片成型
板片依靠专用胎架（详见图4）进行成型，在板片吊至胎架上之前，应该检查胎架上支撑的标高。板片吊至胎架时，必须保证板片的纵向基线与胎架的纵向基准线重合。然后检查板片是否与胎架紧贴，以判定板片的成型是否合格，从而判定板片成型是否满足要求。合格后安装加强横肋，加强横肋焊接可以用CO2气体保护焊进行焊接。为了保证筒体制造精度，可在筒体上加设适当横向工艺筋板，（如1）。加强横肋焊接以后，依据板单元竖向基准线修割顶部（上段）、底部（下段）端口线，再装焊加强板（预卷压成型）。最后，对线型及尺寸再进行一次检验，再依据板单元竖向基准线，划出两侧余量修割线，修去两侧余量，
板片加工流程：
接 拼板焊接
①拼板对接②拼板焊接
④入胎成弧③ 焊接纵肋、丁字板
⑤焊接环形肋、安装软连接
图1 板片成型
1.4.2.4 钢圆筒外场拼装
（1）将板片运至总装胎位，使用双小车80吨门机将分片空中竖立，吊装于圆筒支撑胎架之上，依据导向板进行定位及胎架上靠山角钢进行定位。定位后，使用胎架四周布置的支撑管进行固定，支撑管前长螺栓孔可用于板单元的位置调节与固定。筒体胎架见图2。
（2）将其它板片按上述方法进行竖立、定位、固定，然后调整各板片位置，并对圆度进一步进行检查，不满足要求处，可以使用千斤顶或手拉葫芦进行调节。拼缝间隙通过螺杆进行调节，并对间隙进行检查，使之满足焊接工艺规程的要求。
（3）对接缝的焊接使用立式自动气电焊进行，焊接时，宜实行对称施焊，不得沿一个方向逐条焊缝施焊。
立式自动气电焊设备为借鉴船厂船体大分段合拢焊接设备，此设备的采用，极大的减少焊接工人的投入，其焊接效率达到普通设备焊接效率的6倍。
图2筒体胎架示意图
3.现场施工场地布置
用于该项目的场地及车间配置如下：
1)生产车间宽度为35m，长度为160m，车间内配备钢板拼接胎架，板片成型胎架，车间内布置有2台45吨双勾门机，小勾起重量5吨，由于分片重量达到将近70吨（加上分片吊具以及钢丝绳，勾头重量），故车间选择45吨门机两台，门机起吊高度要求达到10米（胎架高度按照1米考虑，分片宽度12米，吊具加钢丝绳高度按照7米考虑）
2)在外场留有场地，用于板片临时存放。
3)钢圆筒外场拼装场地上配有双小车80吨门机，起升高度32米，跨度39米。
详细场地布置参见下图：
4设备投入
主要设备投入见下表1：
表1主要加工、运输及检测设备
此方案施工中，现场用电全部采用自备发电机（当地石油资源丰富，其柴油价格仅需要人民币大约5分钱一升）。双丝埋弧焊机、STT II打底焊机、气电立焊机以及二氧化碳自动角焊小车等焊接设备的选用，极大的提高了焊接效率，减少劳工的投入同时解决了现场厂房建设的投入。双小车门机的使用减少了一台大型门机设备的投入的同时解决了单元件空中翻身竖立的问题。带来了经济效益。
