論海洋平臺鋼結構甲板片預制施工技術

肖 然

中石化第四建設有限公司 天津 300270

海洋平臺是海洋資源開發的生產廠，甲板是工廠的平面支撐體系。海洋平臺采用在陸地建造、海上安裝的工藝，其結構部分在陸地的碼頭建造，由立柱、水平甲板片、支撐連接而成。其中水平甲板片在地面按照軸線、結構形式劃分成小片預制，然后在滑道上空中組對連接為一個完整的甲板層。甲板片預制工作約占整個平臺建造工期的45%。

海洋平臺水平甲板片是海洋組塊每層的支撐平面結構，由主梁、次梁、小次梁、懸臂梁、甲板板、板式筋板和管式筋板等構成，每層甲板片均連接于組塊主立柱上。甲板片為水平建造，梁數量多，焊接交點多，并且甲板必須在甲板片梁格焊接完成才能鋪設（甲板板與梁格全部滿焊），因此很容易產生焊接收縮變形，焊縫容易產生裂紋。故在甲板片的預制過程中，除了嚴格按照預制工序施工外，還需要一定的控制措施。

1 預制方法簡介

海洋平臺陸地建造的鋼結構水平甲板片預制工作，包括材料檢驗、桿件下料、梁組對、焊接、筋板安裝、甲板板鋪板、臨時吊耳安裝和工序檢驗等工序。水平甲板片預制必須為水平預制。甲板片由主次梁交替排列，形成每個主梁分割成的梁格，通常先把所有的主次梁由中間向兩邊、由里往外全部擺放完畢，再調整甲板片尺寸和水平度，最后焊接鋼梁連接處。此方法的優點是對整個甲板片的尺寸和水平度能較好的控制，缺點是前期電焊工用量少，后期用量大，焊接作業過于集中，甲板片尺寸調整工作量大。本論文闡述的方法是在甲板片組對過程中，按照施工程序和控制措施，在整個甲板片局部組對完成后，立即可開始焊接工作，使組對焊接工作由平行作業改為流水作業，克服了甲板片整體組對后焊接施工方法的缺點，明顯提高了工效。

甲板片預制的整體施工工藝流程見圖1。

圖1 甲板片預制的整體施工工藝流程

2 施工準備

（1）施工場地準備：應有足夠的場地用來擺放甲板片和材料，保證材料下料、吊車站位，并且場地要平整，墊墩位置基礎要夯實、調平。

（2）墊墩制作：用于支撐主梁的小支墩，一般使用DN600- DN800 的鋼管立置，并在上下口加裝封板來制作，一般高度600～1000mm，也可以使用廢棄的H型鋼來代替鋼管。

（3）楔鐵及龍門板：用于梁水平度找平，以及焊接組合H 型鋼對口。

（4）施工設備及機具：附件完整儀表在有效計量周期內的電焊機（二氧化碳氣體半自動焊機、手工電弧焊機、碳弧氣刨機）、檢驗合格的壓力表、具有鑒定證明的測量設備（倒鏈、盤尺、卷尺、角尺、鋼直尺、紅外線測溫儀、水準儀）、無應力圓形鋼印（10 個數字及26 個英文字母）、角磨機等打磨設備。

3 桿件預制

3.1 材質確認

材料運輸到現場擺放成排，首先對材料的外觀（直線度、銹蝕程度、麻點或劃痕等缺陷、夾層、擰曲）進行詳細檢查；符合要求后在型材一端的翼板上標識材料信息，即打鋼印號（材質信息移植）；然后填寫材料確認報檢單報檢。

3.2 桿件劃線

3.2.1 型材劃線

型鋼與型鋼交接、型鋼與筋板交接、型鋼與鋼管交接過程中，在劃線切割時應根據圖紙總說明的要求和焊接工藝要求，以及組裝焊接順序的穿插要求進行劃線。劃線時要根據經驗，充分考慮焊接收縮量（一般每道焊縫收縮量為1.5～2.5mm）。

3.2.2 板材劃線

（1）吊點劃線：外型尺寸按圖紙和樣板進行，吊點孔的劃線尺寸為D－10mm（D 為吊點孔直徑的理論尺寸，機加工余量為10mm）。

（2）環板劃線：環板內徑尺寸劃線按D+6mm，環板外形與主梁面板對接位置按圖紙尺寸劃線，其他位置外形尺寸加5mm。

3.2.3 甲板板劃線

按加工圖紙中相應位置對甲板板尺寸劃線，甲板板的縱橫兩個方向上大致每米加長1～1.5mm。

3.2.4 附件劃線

筋板的劃線在豎向高度方向減少2mm。

3.3 材質跟蹤

把材質確認的信息轉移至每個劃線完成的桿件上，再打上桿件號信息。對于每個桿件，跟蹤的鋼印內容需打印在桿件端部的腹板上，然后填寫材料跟蹤報檢單報檢。材料跟蹤鋼印內容包括項目號、組塊號、材質、爐批號和桿件號。

3.4 桿件切割下料

（1）切割下料要求直線度控制在2mm 內。

（2）切割面（包括工藝孔）的氧化鐵都必須打磨干凈，不得有毛刺及發黑的氧化鐵。所有工藝孔形狀必須一致，所不同的是半徑大小而已。工藝孔的直徑在20～45mm 之間，具體根據被交梁翼板厚度決定。

（3）梁對接、板對接焊縫處，均需要熔透焊縫。

（4）對于有切割缺陷的部位，必須采用在切割面上堆焊的方法進行焊接補肉，消除缺陷。

（5）下料打磨完成的桿件，要重新核對尺寸，在桿件兩端處用油漆筆標注上該桿件所在的片號和桿件號，按照片號堆放在一起，方便組片時快速找到所需的桿件。

（6）存放桿件的支撐應水平堅固，以免桿件變形。所有桿件的存放應距離地面至少200mm 以上，遠離油脂、涂料和灰塵，避免造成污染。

4 梁格組對

4.1 組片場地要求

（1）組片預制在場地進行，根據各分片尺寸和場地情況布置即可。要求場地平整，墊墩位置基礎要夯實、調平。

（2）預制要使用墊墩，墊墩的形式可根據現場余料來制作，也可以使用場地的標準墊墩。

（3）在預制水平片時，要預留施工車輛的行走車道，車道應滿足所用吊機在滿負荷狀態下的承載要求。

4.2 墊墩擺放

墊墩擺放在主梁或組合梁下，數量可根據主梁的長度及甲板片重量靈活調整。所有水平片和十字交叉連接的拉筋都放在預制場地的墊墩上，通過水準儀測出的數值來調整墊墩的高度，確保水平片在同一水平面上建造，保證水平片建造過程中的測量精度。相同標高的墊墩，其頂面水平度不大于±3mm，并且應經常檢查有關支撐和墊板部位，若平直度超差要及時修正。

4.3 鋼梁擺放

主梁必須擺放在墊墩上，墊墩與主梁下翼板有可靠的連接固定點。鋼梁擺放按照先擺放主梁再擺放次梁，最后把小次梁擺放在次梁間的順序施工。次梁布置方向比較規整的甲板片，特別注意次梁布置方向不規整的必須按照由中間向兩邊、由里向外的順序施工。主梁擺放后，打磨次梁對接位置處周圍50mm 以內的鐵銹等。

4.4 鋼梁定位

擺放完成的梁，必須保證主、次梁的直線度，每個梁格間的小次梁也必須對齊成直線。成行的主、次梁中心線的直線度一般控制在L/ 1000，最大不能超過10mm。

4.5 甲板片尺寸及水平度控制

4.5.1 甲板片起拱要求

甲板片組對后，必須對甲板片從兩端往中間開始起拱，以防止焊接收縮變形引起甲板片水平度超標，導致中間形成凹形，積存液體。

起拱程度及原則：甲板片長度為40m，中間起拱高度35～40mm，大梁規格H1500；甲板片長度越小，大梁規格越小，起拱程度越小。

4.5.2 尺寸誤差要求

所有的梁全部定位完成后，甲板片的實際尺寸為圖紙尺寸加焊縫收縮量。

甲板片焊接完成后的尺寸誤差要求：長度、寬度方向尺寸小于±10mm；整塊甲板片預制完成后平直度不超過12mm；甲板的長度寬度誤差不大于±10mm；對角線尺寸不大于19mm。同排構件，相鄰桿件兩端的間距誤差≤2mm。

4.6 鋼梁組對

焊縫兩端安裝引息弧板。焊縫間隙及坡度滿足焊接程序要求，間隙為2～4mm。點焊完成報檢組對工序，點焊長度不得小于50mm；點焊兩端要磨成斜坡，以確保點焊接頭處的焊縫質量。

5 鋼梁焊接

5.1 焊接順序

焊接必須先焊接主梁，再焊接次梁，最后焊接小次梁。每條焊縫中，先焊接腹板立縫，再焊接翼板焊縫。焊縫焊接完成后，甲板片頂面的平焊縫要打磨平滑，焊縫兩側200mm 范圍內鐵銹、焊接飛濺要打磨干凈。

5.2 定位焊接要求

組裝結構時需有足夠強度的支撐，以免組裝過程中產生變形。組裝時用于連接片間的定位焊長度不小于50mm。定位焊必須由具有資質的焊工操作，用于定位焊的焊材需滿足焊接程序要求，正式施焊前定位焊的兩端需打磨成斜面以保證焊接質量。

6 環板安裝

環板安裝前，必須找準環板的中心及與主梁連接的中心線，組對焊接程序參照梁安裝程序。當甲板片組對時，若環板暫時缺料，需把與環板連接的梁用臨時連接板連接，以防甲板片變形。環板中間的立柱插入孔，必須在整個甲板片連接為整體，立柱中心點確定后，方可開孔。因環板的厚度一般較大，在焊接時必須嚴格按照焊接程序做好焊前預熱工作。

7 筋板安裝

按照節點圖紙和筋板布置圖，下料預制后，安裝到相應位置；點焊后報檢組對；焊接完成，打磨焊縫至合格要求后報檢外觀。

8 甲板板安裝

梁焊縫焊接完成后，即可開始鋪設甲板板。甲板板鋪設后，往往會有局部的不平整，可使用廢棄的大管滾壓，并且甲板板對接焊縫間隙控制在1～2mm 之間。為了減小甲板板對接焊縫的收縮量，焊接時要先焊接梁翼板與甲板板的仰面角焊縫，后焊接甲板板對接焊縫。并且焊縫焊接必須由里往外進行。

9 吊耳安裝

甲板片預制完成后，都必須焊接吊耳，作為平吊、總裝時吊鉤卡扣的系點（也稱為吊點）。一般在甲板片上有8 個吊耳，供2 臺吊車同時抬吊時使用。50t 以上甲板片的吊點需組對檢驗、外觀檢驗、100%UT+MT；50t 以下甲板片的吊點焊接結實即可。但需由起重指揮檢查確認后方可開始吊裝。吊耳的形式及安裝位置參照吊裝方案，吊耳的焊縫參照結構焊接程序。

10 質量控制

甲板片預制完成后，質量必須滿足以下全部要求。

10.1 尺寸方面

整個甲板片的水平度誤差≤10mm，整個甲板片的對角線誤差≤19mm，整個甲板片的長度、寬度尺寸誤差≤±10mm。

10.2 合格率方面

產品組對、外觀一次合格率≥96%；產品焊接UT、RT 一次合格率按長度≥98%；產品焊接UT、RT 一次合格率按口統計≥93%。

10.3 焊縫外觀方面

坡口焊縫必須符合以下要求：

（1）嚴禁有任何裂紋，所有弧坑必須填滿至焊縫的整個橫截面；

（2）焊縫的余高嚴禁超過3mm；

（3）咬邊嚴禁超過1mm；

（4）必須檢查CJP 坡口焊縫的根部，嚴禁有任何裂紋、不完全熔合，或不充分熔透；

（5）對于不用襯墊并僅從一面焊接的CJP 坡口焊縫，根部的凹陷或熔塌必須符合下述要求：如果總焊縫厚度等于或大于母材，允許的最大根部凹陷為2mm。

（6）除管材的T- 、Y- 和K- 形節點的熔塌不作限定外，允許的最大熔塌為3mm。

若出現任何裂紋，都必須拒收；所有弧坑必須填滿至焊縫的整個橫截面；角焊縫的焊腳尺寸嚴禁小于所要求的焊腳尺寸；母材的咬邊嚴禁超過 1/ 32 in.[1mm]。

11 結束語

該工藝成功地應用于海油工程潿洲12- 1 PUQB組塊和青島海工綏中36- 1 二期CEPO 組塊，均取得了良好的效果，甲板片預制合格率有所提高、單位成本有所降低、單位重量建造周期有所縮短。與整個甲板片全部組對完成后再焊接的傳統方法對比，在人工及輔材消耗、工序科學安排和人員高峰期安排等方面，都具有較明顯的效益。