20 英寸LNG 卸料臂解體大修關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

雷凡帥，楊林春，郝 飛，劉龍海，陳 猛，郭海濤，邊海軍

（中石油江蘇液化天然氣有限公司，江蘇南通 226400）

0 引言

卸料臂是液化天然氣碼頭用于從貨船接卸LNG（Liquefied Natural Gas，液化天然氣）的關(guān)鍵設(shè)備。隨著運(yùn)行年限的增加，卸料臂出現(xiàn)天然氣泄漏、運(yùn)轉(zhuǎn)異響、異常振動等設(shè)備劣化傾向。國內(nèi)LNG 接收站應(yīng)用的主流LNG 卸料臂，如TechnipFMC、SVT、NIIGATA 等多家廠商產(chǎn)品雖實現(xiàn)工藝管道低溫接頭的在線維修，但對于結(jié)構(gòu)軸承、液壓缸等承受載荷大、吊裝轉(zhuǎn)移難度大的關(guān)鍵組件故障維修[1]，仍無法實現(xiàn)全面的在線維修，只能通過全面解體實現(xiàn)徹底檢修。國內(nèi)外LNG 卸料臂的主流大修周期為7～11 年[2]，因所處海洋環(huán)境、設(shè)備使用頻次不同有所差異。

2021 年中石油江蘇LNG 接收站歷時50 余天完成L-1101A/B 兩臺20 英寸DCMA 型LNG 卸料臂的自主解體大修，大修后測試應(yīng)用運(yùn)行良好。此類大口徑、雙配重型LNG 卸料臂的解體大修系國內(nèi)首次開展實施。大修進(jìn)程中維修團(tuán)隊通過維修進(jìn)度項目化管控、關(guān)鍵技術(shù)難題攻關(guān)、維修過程質(zhì)量控制等多項措施，高效率、高質(zhì)量、安全平穩(wěn)完成兩臺卸料臂大修，對同行業(yè)開展卸料臂大修具有深遠(yuǎn)借鑒意義。

1 大修必要性分析

由于卸料臂安裝在LNG 碼頭，主體結(jié)構(gòu)吊裝重量55 t，常規(guī)陸地用起重機(jī)械因場地限制無法入場，卸料臂主體結(jié)構(gòu)從立柱上吊起時僅能使用船吊吊裝；受海上風(fēng)浪等因素影響，海上吊裝具有施工難度大、吊裝耗時長、作業(yè)風(fēng)險高和維修成本高等特點，因此在廠商推薦大修周期基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)備實際運(yùn)行工況，分析和選擇合理的大修時間節(jié)點，對保障接收站LNG 接卸流程平穩(wěn)運(yùn)行和控制設(shè)備全生命周期成本有重要影響。

江蘇LNG 碼頭卸料臂自2011 年投產(chǎn)運(yùn)行以來已累計運(yùn)行超過10 年，按照設(shè)備廠商維護(hù)建議，結(jié)構(gòu)軸承組件長期使用后，必須對其進(jìn)行充分大修。由于江蘇LNG 接收站地處典型的高溫、高濕、高鹽霧的惡劣海洋大氣環(huán)境，卸料臂零部件腐蝕、老化等劣化跡象嚴(yán)重，部分碳鋼結(jié)構(gòu)已嚴(yán)重腐蝕變形；卸料臂Style50 平臺下方的外臂驅(qū)動液壓油缸支撐架均已出現(xiàn)焊縫撕裂和平板變形隱患，需要在在大修期間對其進(jìn)行糾正修復(fù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化；卸料臂在動作過程中，管線結(jié)構(gòu)異響聲音嚴(yán)重，對結(jié)構(gòu)軸承充分注脂潤滑仍無顯著效果，設(shè)備長轉(zhuǎn)動部件異常摩擦加劇零部件磨損和運(yùn)行阻力。截至2021 年5 月，接收站已累計接卸450 余艘LNG 貨船，卸料臂使用頻次逐年增多。

通過對廠商建議、設(shè)備故障隱患和運(yùn)行使用現(xiàn)狀綜合分析，對卸料臂開展大修的必要性理由充分。預(yù)計通過對卸料臂全面解體檢修，徹底排查和修復(fù)各種顯性故障和隱性問題，實現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行性能和可靠性的全面提升。

2 大修項目化管控措施

由于卸料臂首次大修涉及檢修專業(yè)面廣、參與人員和設(shè)備數(shù)量多，協(xié)調(diào)難度大、作業(yè)風(fēng)險點多，為高效推進(jìn)卸料臂大修項目實施，維修團(tuán)隊運(yùn)用項目化運(yùn)作的模式開展大修管理，項目主要成員架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 卸料臂大修成員組成架構(gòu)

對卸料臂大修項目創(chuàng)建工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）后，大修主要的工作流程主要分為大修前的準(zhǔn)備、船吊吊裝和轉(zhuǎn)運(yùn)、解體維修、組裝、現(xiàn)場回裝和測試等工作，卸料臂大修主要內(nèi)容分解具體流程如圖2 所示。

圖2 卸料臂大修主要內(nèi)容分解

在整個大修進(jìn)程中，項目進(jìn)度計劃受到多專業(yè)及多單位人員協(xié)調(diào)溝通難度大、大型船吊和車輛調(diào)遣指揮、降雨大風(fēng)等極端天氣、維修備件和工器具備貨和臨時補(bǔ)充、維修過程難題處置、碼頭維修窗口期協(xié)調(diào)等多因素影響，對推動項目進(jìn)度計劃按期保質(zhì)保量開展提出很大挑戰(zhàn)。卸料臂大修進(jìn)度與企業(yè)經(jīng)營經(jīng)濟(jì)利益掛鉤，為在有限的維修人力、物力和場地資源的前提下，最快時間完成卸料臂大修項目，項目團(tuán)隊通過對大修任務(wù)分解細(xì)化和關(guān)鍵路徑分析，即分析各維修路徑中持續(xù)時間長的檢修子任務(wù)后，調(diào)整和平衡維修資源，將主要維修人力物力集中調(diào)配到如零部件噴砂除銹和噴漆防腐等耗時長且占用維修資源多的子項目上，實現(xiàn)大修項目的進(jìn)度計劃的整體協(xié)調(diào)推進(jìn)。

3 大修關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)

在卸料臂大修項目推進(jìn)過程中，面臨多項技術(shù)難題和挑戰(zhàn)，項目成員通過技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用，解決多項面臨的難題，對推動大修進(jìn)程的順利開展發(fā)揮重要作用。

3.1 卸料臂關(guān)鍵備件國產(chǎn)化應(yīng)用

江蘇LNG 應(yīng)用的卸料臂原裝進(jìn)口自法國FMC（目前已合并為TechnipFMC），為順利開展大修，前期針對卸料臂更換零部件進(jìn)行全面評估和采購。針對卸料臂大修需求備件品類和規(guī)格多、數(shù)量大的特點，按應(yīng)用功能劃分為：結(jié)構(gòu)軸承備件、低溫回轉(zhuǎn)接頭備件、液壓缸備件、液壓控制管路和閥組備件、管線接頭雜件等主要備件種類。在各類備件的國產(chǎn)化應(yīng)用可靠性、安全性應(yīng)用風(fēng)險分析的基礎(chǔ)上，擯棄全部備件從卸料臂原廠家采購的成本高昂的備件采購策略，通過零部件分析和調(diào)查研究，直接從國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)廠家定制采購卸料臂液壓油缸、油管、Style40 處和外臂固定4 點接觸球轉(zhuǎn)盤軸承、低溫旋轉(zhuǎn)接頭靜密封用纏繞墊圈、全套連接螺栓螺桿等關(guān)鍵，不僅減少中間環(huán)節(jié)和采購成本，也大大縮短關(guān)鍵備件供貨周期。

3.2 卸料臂主體結(jié)構(gòu)海上吊裝和轉(zhuǎn)運(yùn)

卸料臂內(nèi)外臂主體結(jié)構(gòu)件吊裝重量約55 t，總長約18 m、寬約3 m、高約5.5 m，海平面到碼頭平臺高度約6.8 m，碼頭平臺到臂旋轉(zhuǎn)中心高度約17.5 m。主體結(jié)構(gòu)通過連接螺栓連接方式固定于立柱上。由于江蘇LNG 周邊海域風(fēng)浪較大，檢修工作期間還要保證3 臺臂滿足正常接卸LNG 船的需求。如何在風(fēng)大浪急、吊裝場地狹小的深海碼頭區(qū)域高精度地完成卸料臂的拆卸、吊裝、運(yùn)輸和回裝是卸料臂大修過程中的最大難點。項目初步方案計劃采用國內(nèi)慣用的浮式船吊和駁船配合的形式進(jìn)行吊裝（圖3），但受海上風(fēng)浪較大和船吊浮動顯著等因素影響，經(jīng)在現(xiàn)場海域吊裝實測，因受海上風(fēng)浪影響吊鉤晃動幅度約250 mm，無法正常開展卸料臂主體結(jié)構(gòu)的拆裝吊運(yùn)作業(yè)。

圖3 浮式船吊配合駁船吊裝

針對該問題，江蘇LNG 接收站廣泛調(diào)研開展技術(shù)攻關(guān)，創(chuàng)新應(yīng)用自升自航式多功能平臺“海牧16”配套徐工XLC220 噸大型履帶吊車，采用海上吊運(yùn)一體化的大修解決方案（圖4），解決因海上風(fēng)浪大、吊點搖擺幅度大無法吊裝的難題，大幅降低吊裝作業(yè)風(fēng)險和施工難度，主體結(jié)構(gòu)吊裝相對平穩(wěn)安全。吊裝過程中，維修人員克服受海面風(fēng)浪影響設(shè)備重心易偏移、吊裝區(qū)域受限、作業(yè)空間狹小等困難，單次吊裝作業(yè)時間控制在6 h 以內(nèi)，精準(zhǔn)高效地完成卸料臂主體結(jié)構(gòu)吊裝和轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)，卸料臂海上吊裝簡要流程如圖5 所示。

圖4 自升自航式多功能平臺

圖5 吊裝流程

（1）“海牧16”自升式多功能平臺在進(jìn)入北碼頭前，事先將220 t 履帶吊在平臺上組裝完成，鋪上鋼板，然后將多功能平臺航行至北碼頭。進(jìn)入卸料臂所在碼頭后，盡可能靠近碼頭前沿進(jìn)行平臺停靠作業(yè)。多功能平臺就位前需完成海底探摸工作，確保平臺4 個樁腿所在位置無障礙物。

（2）調(diào)整好平臺后，將4 個樁腿插入海底泥沙中，緩慢均勻提升平臺。提升過程中實時監(jiān)測調(diào)整，保證平臺甲板水平，防止傾斜。平臺提升到與卸料臂鋼平臺同標(biāo)高時停止提升，部分作業(yè)人員通過臨時通道從卸料臂碼頭到達(dá)升降平臺上。人員就位之后繼續(xù)提升平臺，直至到達(dá)最高位置42 m。

（3）履帶吊主臂轉(zhuǎn)至卸料臂上方后，將吊索具底部移位至被吊卸料臂重心上方，通知吊車操作人員將吊鉤降落至合適位置，由碼頭起重人員將吊索具底部的卸扣掛至卸載臂吊耳上，復(fù)查各連接點的可靠性。在卸料臂前、后兩端各系好1 條Φ30 mm 麻繩作為吊裝拖繩，在拆卸卸料臂主體與立柱基座連接螺栓過程中，對稱均布安裝4 套長度500 mm 的同型號螺栓及4 根對應(yīng)的導(dǎo)向桿控制卸料臂拆卸過程安全穩(wěn)定性。

（4）碼頭施工總指揮確認(rèn)準(zhǔn)備工作完成后，向起重指揮發(fā)布起吊指令，以對講機(jī)方式指揮履帶吊，進(jìn)行起吊操作。吊車吊鉤慢慢上升，直至吊索逐步受力，保持吊鉤15 t 左右的受力，維修人員開始拆卸連接螺栓，隨著導(dǎo)向螺桿的松開逐漸加大吊鉤的受力直至60 t 左右，在拆卸卸料臂與立柱基座連接螺栓過程中，要保證卸料臂拆卸過程中安全穩(wěn)定性，在連接螺栓拆卸完畢后，由起重指揮通知履帶吊繼續(xù)起吊，直至卸載臂離開基座2 m，設(shè)定靜止?fàn)顟B(tài)。

（5）卸料臂離開基座2 m 后，履帶吊緩慢旋轉(zhuǎn)主臂，使卸料臂緩慢離開平臺區(qū)域，旋轉(zhuǎn)過程中起重指揮應(yīng)密切關(guān)注卸料臂與周圍設(shè)施的間距（圖6）。吊車吊臂旋轉(zhuǎn)時，將卸料臂擺放到預(yù)定位置的支架上。起重指揮人員必須時刻注意上升高度，牽引人員配合卸料臂定位牽引，防止卸料臂與周邊設(shè)備碰撞。

圖6 卸料臂與周圍設(shè)施的間距

（6）運(yùn)送至南碼頭后，利用平臺上的履帶吊吊運(yùn)卸料臂和支座、支撐至運(yùn)輸平板車上（圖7）。采用倒鏈、吊帶和繩索鎖緊固定，運(yùn)輸至維修車間預(yù)先指定位置進(jìn)行卸車，采用350 t 汽車吊進(jìn)行卸車。

圖7 使用運(yùn)輸平板車轉(zhuǎn)運(yùn)卸料臂主體結(jié)構(gòu)

3.3 結(jié)構(gòu)軸承滾珠和外圈結(jié)構(gòu)件拆裝技術(shù)攻關(guān)

結(jié)構(gòu)軸承是卸料臂主體結(jié)構(gòu)承重的核心組件（圖8），也是卸料臂大修項目檢查和維修的關(guān)鍵組件。每臺卸料臂包含5 套結(jié)構(gòu)軸承，卸料臂結(jié)構(gòu)軸承參數(shù)見表1。結(jié)構(gòu)軸承拆裝過程中面臨的問題主要有以下兩點。

表1 卸料臂結(jié)構(gòu)軸承參數(shù)

圖8 吊運(yùn)至維修廠房的卸料臂主體

（1）在拆下內(nèi)結(jié)構(gòu)臂軸承安裝塞后，檢查發(fā)現(xiàn)由于外圈上的可拆卸軌道因使用過程中已嚴(yán)重滑移，從滾珠安裝塞處已無法看到和取出舊滾珠。為解決該問題，檢修人員使用比待拆滾珠略大的硬質(zhì)合金孔鋸（Hole Saw）對滑移的可拆卸軌道鉆孔（圖9），同時輔助使用旋轉(zhuǎn)銼修整切除，最終將深孔內(nèi)高硬度的可拆卸軌道開出可以通過英寸滾珠的圓孔，使舊滾珠得以順利取下。

圖9 用孔鋸開孔嚴(yán)重滑移的可拆卸軌道

（2）在拆卸S50 處結(jié)構(gòu)軸承外滾道基體時，由于內(nèi)外圈基體間隙小且基體兩側(cè)周向縫隙配置了防水石墨盤根、可拆卸軌道出現(xiàn)顯著延展變形、結(jié)構(gòu)軸承因直徑超過1.2 m且重量大的結(jié)構(gòu)特點致使吊裝拆解時調(diào)平困難等原因，采用常規(guī)直接吊起外圈或內(nèi)圈的方式難以順暢解體結(jié)構(gòu)軸承。為解決該拆裝難題，項目團(tuán)隊采用了在待拆軸承內(nèi)圈端面安裝固定支撐厚圓鋼板，并在圓鋼板周邊均勻開孔并焊接固定螺母，使用螺栓緊固的機(jī)械千斤頂原理，均勻、精確、低成本地調(diào)整內(nèi)外圈相對位置，解決內(nèi)外圈拆解難、耗時長的難題（圖10）。利用同樣的原理和方法，采用該類型簡易工裝也有效實現(xiàn)了水平三軌道結(jié)構(gòu)軸承體的拆裝。

圖10 使用機(jī)械千斤頂原理簡易工裝拆裝結(jié)構(gòu)軸承

3.4 低溫回轉(zhuǎn)接頭拆解和研磨質(zhì)量管控

低溫回轉(zhuǎn)接頭的拆解、檢修和回裝過程是卸料臂大修進(jìn)程中對檢修精度要求較高的作業(yè)。每臺卸料臂包含6 套軸承（從立柱至卸船接口依次編號1#～6#），用于為卸料接口提供6 自由度運(yùn)動。常見的低溫回轉(zhuǎn)接頭故障包括低溫密封件磨損老化變形、金屬異物或灰塵污染（圖11）、金屬密封件點蝕（圖12）等因素誘發(fā)的密封失效[3]和滾珠磨損、可拆卸滾道磨損及變形造成的轉(zhuǎn)動阻力增大甚至轉(zhuǎn)動異響。為解決部分可拆卸軌道和滾珠變形磨損嚴(yán)重而無法安裝常規(guī)方式拆裝的難題，通過使用輔助拆裝支吊架工裝，借助連接螺栓將軸承內(nèi)圈固定在臨時支架法蘭盤上，在正上方和下方一側(cè)加裝倒鏈吊裝錨固點同步對稱拉動旋轉(zhuǎn)低溫旋轉(zhuǎn)接頭外圈的方法，將部分拆裝難度極大的低溫接頭順利拆下。

圖11 滾珠安裝塞打開后粉塵堆積

圖12 氮氣密封面局部腐蝕后形成的斷續(xù)線條

由于低溫回轉(zhuǎn)接頭密封面的維修質(zhì)量直接關(guān)系卸料臂工藝管道的密封性，項目團(tuán)隊制定并培訓(xùn)統(tǒng)一的密封面研磨、可拆卸軌道修磨、滾珠安裝作業(yè)流程，確保在大修參與人員多、流動性大的客觀條件下，保障檢修質(zhì)量的一致性。通過批量加工定做工藝管道配套尼龍盲法蘭，提升檢修吊裝和拆裝過程的安全性和可靠性，避免密封面磕碰受損的風(fēng)險；同時優(yōu)化可拆卸軌道的邊緣形式，將原平直斷面優(yōu)化為整體圓弧過度、局部邊緣倒角過度的樣式（圖13），提升滾珠安裝孔處可拆卸軌道結(jié)構(gòu)完整性，使?jié)L珠在該位置的平滑過渡性能提升，有效延長滾珠和可拆卸軌道的使用壽命。

圖13 優(yōu)化后的可拆卸軌道圓弧形斷口過渡樣式

3.5 復(fù)雜零部件的吊裝、定位和收納

卸料臂內(nèi)外結(jié)構(gòu)臂、工藝管道、旋轉(zhuǎn)接頭等零部件具有結(jié)構(gòu)異型、尺寸跨度大、自重大等特點，拆裝過程中吊裝風(fēng)險較高。例如在卸料臂外臂工藝管道和內(nèi)臂工藝管道拆解和安裝過程中，管道兩側(cè)均向同方向彎曲，重心偏離嚴(yán)重（圖14）。為控制該類復(fù)雜構(gòu)件的吊裝風(fēng)險，項目團(tuán)隊優(yōu)化零部件的拆裝流程，采用零件組合搭配安裝的形式，將1#和2#旋轉(zhuǎn)接頭組件先連接到容易控制重心的內(nèi)臂工藝管道上并首先安裝，再單獨連接外臂工藝管道。采用部件搭配組裝裝配的形式，降低吊裝作業(yè)的難度。旋轉(zhuǎn)接頭預(yù)先與工藝管道連接的法蘭面均為主、次密封和水封對安裝精度要求較高的動密封面，而靜密封側(cè)僅為纏繞墊片形式的密封件，采用這種部分組合體安裝連接的形式降低關(guān)鍵密封件的安裝難度和作業(yè)風(fēng)險，提升密封件的安裝質(zhì)量和效率。

圖14 工藝管道拆解時因偏重?zé)o法吊平

在卸料臂回裝過程中，各零部件的相對位置定位極為關(guān)鍵，如果定位發(fā)生偏差，將可能破壞配重等部件的平衡關(guān)系、平行關(guān)系和附屬金屬管件無法安裝等嚴(yán)重問題，導(dǎo)致安裝質(zhì)量失控。因此，在設(shè)備被解體之前，應(yīng)準(zhǔn)確、清晰地對關(guān)鍵零部件標(biāo)記定位。由于絕大多數(shù)零部件需經(jīng)過噴砂工序徹底除銹，常規(guī)的記號筆標(biāo)記法或電動刻字筆因漆膜脫落或標(biāo)記淺顯等原因已不適用。為提高定位的準(zhǔn)確性和識別率，維修人員在待定位表面打磨去除油漆層后，敲打鋼印并按照順序編號；對關(guān)鍵的定位尺寸，如液壓油缸支撐架定位、鋼纜接頭螺紋長度定位、主次配重塊位置定位等關(guān)鍵尺寸數(shù)據(jù)測量并校核作為回裝參考依據(jù)。通過準(zhǔn)確、完整地設(shè)定維修定位標(biāo)記，有效避免卸料臂繁多零件的不良裝配，對保障大修裝配質(zhì)量發(fā)揮重要作用。

由于每套卸料臂的各類零部件近900 項，和常規(guī)設(shè)備檢修相比，卸料臂解體后的各類零部件的收納、清洗和檢查任務(wù)繁重。為規(guī)范拆卸各類零部件的管理，按照主要功能組件分區(qū)放置、各區(qū)域內(nèi)零部件放入專用收納盒、分類標(biāo)記擺放、專人管理的原則，有序推動卸料臂大修各零部件的拆檢、存放和歸檔。

3.6 卸料臂零部件除銹和噴漆防腐

零部件除銹和噴漆防腐是卸料臂大修進(jìn)程中持續(xù)時間長、工作量大、維修物料消耗量大、質(zhì)量控制難度高的維修內(nèi)容。卸料臂的主要結(jié)構(gòu)支撐組件材料主要為碳素結(jié)構(gòu)鋼，低溫工藝管道、接頭等為304/304L 雙證不銹鋼材料。投用10 年以來，受南黃海海域嚴(yán)苛海洋大氣腐蝕環(huán)境影響和接船量大、使用頻繁等因素影響，卸料臂結(jié)構(gòu)支撐件銹蝕和油漆分層脫落現(xiàn)場顯著，低溫管路油漆表面嚴(yán)重龜裂。嚴(yán)重的表面腐蝕導(dǎo)致部分零部件尺寸減薄、結(jié)構(gòu)缺失和運(yùn)轉(zhuǎn)卡滯等故障。項目團(tuán)隊結(jié)合大修檢查情況，對除銹方式和防腐方法反復(fù)摸索對比，研發(fā)應(yīng)用一套符合嚴(yán)苛海洋大氣環(huán)境設(shè)備除銹、防腐的操作方法。

目前江蘇LNG 常用的除銹方式包括噴砂除銹、手工角磨機(jī)打磨除銹（圖15）和使用焊渣錘敲擊除銹等方式，應(yīng)用中的優(yōu)缺點見表2。受待除銹卸料臂零部件尺寸大數(shù)量多、作業(yè)場地、人員、工具及后續(xù)油漆涂裝等因素影響，在卸料臂零部件的表面除銹過程中，綜合采用噴砂除銹、手工打磨和敲擊除銹相結(jié)合“三步走”的方法。第一步噴砂除銹和手工角磨機(jī)打磨除銹同步進(jìn)行，除去大部分舊漆皮和銹皮；第二步檢查噴砂除銹和打磨除銹后的零部件表面的銹核，使用焊渣錘全面敲擊去除；第三步對角磨機(jī)打磨除銹后的零部件表面，噴砂除銹并形成毛化表面，表面粗糙度達(dá)到滿足涂裝標(biāo)準(zhǔn)的Sa2.5 級[4]。以上三步施工時可交叉同步進(jìn)行，在有限的維修資源的前提下，對提高卸料臂零部件除銹效率和提升除銹質(zhì)量發(fā)揮重要作用。

圖15 使用角磨機(jī)手工打磨除銹

表2 常用除銹方式優(yōu)缺點對比

為提升涂裝效率和質(zhì)量，卸料臂零部件涂層防護(hù)采用氣動噴涂、電動噴涂相結(jié)合的施工工藝。氣動噴涂需外接氣源，單套設(shè)備噴涂量約0.2 L/min，操作靈活，適用于不規(guī)則零部件的非連續(xù)噴涂，單次噴涂涂層較薄；電動噴涂單套設(shè)備噴涂量約12 L/nin，適用于規(guī)則的且面積大的零部件作業(yè)面噴涂，作業(yè)效率高，但操作比氣動噴涂難度大。采用氣動噴涂和電動噴涂配套應(yīng)用的作業(yè)方法，降低油漆耗材的損耗和施工作業(yè)的難度，提高總體涂裝作業(yè)效率。

防腐油漆涂層的選擇是卸料臂噴涂的重要環(huán)節(jié)。初期根據(jù)原廠配置采用卡寶拉因的系列產(chǎn)品，根據(jù)供貨情況同時又選用佐敦系列油漆，二者具有相當(dāng)?shù)姆雷o(hù)效果，主要參數(shù)見表3。防腐油漆涂層的厚度與防腐蝕效果有直接的關(guān)系，尤以在嚴(yán)酷腐蝕環(huán)境下的重防蝕涂料，必須達(dá)到一定的干膜厚度。因此需要有多道的涂層，其主要原因是通常每道涂層不能太厚，否則表層皺皮而內(nèi)層不干。但是單層漆膜難免有縮孔、針孔、局部缺損等問題，在缺損薄弱部位首先會發(fā)生腐蝕。多道涂層的優(yōu)點是各層之間互相覆蓋缺損部位。因為各道涂層都在同一具體部位發(fā)生缺損的概率低，多道涂層保證整個油漆涂層的防腐蝕效果。

表3 卸料臂大修應(yīng)用油漆牌號參數(shù)

3.7 大型液壓缸維修

每臺DCMA-S 型FMC 卸料臂包含4 套液壓缸，為卸料臂回轉(zhuǎn)、內(nèi)臂旋轉(zhuǎn)、外臂旋轉(zhuǎn)提供動力，主要參數(shù)和功能見表4。液壓缸均為雙作用活塞式液壓缸，主要由活塞桿、活塞、密封件、缸蓋、拉桿、安裝法蘭等組成。

表4 卸料臂液壓缸主要參數(shù)

解體大修前應(yīng)詳細(xì)標(biāo)記和記錄各零部件安裝位置及定位尺寸，如標(biāo)記液壓油管接頭、缸蓋、安裝法蘭在缸體的安裝位置等定位尺寸，為液壓缸重新組裝提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。現(xiàn)場拆裝環(huán)境要應(yīng)確保潔凈，拆卸完成后清洗檢查缸體內(nèi)表面、活塞桿表面有無凹痕、劃痕和劃傷痕跡；檢查缸蓋密封槽有無損傷或腐蝕。經(jīng)檢查液壓缸普遍存在的問題是缸蓋密封槽腐蝕及活塞桿表面拉傷。

液壓缸耐壓試驗工裝主要由手動試壓泵、液壓管路和接頭等部分構(gòu)成。使用試壓泵將液壓油（Shell Tellus T32）注滿液壓缸，在空負(fù)載工況下全行程往復(fù)動作4 次，排出缸體氣體；然后將被試缸的活塞分別停留在行程兩端（不能接觸缸蓋），間隔5 min將施加的操作壓力增加20%，直至試驗壓力達(dá)到31.5 MPa（液壓缸工作壓力為20 MPa），檢查液壓缸各個部分有無滲漏及零件有無變形等異常現(xiàn)象，完成液壓缸耐壓試驗。

大修主要更換各液壓缸已腐蝕鼓泡的液壓桿、老化的液壓密封件和拉桿螺栓、液壓絲堵等配件，同時對腐蝕嚴(yán)重的缸體、缸蓋除銹防腐。液壓桿大修過程中，經(jīng)全面檢查，缸筒和兩端端蓋等主要零部件除銹后呈現(xiàn)較明顯的銹蝕凹坑等缺陷。由于液壓缸在卸料臂上拆裝難度大，日常檢修不便，各主要零部件已產(chǎn)生不同程度腐蝕、坑蝕等劣化傾向，因此在今后卸料臂大修時，宜采用整體更換液壓缸的維修策略，不僅提高卸料臂的大修進(jìn)度，還降低該類備件采購成本，確保液壓缸組件質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

3.8 液壓控制系統(tǒng)維修和調(diào)試

卸料臂液壓系統(tǒng)主要由液壓油站、過濾器、液壓油管、蓄能器、液壓閥組、調(diào)壓閥、流量調(diào)節(jié)閥、液壓卡爪等部件組成。大修期間須更換的組件包括銹蝕的調(diào)壓閥和流量調(diào)節(jié)閥、液壓油管、蓄能器氣囊、過濾器等。維修過程中的重點和難點主要為插裝閥式的調(diào)壓閥、流量調(diào)節(jié)閥的安裝和壓力及流量調(diào)試。

卸料臂液壓閥組上的調(diào)壓閥和流量調(diào)節(jié)閥采用的均為SUN 液壓插裝閥，受海洋大氣鹽霧腐蝕影響，碳鋼材質(zhì)的插裝閥極易腐蝕銹穿，運(yùn)行時極易導(dǎo)致插裝閥受壓爆裂泄漏，因此，大修期間必須更換全部腐蝕劣化的插裝閥組件。在新插裝閥安裝到位后，應(yīng)對插裝閥（包括調(diào)壓閥和流量調(diào)節(jié)閥）進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，以保證卸料臂液壓系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行。

在插裝閥測試時，由于插裝閥存在微量內(nèi)漏，用手搖泵因流量小難題保持穩(wěn)定油壓，需提前準(zhǔn)備能達(dá)到模擬運(yùn)行工況20 MPa 的電動液壓油泵。調(diào)試調(diào)壓閥時，通常采用觀察閥前壓力并通過旋轉(zhuǎn)調(diào)壓閥頂部的螺絲進(jìn)行調(diào)節(jié)，閥后管線直連液壓油泵回油管線，閥前的穩(wěn)定壓力即為調(diào)壓閥調(diào)整的壓力；調(diào)試流量調(diào)節(jié)閥時采用壓降法，在待測插裝閥的前后各安裝1 塊壓力表，對比新舊插裝閥壓差值（圖16），結(jié)合廠商推薦的壓力設(shè)定值，可實現(xiàn)對新安裝的插裝閥進(jìn)行調(diào)試。

圖16 插裝閥定壓和調(diào)試

3.9 缺陷部件修復(fù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化

卸料臂大修期間檢查發(fā)現(xiàn)Style50 平臺下方的外臂驅(qū)動液壓缸支撐座存在裙座焊縫撕裂和平板彎曲變形嚴(yán)重隱患（圖17）。經(jīng)分析，支撐座平板彎曲變形和焊縫撕裂系由卸料臂液壓缸因浮動設(shè)定異常、運(yùn)行阻力大等可能原因造成的異常載荷造成彎曲高達(dá)8°左右。針對該問題，項目團(tuán)隊制定平板變形專項矯正方案，并對支撐座結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化。

圖17 支撐座變形彎曲撕裂后的焊口

支撐座變形平板材料為16Mn 鋼，采用氧乙炔加熱變形區(qū)域并輔以倒鏈反向拉動矯正的方法，完美糾正變形鋼板。具體流程為：切除部分撕裂焊縫區(qū)域金屬，選取卸料臂次配重固定座和內(nèi)結(jié)構(gòu)臂為錨固點，在待糾正的支撐座兩側(cè)對應(yīng)位置焊接吊耳并使用3T 倒鏈反向拉緊，使用氧乙炔割槍在彎曲變形周邊區(qū)域線狀加熱，邊加熱邊拉緊兩側(cè)倒鏈（圖18）。矯正后支撐板水平度達(dá)0.15°，滿足使用標(biāo)準(zhǔn)，并焊接固定。

圖18 變形平板矯正現(xiàn)場

為避免16Mn 支撐座焊接修復(fù)后再次產(chǎn)生裂紋，項目團(tuán)隊研究制定焊縫修復(fù)工藝：①焊條選擇方面，由于16Mn 鋼的冷裂紋傾向較大，選用低氫型J507 型電焊條，焊前烘干處理；②由于16Mn 鋼的碳當(dāng)量大于0.45%，焊前應(yīng)預(yù)熱，預(yù)熱溫度控制在100～150℃；③為了避免焊縫組織粗大，造成沖擊韌性下降，選用小直徑焊條、窄焊道、薄焊層、多層多道的焊接工藝：第一層至第三層采用Ф3.2 電焊條，焊接電流100～130 A；第四層至第六層采用Ф4.0 的電焊條，焊接電流120～180 A。

為進(jìn)一步提高支撐座結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，避免該區(qū)域再次受重載彎曲變形，在對其彎曲平板糾正和焊接的基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化。采用2 塊600 mm×90 mm×50 mm 的16Mn 拆裝鋼板在外臂液壓缸安裝立板2 側(cè)滿焊（圖19）。通過補(bǔ)充兩塊加強(qiáng)筋板，提升支撐座承載能力，有效避免此類隱患再次發(fā)生。

圖19 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的支撐座

4 結(jié)束語

中石油江蘇LNG 首次自主完成20 英寸卸料臂大修，從海上吊裝拆卸組織施工、轉(zhuǎn)運(yùn)解體維修、高質(zhì)量組裝和調(diào)試等全流程實現(xiàn)完全自主管理、自主施工、自主調(diào)試和運(yùn)行，并對卸料臂關(guān)鍵備件國產(chǎn)化、主體結(jié)構(gòu)海上吊裝、結(jié)構(gòu)軸承滾珠和外圈結(jié)構(gòu)件拆裝技術(shù)、低溫回轉(zhuǎn)接頭維修、復(fù)雜零部件的解體吊裝定位和收納、零部件除銹和噴漆防腐、大型液壓缸維修、液壓控制系統(tǒng)維修和調(diào)試、缺陷部件修復(fù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等多項關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)研究和應(yīng)用，取得良好應(yīng)用成效，打破國外廠家對此類關(guān)鍵設(shè)備大修核心技術(shù)壟斷，實現(xiàn)中國石油LNG 接收站卸料臂檢修零的突破，對LNG 行業(yè)卸料臂大修具有重要的借鑒意義。