海洋平台分段吊装方案探究

2014-09-25于同文王

中国新技术新产品 2014年16期

关键词：肘板吊运吊耳

于同文王鑫

（1．辽宁陆海石油装备研究院有限公司，辽宁，盘锦，124010；2．长城钻探工程有限公司，辽宁，盘锦，124010）

海洋平台分段吊装方案探究

于同文1王鑫2

（1．辽宁陆海石油装备研究院有限公司，辽宁，盘锦，124010；2．长城钻探工程有限公司，辽宁，盘锦，124010）

船舶以及平台等分段的吊装工作，是整个船体建造过程中的一项重要内容，其效果不仅影响到分段翻身、吊运、合拢的速度和质量，还直接影响到现场施工人员和起重设备的安全。造船生产的不断发展，也给吊装工作带来了新的问题，如新的大型起重设备的投入使用，导致分段尺度大型化，分段重量响应增加，船体这些尺度、重量、结构型式上的变化，也给吊装工作带来许多不利因素，因此本课题主要优化吊装设计方案，合理筛选吊耳及布置位置，使分段的吊装工作达到最优状态。

平台；分段；吊装；工艺

背景介绍

现代船舶除了一些小船采用整体建造外，一些有条件的船厂基本上都采用分段建造工艺。为了使分段中的大部分焊缝处于俯焊位置，以改善施工条件，保证焊接质量，一般都采用反造工艺。对于一些线型比较复杂的首尾分段，为了简化胎架，节省材料也往往反造。随着预舾装工艺的采用，并为缩短船台周期，分段尺寸及重量愈来愈大，所以分段的吊装和翻身成为船体建造中的一个重要工序。为保证分段﹑设备﹑人员的安全，对吊运翻身工艺应该考虑计算，以免分段发生严重变形和损坏，造成安全事故。

1 分段重量重心的计算

分段的重量重心位置是确定吊耳数量及焊接位置的主要依据。对于比较方正规则的分段可以根据经验估计重心位置来布置吊耳。但对形状复杂的分段是难以凭经验估算的，尤其是对落地滚翻的分段必须通过计算来确定重量重心，以便布置吊耳。按照船舶设计中重量重心计算方法，对照分段结构图逐项进行计算得到重量与重心坐标。

计算得到的重量应加上3%～5%的焊缝金属重量，临时加强结构重量以及构件余量的重量方可作为分段的起吊重量。

2 吊耳位置确定

对于落地翻身的分段，吊耳应布置在分段重心平面上，否则会使分段翻身困难或者产生危险。如吊耳布置在分段重心平面前，为了使分段继续翻转，必须使吊车前移产生一个水平分力。吊车前移时可能使分段加速翻转造成很大的危险性。所以吊耳不宜布置在分段重心平面前。

吊耳布置在分段重心平面后，当分段逐渐翻转到大于90°时，产生的力矩都促使分段翻转，从而使分段产生冲击加速度。为了吸收这一能量，钢索张力必须迅速增长。此时钢索容易被拉断，所以是很危险的，因此吊耳不应该布置在分段重心平面后。吊耳位置在分段重心平面上，在分段整个翻转过程中始终处于力的平衡状态，故不会产生冲击。因此正确的吊耳安装位置应在分段的重心平面内。当吊耳不得不置于重心平面前时，应采取措施防止分段的滑移，当吊耳不得不置于重心平面后时，为防止翻倒和冲击，应设置辅助拉索和绞车，使分段缓慢，稳定地翻转，以确保安全。

3 吊耳结构与强度

吊耳应采用有良好可焊接的钢板焊接而成。一般分为有肘板和无肘板两种，无肘板的吊耳只需校核剪切强度，可不考虑其抗拉强度，有肘板的吊耳应该注意的是因吊耳承受的动负载。计算的安全系数应取5到10倍。

吊耳的强度，除考虑吊耳本身的材料﹑尺寸及有无损伤之外，还应考虑到焊接位置的强度。吊耳的眼孔应该使用钻孔，或镗孔。如果是气割出来的孔眼，则应磨光以免损坏索具。吊耳孔周围可加焊复板，以提高抗剪切的强度。吊耳安装位置附近不应留有缓焊区，需全部焊好。另外根据需要，吊耳处船体部位的焊缝高度可以增大。单面焊或连续焊必须改成双面满焊，安装吊耳处的船体结构强度，刚度不足时，应加肘板或扶墙材进行加强如果分段重量大而安装吊耳处的船壳板又较薄，除采用肘板等加强外，最好在吊耳处再增加腹板以增强。

吊耳位置应与分段重心对称保持吊耳负荷的均衡，使分段吊运平稳。水平起吊分段时，吊耳安装方向要沿分段对角线布置，并以分段的重心为起点，按等距离成放射状布置，垂直起吊舱壁等分段时，吊耳的安装方向与钢索作用线相一致，以免产生扭矩。确定吊耳位置时，应注意钢索的长度与夹角a，这与分段的尺度大小，吊车的有效起吊高度有关。一般应使钢索夹角小于90°,最大也不应超过120°。

4 两种吊耳的使用及安装

对于一个建造船长在110米以内的中小型船舶来说，船台合拢一般采用总段和平面分段合拢法，每个总段的重量大多在60吨到80吨之间，吊运翻身每个分段用4只吊耳，原来使用一次性的吊耳，材料和人工消耗都较大，经过多年的实践，我们设计采用了一种能够多次重复使用的吊耳。

底部是一个匣形座子，在底座上焊接环板与肘板，匣形底座与船体分段焊接，底座高度为120-150MM，每个吊耳可承受负荷25吨，每次分段吊运翻身完毕后，将吊耳从分段上割下，对底座进行休整后即可多次使用。视底座高度而异，一般可反复使用10次左右。

在船舶批量建造情况下，建造分段数量大，需使用吊环数量也很多，辅助工作量也就大了，另外焊接型吊耳底座经多次修割焊接，由于受热影响区影响，底座的机械性能，强度﹑韧性等都会有所改变。为此我们研究设计出一种与分段螺栓联接的吊耳。与其焊接吊耳不同点是底座上有四个螺栓孔，通过这4个螺栓将分段与吊耳连接。这种吊耳的拆装工艺比较简单，只是在分段吊运后须将分段上的螺栓孔用垫板进行塞焊，并磨光塞焊焊缝。我们对焊接型与螺栓联接型进行了核算比较，按照全年造船10艘，焊接型吊耳反复使用10次计算，比较结果，螺栓联接吊耳的成本仅为焊接吊耳的36.3%。

螺栓联接吊耳的螺栓为M27时，每个吊耳承受起重负荷为15吨。需要注意的是螺栓孔直径应按样板切割，螺栓应用光制螺栓，表面不能有裂纹等缺陷，螺栓螺母必须拧紧，螺栓与孔的间隙不大于2MM，以防止螺栓在起吊过程中断裂。

吊耳在安装阶段，应保证吊耳底座与船体钢板贴合。对安装在分段曲面上的吊耳，底座板也应和船体外板良好吻合。应控制吊耳重复使用次数，吊耳被修割后若有关尺寸小于规定尺寸，应降级使用。吊耳安装时应确保安装位置和方向的正确性，并按设计要求对分段进行局部或整体加强，对于重大分段的关键性吊耳，建议对吊耳安装部位的船体板材进行无损探伤，确保材质无夹层缺陷。

5 上层建筑分段吊运翻身时使用的大梁

在建造船舶时，有大量的上层建筑分段需要吊运翻身。由于这些分段尺寸较大，板厚较薄，结构较弱，因此吊运翻身要进行临时加强，一般用两根30号槽钢置于分段两端，用肘板与甲板﹑围壁等连接起来。由于甲板的梁拱较长，所以这些肘板尺寸都较大，另外，槽钢从左到右穿过，在没有窗户的地方还需要把围壁开洞穿过。这样安装，拆除工作量很大，另外翻身后拆除时需要吊车配合，危险性也较大。针对上述缺点，我们需要设计一种新结构的吊运翻身梁。要求在铺分段胎架时，把改梁安装在预定的位置上，甲板被吊上胎架时即可用连接肘板，把大梁与甲板连接起来。连接肘板与大梁用螺栓连接，甲板用电焊焊接。这样在拆除时，仅拆除这些肘板，而大梁结构不变，可以达到反复使用的目的。这种大梁也可反复使用，因此钢材大大节省，又因此梁跟甲板梁拱线型一致，保证了在翻身过程中分段梁拱不会变形，提高了建造质量。由于此大梁与甲板正面连接，翻身后整个大梁在甲板之上，拆卸这大梁时为操作者提供了良好的工作环境。确保了人身安全。