鉆井平臺懸臂梁軌道面板反變形工藝技術分析報告

陳華康

（招商局重工（深圳）有限公司，廣東 深圳 518000）

本工藝屬于船舶超厚板材冷作加工的技術領域。軌道面板為高強度鋼，材質EQ63-Z、板厚t=95mm、寬度B=750mm、長度L=10000mm。面板與腹板焊接的中間位置要求冷作反變形。需求大型液壓床提供足夠的壓力作用于軌道面板上，單位長度下產生的彎曲應力超過軌道面板的屈服強度，以達到T 梁面板的永久變形(預期的凹向彎曲)。T 梁面板與腹板焊接時：面板焊接位置產生熱脹冷縮彎曲變形與面板預壓的反變形相抵消，從而達到面板平面精度的相關要求。

1 背景技術

（1）隨著科學技術的日益進步，現在海洋裝備制造的精度要求越來越高。CJ-46 鉆井平臺的MSC 滑移設備對懸臂梁軌道施工的基本要求：

1）軌道的寬度為750mm，偏差+1.5mm～ -1mm。

2）縱向軌道每兩米焊接變形不越過3mm。

3）插銷孔上下斜度小于等于1mm。

（2）軌道完工檢測，精度要求圖示：

（3）軌道制作控制要點：軌道由底板（面板）、孔蓋板、腹板、肋板、內外斜板組成。其中重點在于控制底板的精度，上述3 點要求中1）與3）可通過切割與打磨解決，其中第2 點縱向軌道每兩米焊接變形不越過3mm 的要求需焊接預反變形為重點與難點(高強度超厚板的預反變形)。

（4）項目簡 介、目 標：制 作CJ-46 該系列鉆井平臺縱、橫移滑道時，存在該滑道面板EQ63 δ=95×750×L 焊接變形后達不到技術設計公差要求＜3mm。普遍采用處理措施：

1）以往及目前在建項目軌道面板拼板后進行

反面烤火（600～900 度）預反變形。由于面板較厚T=95mm、溫度低烤火無效果；溫度過高軌道面板材質變差并且產生裂紋，該工藝方法已被船檢與船東否定。

2）邊焊接腹板，面板反面邊烤火，溫度T＜350 度，效果難以達到要求。

3）首制CJ-46 鉆井平臺嘗試過具有2000 噸的油壓機的外協單位進行加工，壓制能力比我們廠1100 噸的油壓機高出將近一倍，也沒能成功對該超厚板進行反變形冷壓加工，且費用較高。

該焊接反變形難題致使項目停滯不前，無法進行下一道工序的施工，嚴重影響后續工程的進度。加溫烤火行不通的情況下決定僅能采用冷壓加工反變形措施。按傳統習慣的冷作加工需要超大型8 千噸以上液壓機，這種大型設備華南地區較為稀有。在廠內現有設備有限的情況下考慮解決該難關，設想試用以下兩種方法：

1）新制液壓床下模，軌道面板加工時工件支承力支點距離為最大值。

2）在液壓床壓力有限的情況下，減小加工工件受力面積。以達到足夠的彎曲應力，完成冷壓加工試驗，突破項目的瓶頸難題。

2 工藝技術資料及壓模工裝準備

（1）面板寬度為B=750mm，所以兩支點最大距離只能取最大值為650mm。根據支點最大距離設計液壓床的下模。

（2）根據已知軌道面板材質EQ63-Z、板厚t=95mm、兩支點距離650mm、液壓床提供1000T 壓力、以兩支點間的中點受集中載荷、計算軌道面板產生屈服強度的受力長度。以活動鉸鏈支座受力型式計算得：L=750mm。理論上公司現有的1100 噸油壓機具有對該厚度面板進行預壓反變形的能力，該工藝措施方案可行。軌道面板每條長10 米，考慮到長度方向受力點以外面板內力的約束及液壓機老舊壓力不足的因素，每次壓制長取L=300mm，采用續刀方法壓制加工。

（3）液壓床的下模制作。

1）軌道板反變形成型壓模，利用余料制作1 套壓模。件1 使用已經找好的余料（余料編號：129-511AYL119，180x1800x1200 材質EQ51）制作，件2/3 采用余料（余料編號：129-3-702A-YL14，材質EQ51）切割下料。

2）件2 與件1 焊接雙面間斷角焊縫的形式，件3與件1 不焊接。

3 軌道面板預壓反變形成型加工要求

（1）下模制做完成后放置在1000t 液壓機正下方，采用螺栓將其連接固定好。

（2）軌道面板放在下模上面，液壓機圓柱正下方，下模設有寬度方向限位導向卡板（件3）。

（3）采用圖示圓弧形液壓機原有舊上模，每次壓型長度為約300mm，反變形為2—3mm。

（4）采用多個壓制點成線的續刀加工方法：在吊機的輔助下，軌道板不斷移動配合壓型，保證每次壓型都是在油壓機圓柱正下方。

（5）通過下模及保持時間控制變形量的一致性，壓型好的板件，按照每隔300mm 一個點對反變形進行測量，報檢合格后（滿足預估2—3mm 的反變形量）方可進行下一步。

（6）預壓反變形2mm，留有壓縮空隙4mm，預留反彈2mm，現場進行測試，以實際反彈量調整壓縮空隙。

4 液壓機能力測試

材質EQ63、厚T=95mm、長L=1700mm 余料進行壓板測試：加工班組反復壓制試驗，多次調整墊板的長度，由于1100T 油壓機壓力不足僅供800T 壓力，等因素的影響，最終確定每次壓制長度280mm 可以使工件產生屈服強度變形，在面板橫截面670mm 中點位置的反變形彎曲量可以在0～6mm 范圍內進行有效控制，液壓機能力測試結果合乎要求。

工件產生屈服強度變形量實測數

軌道面板工件上作用力墊板的長度

5 軌道面板加工

軌道面板高強度鋼：材質EQ63-Z、板厚t=95mm、寬度B=750mm、長度L=10000mm。工件加工 采用1000t 油壓機對軌道板進行預壓，通過定制下模控制反變形量，反變形值1.5～2mm(試壓工件焊后測量所得準確的變形量值)。要求對預壓好的軌道板每隔0.5m 進行測量，符合要求方可進行下一步。

6 結束語

測驗成功并達到技術設計公差要求，獲得船東船檢的認可。現該工藝技術在公司內所有鉆井平縱、橫移滑道的項目上得到了應用及推廣。廠內加工每條CJ-46 鉆井平臺145m(81 噸）人工費用僅需1 萬多元。同時節省運輸費用及縮短項目的工期，與外協單位報價對比估算每條平臺可節省約20 萬～30 萬元，該工藝技術措施獲得招商局重工（深圳）有限公司與友聯船廠（蛇口）有限公司《優秀創新獎》。