超長浮吊臂架制造技術解析

李小紅

摘 要：本文主要講述了超長臂架制作技術，以振華重工5000T浮吊為例，此臂架為振華公司史無前例的超長臂架（全長約210m），將臂架鋼結構分段成臂架頭部、臂架中部、臂架根部組件進行制作。探討研究出了新的制造技術方案，并通過實踐證明方案的可行性。該浮吊的臂架同以往相比，此項目臂架結構設計有了進一步的創新和改進，添加了主弦管與錐管相貫的新形式，這就意味著制造工藝技術也需改進和創新。將浮吊臂架中部構件放在車間整體制作，整體轉運，這樣制作為后期拼裝減少了很大工作量，為項目制作節約了時間，還降低了天氣、設備等外部環境因素對制作的影響。

關鍵詞：臂架 制造技術 錐管 轉運

中圖分類號：P752 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）03（c）-0061-02

振華重工5000t浮吊臂架鋼結構制造技術，從技術角度對該項工程進行總結，也為今后制造類似的特殊工程留下寶貴的經驗。該浮吊是屬于“非自航非旋轉單臂架浮吊”，主船體長138.5m，寬50.8m，型深9.6m，船上共配有2臺110t絞車，6臺90t絞車以及2臺40t絞車；有4個主鉤和1個副鉤，主鉤最大起重量5000t（另外還可承受10%的超載額度），水面以上最大起升高度132m；副鉤最大起重量600t，水面以上最大起升高度180m。起重機的主要結構有臂架和人字架。臂架總長約210m（包括主臂架160m，副臂架50m），鋼結構噸位達2000余t，具有鉸點開檔大，精度要求高等特點，因此在制造、安裝過程中遇到了很大的技術難題。臂架總圖見圖1。

1 臂架分段制作方案概述

1.1 臂架頭部制作方案及注意事項

臂架頭部是臂架結構中最為復雜的部位，為便于制作及轉運，將臂架頭部分成左片、右片、和聯系桁架三大組件進行制作，其中左右兩片對稱制作，聯系桁架采用散拼方式在臂架整體拼裝時裝焊到位；將左（右）片分成6個組件在低胎架上進行制作，在分段制作時注意，在相應拼接處主要面板、腹板放拼裝修割余量50mm，拼裝之前劃線修割到位（注意考慮焊縫收縮余量），且拼接處面板與腹板的角焊縫至少留200mm的長度暫不焊，待拼裝調整后施焊；各組件對接口處的加強筋等零部件待組件拼接時再裝焊到位；各組件制作完成后轉運至沖砂車間進行沖砂處理，然后再轉運至外場進行拼裝。

根據現場實際情況搭制胎架，制作胎架按照通用工藝GTD-22（關于箱形結構制作時搭制胎架的規定）；制作過程中，注意對構件做好保護措施，尤其是在轉運、沖砂、翻身、吊裝時需避免組件的損傷和變形；臂架頭部制作時禁止在母材表面亂搭焊，并盡量避免大量焊接、碳刨溶劑飛濺到母材表面，以免對母材性能造成不良影響。

1.2 臂架中部制作方案

受制作場地、吊裝、轉運設備等因素影響，需將臂架中部分成組件一、組件二、聯系桁架1、聯系桁架2、聯系桁架3。制作要求：（1）在分段制作時注意主旋管在相應拼接處放100mm修割余量；（2）在制作內外側桁架及左右片拼裝時，拼接處部分零件暫不安裝，均待臂架整體拼接時再按藍圖要求裝焊到位；（3）臂架聯系桁架1和桁架2分單片、散件制作，聯系桁架3各件均散件存放，待臂架整體拼裝時將其按藍圖要求裝焊到位；（4）各桁架兩端與組件一、組件二拼接處均需放50mm修割余量（與之對接的圓錐管不需要放余量），待臂架整體拼裝時進行劃線修割。

1.3 臂架根部制作方案

為制作、轉運方便，車間制作時將臂架根部分成組件1、組件2、組件3、組件4，左右組件均需對稱制作，拼接處的部分散件待整體拼裝時再按藍圖要求裝焊到位。

其中組件1結構較為復雜，制作要點：（1）首先在干凈的場地上劃出組件1的中心線，根據中心線布置好制作胎架，且需根據箱體底板的傾斜度來調整胎架，確保箱體構件的角度、尺寸、扭曲等均符合相關技術要求；（2）根部鉸點位置圓弧包板要求預先卷圓（圓度要求較高），腹板要求預先折彎（且需用靠模板進行檢驗，確保折彎角度合格），波托管放樣難度較高，需現場多次比對修割，確保多個角度吻合；（3）鉸點鋼套件114（內孔預留加工余量）暫先點焊，待臂架拼裝完整體劃線后進行調整到位，再按藍圖要求燒焊，施焊順序特別重要，需按照詳細的工藝要求進行，否則容易燒焊變形，影響后續鉸點孔劃線機加工。

2 錐管制作及安裝技術

5000t浮吊的臂架同以往浮吊臂架相比，此項目臂架中部結構設計有了進一步的創新和改進，添加了主弦管與錐管相貫的新形式（見圖2，以藍圖第15處為例），共90處。這種圓錐管接頭形式，取自AWS中的接頭形式，能在不增加管徑，不增加其他如節點板，主管內部撐板的情況下，妥善處理接頭。但這種結構形式制作起來非常困難，由于錐管的規格、相貫角度形式各異，錐管的相貫線切割非常困難，沒有任何經驗可以借鑒。按公司目前現有的設備條件無法切割錐管相貫線，也找不到外協廠家來切割此類的相貫結構。為節省相關設備的采購費用或軟件升級的費用，在工藝技術部門的牽頭下，召集相關部門討論決定，由工藝技術部提供相貫線的放樣展開圖，施工隊按照工藝放樣圖進行現場放樣、切割、裝配。

2.1 錐管下料卷制

首先根據藍圖尺寸，以中徑為基準展開放樣（展開方向為圖紙要求的凈尺寸，錐管大口徑端預留相貫線修割余量），因外協卷圓廠家設備條件限制，需將一個錐管分成兩個半錐管卷制，卷制好后拼接成整錐管，所以鋼板下料時按半錐管尺寸下料，下料后需檢查鋼板外形尺寸及平整度；卷制過程中進給量不宜過大，以防圓弧突變，并用靠模檢驗圓錐的上下口尺寸；施焊拼接縫前需安裝引熄弧板，再按相關WPS要求施焊圓錐管對接縫，并做（UT+MT）100%探傷檢測，施焊結束后割除引熄弧板，矯正錐管的上下口圓弧度及扭曲等。

2.2 錐管相貫線放樣及切割

利用相關的放樣軟件，根據圖紙要求，逐一進行各個零件的展開放樣工作。放樣后為了檢驗正確性，制作了紙質模型來驗證，在驗證了放樣圖無誤后，及時下發了相關的制作工藝。針對現場放樣我們制訂了兩套工藝方案。

方案一：要求現場根據放樣圖將已卷制好的錐管上下口中心十字線劃出，以十字線為基準進行20等分劃線，等分時要求上下口一 一對應；然后對上下口各等分點進行連線，按錐管展開放樣尺寸在連線上從上口往下口量取對應尺寸，做好相貫點標記；用連線將各相貫點進行連接，劃出圓弧曲線，即為相貫線放樣展開線；按已劃好的相貫線進行切割，并開制焊接坡口。

方案二：按照相貫線放樣展開圖尺寸及角度，利用牛皮紙，在上面一一劃出，然后根據放樣展開圖修剪牛皮紙，緊貼在已卷制好的錐管表面，劃出相貫線（圓弧曲線），再沿著劃線進行修割，并按藍圖要求開制焊接坡口，相繼進入錐管與支管對接，與主管裝配等下道工序。

經過兩種方案的對比，發現方案二更有利于現場的操作，因此采用了第二種方案。現場已成功完成了錐管切割，相貫線的切割角度、坡口、裝配間隙等都符合了相關的技術要求。

3 結語

該臂架從開工制作到總裝僅花了約一年的時間，又一次刷新了振華公司大型浮吊制作周期記錄。工藝充分的考慮了方案的成本控制、方案的受力驗證、方案的實施條件等因素，根據現場實際情況，設計、安裝了一系列的裝配輔助工裝，確定了地面分段制作，分段吊裝，高空對接方安裝方法。此次工藝技術方案的創新及可操作性，為臂架現場順利制作、成功轉運提供了前提保障。

參考文獻

[1] 黎鐘.鋼結構設計手冊（上冊）[M].北京：中國建筑工業出版社，2004.

[2] 美國焊接協會（AWS）D1焊接委員會.AWS D1.1[M].成都：西南交通大學出版社，2008.

[3] 交通部水運司.港口起重運輸機械設計手冊[M].北京：人民交通出版社，2001.