用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺的制作方法
用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺的制作方法
【专利摘要】用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，依次包括零部件的装配，长纵筋、环筋、隔板的焊接，插销孔的开设，贴板的装配与焊接这四个步骤，整体上依照先装配后焊接的顺序进行，装配时增设环形支撑、支撑型钢以增加外筒体整体的结构刚性，从而克服焊接所带来的变形，焊接时依照先环筋后长纵筋的顺序进行，且采用由中间向两端进行对称焊接、交叉间隔对称焊接等焊接顺序来控制焊接变形。本设计不仅焊接不易变形，而且能确保整体尺寸高精度。
【专利说明】用于插销式升降平台粧腿制作的焊接变形控制工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液压插销式升降平台，尤其涉及一种用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，具体适用于控制焊接不变形，确保整体尺寸高精度。
【背景技术】
[0002]液压插销式升降平台是自升式海洋平台的一种，其主要用于近海区域，适用的主要船型有风电安装船、近海钻井船及升降驳船等船型。液压插销式升降平台的主要结构分为固桩架、桩腿、桩靴、平台等部分，其中桩腿是该平台的重要的承力及传力构件，单根桩腿最大承力为450吨。桩腿的外筒体从固桩架、平台中的孔穿过，通过插销与桩腿上的插销孔接触将整个设备的承受重量传到桩腿上，如图1所示，桩腿的现有制作存在以下问题:
桩腿的整体尺寸精度要求较高:桩腿构件的椭圆度、直线度及插销孔的尺寸精度直接影响整个海洋平台升降过程中顺畅、平稳性，所以，其直线度要求高于1/2000、椭圆度小于5mm、插销孔位置偏差2mm ；
桩腿易焊接变形:桩腿单节长度约17m，直径1.5m，直径与长度比小于1/10，属于细长杆结构，其在焊接过程中易产生弯曲变形；同时，由于桩腿是重要的受力构件，为保证其强度，桩腿的外筒体内部有较多的环筋、纵筋，且有四条沿长度方向的长纵筋为熔透性缝，其焊接量较大，进一步增加了控制焊接变形的难度。
[0003]上述问题增加了桩腿的制作难度，沿用常规的焊接顺序很难保证桩腿的直线度及椭圆度，桩腿焊接变形一旦形成，构件很难校正，甚至会导致构件的报废，增加产品的风险，影响产品的制造周期。
[0004]中国，申请公布号为CN103722295A，申请公布日为2014年4月16日的发明专利申请公开了一种用于钻井平台桩腿的防变形焊接方法，包括:第一先将水平外管、水平内管定位完毕，然后，同时焊接奇数层的水平外管再同时焊接偶数层的水平外管，将所有水平外管焊接完后再同时焊接奇数层的水平内管，之后同时焊接偶数层的水平内管；第二先将每桩腿三面的第一斜支撑定位完毕，然后同时焊接所有第一斜支撑的下端焊缝，再将所有第一斜支撑的上端定位焊缝刨掉或打磨掉进行应力释放，然后重新定位后将所有第一斜支撑的上端焊缝同时焊接完毕；第三先将每桩腿三面的第二斜支撑定位完毕，然后同时焊接所有第二斜支撑的下端焊缝，再将所有第二斜支撑的上端定位焊缝刨掉或打磨掉进行应力释放，然后重新定位后，将所有第二斜支撑的上端焊缝同时焊接完毕。虽然该发明通过设计焊接顺序、解除定位焊释放应力等方式减小了桩腿总组时的变形程度，但其所针对的是桁架结构的桩腿，而非本发明所针对的筒型插销式桩腿，因而其对于现有技术中存在的难以确保整体尺寸高精度、焊接易变形的缺陷，仍旧不能克服，不能满足焊接时控制变形的要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术中存在的焊接易变形、难以确保整体尺寸高精度的缺陷与问题，提供一种焊接不易变形、能确保整体尺寸高精度的用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺。
[0006]为实现以上目的，本发明的技术解决方案是:用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，所述桩腿包括外筒体、贴板、环筋、长纵筋与插销孔；所述外筒体的内部设置有长纵筋、环筋、插销盒，所述长纵筋的数量为四根，长纵筋相互间以外筒体的中心轴为对称轴对称设置，每两根长纵筋为一组，每组内的两个长纵筋的内壁之间卡接有多个插销盒，每组内的两个长纵筋的外壁上分别连接有上环筋、下环筋以构成一个整的环筋，所述环筋沿插销盒的分布顺序间隔设置，插销盒包括两个隔板与一个底板，插销盒与外筒体的侧壁上贯通开设的插销孔一一对应，外筒体的外壁上连接有贴板，贴板上开设有与插销孔一一对应的外插口 ；所述焊接变形控制工艺包括以下步骤:
第一步:零部件的装配:先下料并用滚床滚圆以制作外筒体，再在外筒体的内壁上划出长纵筋、环筋、插销盒的装配位置线，然后按照装配位置线依次装配长纵筋、插销盒里的隔板、环筋，再在相邻环筋之间的插销盒的装配位置线处加装环形支撑，环形支撑的结构、装配要求与环筋一致；装配后，长纵筋、环筋、隔板、环形支撑都采用定位焊进行固定；
第二步:长纵筋、环筋、隔板的焊接:先确定上述装配是否完成，确定无误后，再焊接环筋与外筒体之间的角焊缝，焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接，然后焊接长纵筋与外筒体之间的内焊缝，内焊缝焊接完成后进行反面清根，随后焊接长纵筋与外筒体之间的外焊缝，最后焊接隔板与外筒体、长纵筋之间的焊缝，焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接;
第三步:插销孔的开设:先在外筒体的外壁上确定每个插销孔的十字中心，再按确定的十字中心进行切割以开设插销孔；
第四步:贴板的装配与焊接:先在外筒体的一侧装配贴板，要求贴板上的外插口与外筒体侧壁上开设的插销孔对齐，再将贴板用定位焊进行固定，并装配插销盒的底板，然后在外筒体的另一侧按照同样的要求装配贴板、底板，装配完成后，再焊接贴板、外筒体之间的内焊缝，该内焊缝近外插口设置，然后焊接贴板、外筒体之间的外焊缝，该外焊缝沿外筒体的中心轴方向分布，最后焊接底板与隔板、长纵筋之间的焊缝；上述焊缝全部焊接完毕后，取下环形支撑即可完成所述焊接变形控制工艺。
[0007]所述焊接变形控制工艺在上述第四步之后还设置有无损探伤检查步骤；所述无损探伤检查是指:对长纵筋与外筒体之间的焊缝进行100%的超声波探伤，满足JB/T4730 -2005II级合格，同时，对插销孔周围的焊缝进行煤油渗漏检查。
[0008]所述第二步中长纵筋与外筒体之间内、外焊缝的焊接顺序以及第四步中贴板与外筒体之间外焊缝的焊接顺序都为交叉间隔对称焊接，具体指:
条形的外焊物与条形的被焊物均水平放置，两者之间存在上侧焊缝、下侧焊缝两个焊接区域，上侧焊缝、下侧焊缝均依照 13、25、11、23、9、21、7、19、5、17、3、15、1、14、2、16、4、18、6、20、8、22、10、24、12、26的编号顺序设置焊接点，焊接时，先依次焊接下侧焊缝里的第1- 13号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接上侧焊缝里的第1- 13号焊接点，然后依次焊接上侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接下侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，至此，所有焊接点都焊接完毕。
[0009]所述第一步中，所述环形支撑的板厚为20mm，其定位焊长度为40mm。
[0010]所述第三步中，在确定每个插销孔的十字中心之间需要加装支撑型钢，其安装步骤为:先将插销盒的装配位置线沿外筒体的径向两两分组，再将每组中两个插销盒的隔板通过支撑型钢固定连接，一个支撑型钢对应两个隔板，一组插销盒对应两个相互平行的支撑型钢，该支撑型钢与外筒体横截面的直径相重合、且与外筒体的中心轴相垂直；
所述第四步中，焊缝全部焊接完毕后，取下环形支撑、支撑型钢即可完成所述焊接变形控制工艺。
[0011]所述第四步中，贴板、外筒体之间内焊缝的焊接要求为:由中间向两端进行对称焊接，焊接时要求将贴板一侧的坡口填满，且保持与贴板上外插口、外筒体上插销孔相平齐。
[0012]所述第四步中，若外筒体每侧连接的的贴板由多块子贴板构成时，在完成贴板、夕卜筒体之间的焊接后，需要先焊接子贴板之间的连接焊缝，焊接顺序为外筒体两侧对称进行焊接，焊接后，再焊接底板与隔板、长纵筋之间的焊缝。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
1、本发明用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺依次包括零部件的装配一长纵筋、环筋、隔板的焊接一插销孔的开设一贴板的装配与焊接这四个步骤，整体上依照先装配后焊接的顺序进行，其目是在焊接之前通过装配使外筒体具备一定的结构刚性以减弱后续焊接所带来的变形影响，同时，零部件的装配顺序也根据外筒体的结构特点制定，即长纵筋、隔板、环筋依次装配，不仅便于装配与后续焊接的顺利进行，而且能提高装配效果以增强外筒体的结构刚性，此外，为进一步加强外筒体的结构刚性，减少后续外筒体内焊接导致的外筒体变形，本设计还在外筒体内部增加环形支撑以进一步提高外筒体的结构刚性，根据试制过程中的经验，在焊接过程中沿插销孔的直径方向焊接变形较大，主要原因为环筋数量较少，在焊接长纵筋时环筋的支撑刚性不足导致变形，故本设计在原有环筋的基础上每组环筋之间增加一组环形支撑以克服该缺陷，便于后续焊接在旋转胎架上的顺利进行，最大程度上避免了焊接变形的发生，有利于提高整体尺寸精度。因此，本发明不仅焊接不易变形，而且能确保整体尺寸高精度。
[0014]2、本发明用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺里，长纵筋、环筋、隔板的焊接在进行时，依照先环筋后长纵筋的顺序，其原因在于:外筒体内环筋、长纵筋的焊接顺序是影响外筒体直线度、椭圆度的重要因素，由于四条长纵筋焊缝贯穿外筒体长度方向，且全为清根熔透性焊缝，焊接热输入量较大，对桩腿的焊接变形影响较大，而环筋与外筒体之间的焊缝为角焊缝，焊接时的变形影响相对较小，同时，先焊环筋相当于将外筒体进行加固，并与增加的环形支撑及外筒体内定位焊接的纵筋、隔板形成整体的支撑结构，增强了桩腿的刚性，从而减弱长纵筋焊接时的变形，可见，本设计通过合理安排外筒体内环筋、长纵筋的焊接顺序，能控制外筒体的焊接变形。因此，本发明的焊接不易变形。
[0015]3、本发明用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺里，第二步中长纵筋与外筒体之间内、外焊缝的焊接顺序以及第四步中贴板与外筒体之间外焊缝的焊接顺序都设计为交叉间隔对称焊接的原因在于:在焊接对象为两个细长结构的物件时，由于焊接长度较长、焊缝数量较多，极易焊接变形，故本设计针对这种焊接对象，特意设计了交叉间隔对称焊接这种焊接顺序，先焊接正中间的焊缝，再以其为中心点，向两边交叉间隔对称焊接，依次推进，不仅最大程度上避免了焊接变形的发生，而且易于操作。因此，本发明的焊接不易变形。
[0016]4、本发明用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺里，在开设插销孔时，先确定插销孔的十字中心，再按十字中心开孔，能够保证插销孔的位置尺寸精度，同时，由于桩腿内部焊缝较多存在一定的焊接应力，为防止筒体两侧开孔数量较多导致桩腿应力释放而造成的椭圆度变化，本设计在开孔之前还在外筒体内插销孔的部位增加支撑型钢(与插销孔的间距一致)，以避免开孔影响的变形，从而确保整体尺寸精度较高。因此，本发明能避免插销孔开设时对外筒体整体尺寸精度的影响，确保整体尺寸高精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明所应用的插销式升降平台的结构示意图。
[0018]图2是本发明所制作的桩腿的立体结构示意图。
[0019]图3是图2中C-C方向的剖视图。
[0020]图4是图2中D-D方向的剖视图。
[0021]图5是图2的侧面结构示意图。
[0022]图6是图5中A-A方向的焊缝示意图。
[0023]图7是图5中B-B方向的焊缝示意图。
[0024]图8是环筋、环形支撑的排布示意图。
[0025]图9是图8中环形支撑的横截面示意图。
[0026]图10是支撑型钢与隔板的连接示意图。
[0027]图11是交叉间隔对称焊接的顺序示意图。
[0028]图中:外筒体1、贴板2、坡口 21、子贴板22、环筋3、上环筋31、下环筋32、长纵筋
4、插销孔5、插销盒6、隔板61、底板62、外插口 7、环形支撑8、支撑型钢9。
【具体实施方式】
[0029]以下结合【专利附图】
【附图说明】和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0030]参见图2 -图11，用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，所述桩腿包括外筒体1、贴板2、环筋3、长纵筋4与插销孔5 ;所述外筒体I的内部设置有长纵筋4、环筋3、插销盒6，所述长纵筋4的数量为四根，长纵筋4相互间以外筒体I的中心轴为对称轴对称设置，每两根长纵筋4为一组，每组内的两个长纵筋4的内壁之间卡接有多个插销盒6，每组内的两个长纵筋4的外壁上分别连接有上环筋31、下环筋32以构成一个整的环筋3，所述环筋3沿插销盒6的分布顺序间隔设置，插销盒6包括两个隔板61与一个底板62，插销盒6与外筒体I的侧壁上贯通开设的插销孔5 —一对应，外筒体I的外壁上连接有贴板2，贴板2上开设有与插销孔5 —一对应的外插口 7 ;所述焊接变形控制工艺包括以下步骤:
第一步:零部件的装配:先下料并用滚床滚圆以制作外筒体1，再在外筒体I的内壁上划出长纵筋4、环筋3、插销盒6的装配位置线，然后按照装配位置线依次装配长纵筋4、插销盒6里的隔板61、环筋3，再在相邻环筋3之间的插销盒6的装配位置线处加装环形支撑8，环形支撑8的结构、装配要求与环筋3 —致；装配后，长纵筋4、环筋3、隔板61、环形支撑8都采用定位焊进行固定；
第二步:长纵筋、环筋、隔板的焊接:先确定上述装配是否完成，确定无误后，再焊接环筋3与外筒体I之间的角焊缝，焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接，然后焊接长纵筋4与外筒体I之间的内焊缝，内焊缝焊接完成后进行反面清根，随后焊接长纵筋4与外筒体I之间的外焊缝，最后焊接隔板61与外筒体1、长纵筋4之间的焊缝，焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接；
第三步:插销孔的开设:先在外筒体I的外壁上确定每个插销孔5的十字中心，再按确定的十字中心进行切割以开设插销孔5 ；
第四步:贴板的装配与焊接:先在外筒体I的一侧装配贴板2，要求贴板2上的外插口7与外筒体I侧壁上开设的插销孔5对齐，再将贴板2用定位焊进行固定，并装配插销盒6的底板62，然后在外筒体I的另一侧按照同样的要求装配贴板2、底板62，装配完成后，再焊接贴板2、外筒体I之间的内焊缝，该内焊缝近外插口 7设置，然后焊接贴板2、外筒体I之间的外焊缝，该外焊缝沿外筒体I的中心轴方向分布，最后焊接底板62与隔板61、长纵筋4之间的焊缝；上述焊缝全部焊接完毕后，取下环形支撑8即可完成所述焊接变形控制工艺。
[0031]所述焊接变形控制工艺在上述第四步之后还设置有无损探伤检查步骤；所述无损探伤检查是指:对长纵筋4与外筒体I之间的焊缝进行100%的超声波探伤，满足JB/T4730 - 2005II级合格，同时，对插销孔5周围的焊缝进行煤油渗漏检查。
[0032]所述第二步中长纵筋4与外筒体I之间内、外焊缝的焊接顺序以及第四步中贴板2与外筒体I之间外焊缝的焊接顺序都为交叉间隔对称焊接，具体指:
条形的外焊物与条形的被焊物均水平放置，两者之间存在上侧焊缝、下侧焊缝两个焊接区域，上侧焊缝、下侧焊缝均依照 13、25、11、23、9、21、7、19、5、17、3、15、1、14、2、16、4、18、6、20、8、22、10、24、12、26的编号顺序设置焊接点，焊接时，先依次焊接下侧焊缝里的第1- 13号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接上侧焊缝里的第1- 13号焊接点，然后依次焊接上侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接下侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，至此，所有焊接点都焊接完毕。
[0033]所述第一步中，所述环形支撑8的板厚为20mm,其定位焊长度为40mm。
[0034]所述第三步中，在确定每个插销孔5的十字中心之间需要加装支撑型钢9，其安装步骤为:先将插销盒6的装配位置线沿外筒体I的径向两两分组，再将每组中两个插销盒6的隔板61通过支撑型钢9固定连接，一个支撑型钢9对应两个隔板61，一组插销盒6对应两个相互平行的支撑型钢9，该支撑型钢9与外筒体I横截面的直径相重合、且与外筒体I的中心轴相垂直；
所述第四步中，焊缝全部焊接完毕后，取下环形支撑8、支撑型钢9即可完成所述焊接变形控制工艺。
[0035]所述第四步中，贴板2、外筒体I之间内焊缝的焊接要求为:由中间向两端进行对称焊接，焊接时要求将贴板2 —侧的坡口 21填满，且保持与贴板2上外插口 7、外筒体I上插销孔5相平齐。
[0036]所述第四步中，若外筒体I每侧连接的的贴板2由多块子贴板22构成时，在完成贴板2、外筒体I之间的焊接后，需要先焊接子贴板22之间的连接焊缝，焊接顺序为外筒体I两侧对称进行焊接，焊接后，再焊接底板62与隔板61、长纵筋4之间的焊缝。
[0037]本发明的原理说明如下:
一、针对现有插销式升降平台中桩腿制作时发现的的整体尺寸精度要求较高、焊接易变形问题，经大量试验与研究发现，内部零部件的装配、焊接顺序是桩腿整体焊接变形控制的关键。沿用常规的焊接顺序很难保证桩腿的直线度及椭圆度，桩腿焊接变形一旦形成，构件很难校正，甚至会导致构件的报废，增加产品的风险，影响产品的制造周期。经过多次试验，本设计制定了一套严格焊接变形控制措施，能够在桩腿制作过程中很好的控制其焊接变形，使得桩腿的尺寸公差均在设计要求范围内。该焊接变形控制工艺主要分为以下几个部分:
1、根据桩腿外筒体的结构特点制定其内部零件的装配顺序，并在其内部增加环形支撑、支撑型钢以减小焊接变形；
2、通过合理的安排外筒体内环筋、长纵筋等零件的焊接顺序，控制外筒体的焊接变形；
3、合理的安排插销孔的开孔工艺，保证插销孔的位置尺寸精度，同时通过支撑型钢减小因开孔对桩腿构件变形的影响。
[0038]二、焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接:
先焊接正中间的焊缝，再以其为中心点，然后轮流焊接中心点两边的焊缝，依次推进。比如说一排共有七个焊缝，其排布顺序就为6、4、2、1、3、5、7，先焊接最中间的编号为I的焊缝，然后依次焊接其左右的2、3，再依次焊接4、5，最后依次焊接6、7，轮流推进。
[0039]三、所述第二步中长纵筋与外筒体之间内、外焊缝的焊接顺序以及第四步中贴板与外筒体之间外焊缝的焊接顺序都为交叉间隔对称焊接，具体指:
条形的外焊物(如长纵筋或贴板)与条形的被焊物(如外筒体)均水平放置，两者之间存在上侧焊缝、下侧焊缝两个焊接区域，上侧焊缝、下侧焊缝都依照13、25、11、23、9、21、7、19、
5、17、3、15、1、14、2、16、4、18、6、20、8、22、10、24、12、26 的顺序设置相同的焊接点，焊接时，先依次焊接下侧焊缝里的第1- 13号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接上侧焊缝里的第1- 13号焊接点，然后依次焊接上侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接下侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，至此，所有焊接点都焊接完毕。该种焊接顺序能够最大程度上避免焊接时外焊物、被焊物的变形，焊接效率较高。
[0040]四:无损探伤检查:
对长纵筋与外筒体的焊缝进行100%的超声波探伤，满足JB/T4730 - 2005II级合格，由于桩腿工作时部分要求插入海水中，为保证桩腿的密封性对插销孔部位的焊缝进行煤油渗漏检查
实施例1:
参见图2-图11，用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，所述桩腿包括外筒体1、贴板2、环筋3、长纵筋4、插销孔5与插销盒6 ;所述外筒体I的内部设置有长纵筋4、环筋3、插销盒6，所述长纵筋4的数量为四根，长纵筋4相互间以外筒体I的中心轴为对称轴对称设置，每两根长纵筋4为一组，每组内的两个长纵筋4的内壁之间卡接有多个插销盒6，每组内的两个长纵筋4的外壁上分别连接有上环筋31、下环筋32以构成一个整的环筋3，所述环筋3沿插销盒6的分布顺序间隔设置，插销盒6包括两个隔板61与一个底板62，插销盒6与外筒体I的侧壁上贯通开设的插销孔5——对应，外筒体I的外壁上连接有贴板2，贴板2上开设有与插销孔5 —一对应的外插口 7 ;所述焊接变形控制工艺包括以下步骤:
第一步:零部件的装配:先下料并用滚床滚圆以制作外筒体1，再在外筒体I的内壁上划出长纵筋4、环筋3、插销盒6的装配位置线，然后按照装配位置线依次装配长纵筋4、插销盒6里的隔板61、环筋3，再在相邻环筋3之间的插销盒6的装配位置线处加装环形支撑8(环形支撑8的板厚为20mm,其定位焊长度为40mm),环形支撑8的结构、装配要求与环筋3一致；装配后，长纵筋4、环筋3、隔板61、环形支撑8都采用定位焊进行固定；
第二步:长纵筋、环筋、隔板的焊接:先确定上述装配是否完成，确定无误后，再焊接环筋3与外筒体I之间的角焊缝，焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接，然后焊接长纵筋4与外筒体I之间的内焊缝，内焊缝焊接完成后进行反面清根，随后焊接长纵筋4与外筒体I之间的外焊缝，最后焊接隔板61与外筒体1、长纵筋4之间的焊缝，焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接；
第三步:插销孔的开设:先将插销盒6的装配位置线沿外筒体I的径向两两分组，再将每组中两个插销盒6的隔板61通过支撑型钢9固定连接，一个支撑型钢9对应两个隔板61，一组插销盒6对应两个相互平行的支撑型钢9，该支撑型钢9与外筒体I横截面的直径相重合、且与外筒体I的中心轴相垂直，然后在外筒体I的外壁上确定每个插销孔5的十字中心，再按确定的十字中心进行切割以开设插销孔5 ;
第四步:贴板的装配与焊接:先在外筒体I的一侧装配贴板2，要求贴板2上的外插口7与外筒体I侧壁上开设的插销孔5对齐，再将贴板2用定位焊进行固定，并装配插销盒6的底板62，然后在外筒体I的另一侧按照同样的要求装配贴板2、底板62，装配完成后，再焊接贴板2、外筒体I之间的内焊缝，该内焊缝近外插口 7设置(贴板2、外筒体I之间内焊缝的焊接要求为:由中间向两端进行对称焊接，焊接时要求将贴板2 —侧的坡口 21填满，且保持与贴板2上外插口 7、外筒体I上插销孔5相平齐)，然后焊接贴板2、外筒体I之间的外焊缝，该外焊缝沿外筒体I的中心轴方向分布，若外筒体I每侧连接的的贴板2由多块子贴板22构成时，在完成贴板2、外筒体I之间的焊接后，需要先焊接子贴板22之间的连接焊缝，焊接顺序为外筒体I两侧对称进行焊接，焊接后，再焊接底板62与隔板61、长纵筋4之间的焊缝；上述焊缝全部焊接完毕后，取下环形支撑8、支撑型钢9即可完成所述焊接变形控制工艺；
所述第二步中长纵筋4与外筒体I之间内、外焊缝的焊接顺序以及第四步中贴板2与外筒体I之间外焊缝的焊接顺序都为交叉间隔对称焊接，具体指:条形的外焊物与条形的被焊物均水平放置，两者之间存在上侧焊缝、下侧焊缝两个焊接区域，上侧焊缝、下侧焊缝均依照 13、25、11、23、9、21、7、19、5、17、3、15、1、14、2、16、4、18、6、20、8、22、10、24、12、26 的编号顺序设置焊接点，焊接时，先依次焊接下侧焊缝里的第1- 13号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接上侧焊缝里的第1- 13号焊接点，然后依次焊接上侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接下侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，至此，所有焊接点都焊接完毕。
【权利要求】
1.用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，所述桩腿包括外筒体(I)、贴板(2)、环筋(3)、长纵筋(4)与插销孔(5);所述外筒体(I)的内部设置有长纵筋(4)、环筋(3)、插销盒(6)，所述长纵筋(4)的数量为四根，长纵筋(4)相互间以外筒体(I)的中心轴为对称轴对称设置，每两根长纵筋(4)为一组，每组内的两个长纵筋(4)的内壁之间卡接有多个插销盒(6)，每组内的两个长纵筋(4)的外壁上分别连接有上环筋(31)、下环筋(32)以构成一个整的环筋(3)，所述环筋(3)沿插销盒(6)的分布顺序间隔设置，插销盒(6)包括两个隔板(61)与一个底板(62)，插销盒(6)与外筒体(I)的侧壁上贯通开设的插销孔(5) —一对应，外筒体(I)的外壁上连接有贴板(2)，贴板(2)上开设有与插销孔(5)——对应的外插口(7)，其特征在于:所述焊接变形控制工艺包括以下步骤: 第一步:零部件的装配:先下料并用滚床滚圆以制作外筒体(1)，再在外筒体(I)的内壁上划出长纵筋(4)、环筋(3)、插销盒(6)的装配位置线，然后按照装配位置线依次装配长纵筋(4)、插销盒(6)里的隔板(61)、环筋(3)，再在相邻环筋(3)之间的插销盒(6)的装配位置线处加装环形支撑(8)，环形支撑(8)的结构、装配要求与环筋(3)—致；装配后，长纵筋(4)、环筋(3)、隔板(61)、环形支撑(8)都采用定位焊进行固定； 第二步:长纵筋、环筋、隔板的焊接:先确定上述装配是否完成，确定无误后，再焊接环筋(3)与外筒体(I)之间的角焊缝，焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接，然后焊接长纵筋(4)与外筒体(I)之间的内焊缝，内焊缝焊接完成后进行反面清根，随后焊接长纵筋(4)与外筒体(I)之间的外焊缝，最后焊接隔板(61)与外筒体(I)、长纵筋(4 )之间的焊缝，焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接； 第三步:插销孔的开设:先在外筒体(I)的外壁上确定每个插销孔(5)的十字中心，再按确定的十字中心进行切割以开设插销孔(5)； 第四步:贴板的装配与焊接:先在外筒体(I)的一侧装配贴板(2)，要求贴板(2)上的外插口(7)与外筒体(I)侧壁上开设的插销孔(5)对齐，再将贴板(2)用定位焊进行固定，并装配插销盒(6)的底板(62)，然后在外筒体(I)的另一侧按照同样的要求装配贴板(2)、底板(62 )，装配完成后，再焊接贴板(2 )、外筒体(I)之间的内焊缝，该内焊缝近外插口( 7 )设置，然后焊接贴板(2)、外筒体(I)之间的外焊缝，该外焊缝沿外筒体(I)的中心轴方向分布，最后焊接底板(62)与隔板(61)、长纵筋(4)之间的焊缝；上述焊缝全部焊接完毕后，取下环形支撑(8)即可完成所述焊接变形控制工艺。
2.根据权利要求1所述的用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，其特征在于:所述焊接变形控制工艺在上述第四步之后还设置有无损探伤检查步骤； 所述无损探伤检查是指:对长纵筋(4)与外筒体(I)之间的焊缝进行100%的超声波探伤，满足JB/T4730 - 2005II级合格，同时，对插销孔(5)周围的焊缝进行煤油渗漏检查。
3.根据权利要求1或2所述的用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，其特征在于: 所述第二步中长纵筋(4)与外筒体(I)之间内、外焊缝的焊接顺序以及第四步中贴板(2)与外筒体(I)之间外焊缝的焊接顺序都为交叉间隔对称焊接，具体指: 条形的外焊物与条形的被焊物均水平放置，两者之间存在上侧焊缝、下侧焊缝两个焊接区域，上侧焊缝、下侧焊缝均依照 13、25、11、23、9、21、7、19、5、17、3、15、1、14、2、16、4、18、6、20、8、22、10、24、12、26的编号顺序设置焊接点，焊接时，先依次焊接下侧焊缝里的第1- 13号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接上侧焊缝里的第1- 13号焊接点，然后依次焊接上侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接下侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，至此，所有焊接点都焊接完毕。
4.根据权利要求1或2所述的用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，其特征在于: 所述第一步中，所述环形支撑(8)的板厚为20mm,其定位焊长度为40mm。
5.根据权利要求1或2所述的用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，其特征在于: 所述第三步中，在确定每个插销孔(5)的十字中心之间需要加装支撑型钢(9)，其安装步骤为:先将插销盒(6)的装配位置线沿外筒体(I)的径向两两分组，再将每组中两个插销盒(6 )的隔板(61)通过支撑型钢(9 )固定连接，一个支撑型钢(9 )对应两个隔板(61)，一组插销盒(6)对应两个相互平行的支撑型钢(9)，该支撑型钢(9)与外筒体(I)横截面的直径相重合、且与外筒体(I)的中心轴相垂直； 所述第四步中，焊缝全部焊接完毕后，取下环形支撑(8)、支撑型钢(9)即可完成所述焊接变形控制工艺。
6.根据权利要求1或2所述的用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，其特征在于: 所述第四步中，贴板(2)、外筒体(I)之间内焊缝的焊接要求为:由中间向两端进行对称焊接，焊接时要求将贴板(2)—侧的坡口(21)填满，且保持与贴板(2)上外插口(7)、外筒体(I)上插销孔(5)相平齐。
7.根据权利要求1或2所述的用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，其特征在于: 所述第四步中，若外筒体(I)每侧连接的的贴板(2)由多块子贴板(22)构成时，在完成贴板(2)、外筒体(I)之间的焊接后，需要先焊接子贴板(22)之间的连接焊缝，焊接顺序为外筒体(I)两侧对称进行焊接，焊接后，再焊接底板(62)与隔板(61)、长纵筋(4)之间的焊缝。
【文档编号】B23K31/00GK104384733SQ201410566556
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】王法斌, 代俊, 姜志龙 申请人:武汉船用机械有限责任公司
【专利摘要】用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，依次包括零部件的装配，长纵筋、环筋、隔板的焊接，插销孔的开设，贴板的装配与焊接这四个步骤，整体上依照先装配后焊接的顺序进行，装配时增设环形支撑、支撑型钢以增加外筒体整体的结构刚性，从而克服焊接所带来的变形，焊接时依照先环筋后长纵筋的顺序进行，且采用由中间向两端进行对称焊接、交叉间隔对称焊接等焊接顺序来控制焊接变形。本设计不仅焊接不易变形，而且能确保整体尺寸高精度。
【专利说明】用于插销式升降平台粧腿制作的焊接变形控制工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液压插销式升降平台，尤其涉及一种用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，具体适用于控制焊接不变形，确保整体尺寸高精度。
【背景技术】
[0002]液压插销式升降平台是自升式海洋平台的一种，其主要用于近海区域，适用的主要船型有风电安装船、近海钻井船及升降驳船等船型。液压插销式升降平台的主要结构分为固桩架、桩腿、桩靴、平台等部分，其中桩腿是该平台的重要的承力及传力构件，单根桩腿最大承力为450吨。桩腿的外筒体从固桩架、平台中的孔穿过，通过插销与桩腿上的插销孔接触将整个设备的承受重量传到桩腿上，如图1所示，桩腿的现有制作存在以下问题:
桩腿的整体尺寸精度要求较高:桩腿构件的椭圆度、直线度及插销孔的尺寸精度直接影响整个海洋平台升降过程中顺畅、平稳性，所以，其直线度要求高于1/2000、椭圆度小于5mm、插销孔位置偏差2mm ；
桩腿易焊接变形:桩腿单节长度约17m，直径1.5m，直径与长度比小于1/10，属于细长杆结构，其在焊接过程中易产生弯曲变形；同时，由于桩腿是重要的受力构件，为保证其强度，桩腿的外筒体内部有较多的环筋、纵筋，且有四条沿长度方向的长纵筋为熔透性缝，其焊接量较大，进一步增加了控制焊接变形的难度。
[0003]上述问题增加了桩腿的制作难度，沿用常规的焊接顺序很难保证桩腿的直线度及椭圆度，桩腿焊接变形一旦形成，构件很难校正，甚至会导致构件的报废，增加产品的风险，影响产品的制造周期。
[0004]中国，申请公布号为CN103722295A，申请公布日为2014年4月16日的发明专利申请公开了一种用于钻井平台桩腿的防变形焊接方法，包括:第一先将水平外管、水平内管定位完毕，然后，同时焊接奇数层的水平外管再同时焊接偶数层的水平外管，将所有水平外管焊接完后再同时焊接奇数层的水平内管，之后同时焊接偶数层的水平内管；第二先将每桩腿三面的第一斜支撑定位完毕，然后同时焊接所有第一斜支撑的下端焊缝，再将所有第一斜支撑的上端定位焊缝刨掉或打磨掉进行应力释放，然后重新定位后将所有第一斜支撑的上端焊缝同时焊接完毕；第三先将每桩腿三面的第二斜支撑定位完毕，然后同时焊接所有第二斜支撑的下端焊缝，再将所有第二斜支撑的上端定位焊缝刨掉或打磨掉进行应力释放，然后重新定位后，将所有第二斜支撑的上端焊缝同时焊接完毕。虽然该发明通过设计焊接顺序、解除定位焊释放应力等方式减小了桩腿总组时的变形程度，但其所针对的是桁架结构的桩腿，而非本发明所针对的筒型插销式桩腿，因而其对于现有技术中存在的难以确保整体尺寸高精度、焊接易变形的缺陷，仍旧不能克服，不能满足焊接时控制变形的要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术中存在的焊接易变形、难以确保整体尺寸高精度的缺陷与问题，提供一种焊接不易变形、能确保整体尺寸高精度的用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺。
[0006]为实现以上目的，本发明的技术解决方案是:用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，所述桩腿包括外筒体、贴板、环筋、长纵筋与插销孔；所述外筒体的内部设置有长纵筋、环筋、插销盒，所述长纵筋的数量为四根，长纵筋相互间以外筒体的中心轴为对称轴对称设置，每两根长纵筋为一组，每组内的两个长纵筋的内壁之间卡接有多个插销盒，每组内的两个长纵筋的外壁上分别连接有上环筋、下环筋以构成一个整的环筋，所述环筋沿插销盒的分布顺序间隔设置，插销盒包括两个隔板与一个底板，插销盒与外筒体的侧壁上贯通开设的插销孔一一对应，外筒体的外壁上连接有贴板，贴板上开设有与插销孔一一对应的外插口 ；所述焊接变形控制工艺包括以下步骤:
第一步:零部件的装配:先下料并用滚床滚圆以制作外筒体，再在外筒体的内壁上划出长纵筋、环筋、插销盒的装配位置线，然后按照装配位置线依次装配长纵筋、插销盒里的隔板、环筋，再在相邻环筋之间的插销盒的装配位置线处加装环形支撑，环形支撑的结构、装配要求与环筋一致；装配后，长纵筋、环筋、隔板、环形支撑都采用定位焊进行固定；
第二步:长纵筋、环筋、隔板的焊接:先确定上述装配是否完成，确定无误后，再焊接环筋与外筒体之间的角焊缝，焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接，然后焊接长纵筋与外筒体之间的内焊缝，内焊缝焊接完成后进行反面清根，随后焊接长纵筋与外筒体之间的外焊缝，最后焊接隔板与外筒体、长纵筋之间的焊缝，焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接;
第三步:插销孔的开设:先在外筒体的外壁上确定每个插销孔的十字中心，再按确定的十字中心进行切割以开设插销孔；
第四步:贴板的装配与焊接:先在外筒体的一侧装配贴板，要求贴板上的外插口与外筒体侧壁上开设的插销孔对齐，再将贴板用定位焊进行固定，并装配插销盒的底板，然后在外筒体的另一侧按照同样的要求装配贴板、底板，装配完成后，再焊接贴板、外筒体之间的内焊缝，该内焊缝近外插口设置，然后焊接贴板、外筒体之间的外焊缝，该外焊缝沿外筒体的中心轴方向分布，最后焊接底板与隔板、长纵筋之间的焊缝；上述焊缝全部焊接完毕后，取下环形支撑即可完成所述焊接变形控制工艺。
[0007]所述焊接变形控制工艺在上述第四步之后还设置有无损探伤检查步骤；所述无损探伤检查是指:对长纵筋与外筒体之间的焊缝进行100%的超声波探伤，满足JB/T4730 -2005II级合格，同时，对插销孔周围的焊缝进行煤油渗漏检查。
[0008]所述第二步中长纵筋与外筒体之间内、外焊缝的焊接顺序以及第四步中贴板与外筒体之间外焊缝的焊接顺序都为交叉间隔对称焊接，具体指:
条形的外焊物与条形的被焊物均水平放置，两者之间存在上侧焊缝、下侧焊缝两个焊接区域，上侧焊缝、下侧焊缝均依照 13、25、11、23、9、21、7、19、5、17、3、15、1、14、2、16、4、18、6、20、8、22、10、24、12、26的编号顺序设置焊接点，焊接时，先依次焊接下侧焊缝里的第1- 13号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接上侧焊缝里的第1- 13号焊接点，然后依次焊接上侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接下侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，至此，所有焊接点都焊接完毕。
[0009]所述第一步中，所述环形支撑的板厚为20mm，其定位焊长度为40mm。
[0010]所述第三步中，在确定每个插销孔的十字中心之间需要加装支撑型钢，其安装步骤为:先将插销盒的装配位置线沿外筒体的径向两两分组，再将每组中两个插销盒的隔板通过支撑型钢固定连接，一个支撑型钢对应两个隔板，一组插销盒对应两个相互平行的支撑型钢，该支撑型钢与外筒体横截面的直径相重合、且与外筒体的中心轴相垂直；
所述第四步中，焊缝全部焊接完毕后，取下环形支撑、支撑型钢即可完成所述焊接变形控制工艺。
[0011]所述第四步中，贴板、外筒体之间内焊缝的焊接要求为:由中间向两端进行对称焊接，焊接时要求将贴板一侧的坡口填满，且保持与贴板上外插口、外筒体上插销孔相平齐。
[0012]所述第四步中，若外筒体每侧连接的的贴板由多块子贴板构成时，在完成贴板、夕卜筒体之间的焊接后，需要先焊接子贴板之间的连接焊缝，焊接顺序为外筒体两侧对称进行焊接，焊接后，再焊接底板与隔板、长纵筋之间的焊缝。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
1、本发明用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺依次包括零部件的装配一长纵筋、环筋、隔板的焊接一插销孔的开设一贴板的装配与焊接这四个步骤，整体上依照先装配后焊接的顺序进行，其目是在焊接之前通过装配使外筒体具备一定的结构刚性以减弱后续焊接所带来的变形影响，同时，零部件的装配顺序也根据外筒体的结构特点制定，即长纵筋、隔板、环筋依次装配，不仅便于装配与后续焊接的顺利进行，而且能提高装配效果以增强外筒体的结构刚性，此外，为进一步加强外筒体的结构刚性，减少后续外筒体内焊接导致的外筒体变形，本设计还在外筒体内部增加环形支撑以进一步提高外筒体的结构刚性，根据试制过程中的经验，在焊接过程中沿插销孔的直径方向焊接变形较大，主要原因为环筋数量较少，在焊接长纵筋时环筋的支撑刚性不足导致变形，故本设计在原有环筋的基础上每组环筋之间增加一组环形支撑以克服该缺陷，便于后续焊接在旋转胎架上的顺利进行，最大程度上避免了焊接变形的发生，有利于提高整体尺寸精度。因此，本发明不仅焊接不易变形，而且能确保整体尺寸高精度。
[0014]2、本发明用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺里，长纵筋、环筋、隔板的焊接在进行时，依照先环筋后长纵筋的顺序，其原因在于:外筒体内环筋、长纵筋的焊接顺序是影响外筒体直线度、椭圆度的重要因素，由于四条长纵筋焊缝贯穿外筒体长度方向，且全为清根熔透性焊缝，焊接热输入量较大，对桩腿的焊接变形影响较大，而环筋与外筒体之间的焊缝为角焊缝，焊接时的变形影响相对较小，同时，先焊环筋相当于将外筒体进行加固，并与增加的环形支撑及外筒体内定位焊接的纵筋、隔板形成整体的支撑结构，增强了桩腿的刚性，从而减弱长纵筋焊接时的变形，可见，本设计通过合理安排外筒体内环筋、长纵筋的焊接顺序，能控制外筒体的焊接变形。因此，本发明的焊接不易变形。
[0015]3、本发明用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺里，第二步中长纵筋与外筒体之间内、外焊缝的焊接顺序以及第四步中贴板与外筒体之间外焊缝的焊接顺序都设计为交叉间隔对称焊接的原因在于:在焊接对象为两个细长结构的物件时，由于焊接长度较长、焊缝数量较多，极易焊接变形，故本设计针对这种焊接对象，特意设计了交叉间隔对称焊接这种焊接顺序，先焊接正中间的焊缝，再以其为中心点，向两边交叉间隔对称焊接，依次推进，不仅最大程度上避免了焊接变形的发生，而且易于操作。因此，本发明的焊接不易变形。
[0016]4、本发明用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺里，在开设插销孔时，先确定插销孔的十字中心，再按十字中心开孔，能够保证插销孔的位置尺寸精度，同时，由于桩腿内部焊缝较多存在一定的焊接应力，为防止筒体两侧开孔数量较多导致桩腿应力释放而造成的椭圆度变化，本设计在开孔之前还在外筒体内插销孔的部位增加支撑型钢(与插销孔的间距一致)，以避免开孔影响的变形，从而确保整体尺寸精度较高。因此，本发明能避免插销孔开设时对外筒体整体尺寸精度的影响，确保整体尺寸高精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明所应用的插销式升降平台的结构示意图。
[0018]图2是本发明所制作的桩腿的立体结构示意图。
[0019]图3是图2中C-C方向的剖视图。
[0020]图4是图2中D-D方向的剖视图。
[0021]图5是图2的侧面结构示意图。
[0022]图6是图5中A-A方向的焊缝示意图。
[0023]图7是图5中B-B方向的焊缝示意图。
[0024]图8是环筋、环形支撑的排布示意图。
[0025]图9是图8中环形支撑的横截面示意图。
[0026]图10是支撑型钢与隔板的连接示意图。
[0027]图11是交叉间隔对称焊接的顺序示意图。
[0028]图中:外筒体1、贴板2、坡口 21、子贴板22、环筋3、上环筋31、下环筋32、长纵筋
4、插销孔5、插销盒6、隔板61、底板62、外插口 7、环形支撑8、支撑型钢9。
【具体实施方式】
[0029]以下结合【专利附图】
【附图说明】和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0030]参见图2 -图11，用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，所述桩腿包括外筒体1、贴板2、环筋3、长纵筋4与插销孔5 ;所述外筒体I的内部设置有长纵筋4、环筋3、插销盒6，所述长纵筋4的数量为四根，长纵筋4相互间以外筒体I的中心轴为对称轴对称设置，每两根长纵筋4为一组，每组内的两个长纵筋4的内壁之间卡接有多个插销盒6，每组内的两个长纵筋4的外壁上分别连接有上环筋31、下环筋32以构成一个整的环筋3，所述环筋3沿插销盒6的分布顺序间隔设置，插销盒6包括两个隔板61与一个底板62，插销盒6与外筒体I的侧壁上贯通开设的插销孔5 —一对应，外筒体I的外壁上连接有贴板2，贴板2上开设有与插销孔5 —一对应的外插口 7 ;所述焊接变形控制工艺包括以下步骤:
第一步:零部件的装配:先下料并用滚床滚圆以制作外筒体1，再在外筒体I的内壁上划出长纵筋4、环筋3、插销盒6的装配位置线，然后按照装配位置线依次装配长纵筋4、插销盒6里的隔板61、环筋3，再在相邻环筋3之间的插销盒6的装配位置线处加装环形支撑8，环形支撑8的结构、装配要求与环筋3 —致；装配后，长纵筋4、环筋3、隔板61、环形支撑8都采用定位焊进行固定；
第二步:长纵筋、环筋、隔板的焊接:先确定上述装配是否完成，确定无误后，再焊接环筋3与外筒体I之间的角焊缝，焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接，然后焊接长纵筋4与外筒体I之间的内焊缝，内焊缝焊接完成后进行反面清根，随后焊接长纵筋4与外筒体I之间的外焊缝，最后焊接隔板61与外筒体1、长纵筋4之间的焊缝，焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接；
第三步:插销孔的开设:先在外筒体I的外壁上确定每个插销孔5的十字中心，再按确定的十字中心进行切割以开设插销孔5 ；
第四步:贴板的装配与焊接:先在外筒体I的一侧装配贴板2，要求贴板2上的外插口7与外筒体I侧壁上开设的插销孔5对齐，再将贴板2用定位焊进行固定，并装配插销盒6的底板62，然后在外筒体I的另一侧按照同样的要求装配贴板2、底板62，装配完成后，再焊接贴板2、外筒体I之间的内焊缝，该内焊缝近外插口 7设置，然后焊接贴板2、外筒体I之间的外焊缝，该外焊缝沿外筒体I的中心轴方向分布，最后焊接底板62与隔板61、长纵筋4之间的焊缝；上述焊缝全部焊接完毕后，取下环形支撑8即可完成所述焊接变形控制工艺。
[0031]所述焊接变形控制工艺在上述第四步之后还设置有无损探伤检查步骤；所述无损探伤检查是指:对长纵筋4与外筒体I之间的焊缝进行100%的超声波探伤，满足JB/T4730 - 2005II级合格，同时，对插销孔5周围的焊缝进行煤油渗漏检查。
[0032]所述第二步中长纵筋4与外筒体I之间内、外焊缝的焊接顺序以及第四步中贴板2与外筒体I之间外焊缝的焊接顺序都为交叉间隔对称焊接，具体指:
条形的外焊物与条形的被焊物均水平放置，两者之间存在上侧焊缝、下侧焊缝两个焊接区域，上侧焊缝、下侧焊缝均依照 13、25、11、23、9、21、7、19、5、17、3、15、1、14、2、16、4、18、6、20、8、22、10、24、12、26的编号顺序设置焊接点，焊接时，先依次焊接下侧焊缝里的第1- 13号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接上侧焊缝里的第1- 13号焊接点，然后依次焊接上侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接下侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，至此，所有焊接点都焊接完毕。
[0033]所述第一步中，所述环形支撑8的板厚为20mm,其定位焊长度为40mm。
[0034]所述第三步中，在确定每个插销孔5的十字中心之间需要加装支撑型钢9，其安装步骤为:先将插销盒6的装配位置线沿外筒体I的径向两两分组，再将每组中两个插销盒6的隔板61通过支撑型钢9固定连接，一个支撑型钢9对应两个隔板61，一组插销盒6对应两个相互平行的支撑型钢9，该支撑型钢9与外筒体I横截面的直径相重合、且与外筒体I的中心轴相垂直；
所述第四步中，焊缝全部焊接完毕后，取下环形支撑8、支撑型钢9即可完成所述焊接变形控制工艺。
[0035]所述第四步中，贴板2、外筒体I之间内焊缝的焊接要求为:由中间向两端进行对称焊接，焊接时要求将贴板2 —侧的坡口 21填满，且保持与贴板2上外插口 7、外筒体I上插销孔5相平齐。
[0036]所述第四步中，若外筒体I每侧连接的的贴板2由多块子贴板22构成时，在完成贴板2、外筒体I之间的焊接后，需要先焊接子贴板22之间的连接焊缝，焊接顺序为外筒体I两侧对称进行焊接，焊接后，再焊接底板62与隔板61、长纵筋4之间的焊缝。
[0037]本发明的原理说明如下:
一、针对现有插销式升降平台中桩腿制作时发现的的整体尺寸精度要求较高、焊接易变形问题，经大量试验与研究发现，内部零部件的装配、焊接顺序是桩腿整体焊接变形控制的关键。沿用常规的焊接顺序很难保证桩腿的直线度及椭圆度，桩腿焊接变形一旦形成，构件很难校正，甚至会导致构件的报废，增加产品的风险，影响产品的制造周期。经过多次试验，本设计制定了一套严格焊接变形控制措施，能够在桩腿制作过程中很好的控制其焊接变形，使得桩腿的尺寸公差均在设计要求范围内。该焊接变形控制工艺主要分为以下几个部分:
1、根据桩腿外筒体的结构特点制定其内部零件的装配顺序，并在其内部增加环形支撑、支撑型钢以减小焊接变形；
2、通过合理的安排外筒体内环筋、长纵筋等零件的焊接顺序，控制外筒体的焊接变形；
3、合理的安排插销孔的开孔工艺，保证插销孔的位置尺寸精度，同时通过支撑型钢减小因开孔对桩腿构件变形的影响。
[0038]二、焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接:
先焊接正中间的焊缝，再以其为中心点，然后轮流焊接中心点两边的焊缝，依次推进。比如说一排共有七个焊缝，其排布顺序就为6、4、2、1、3、5、7，先焊接最中间的编号为I的焊缝，然后依次焊接其左右的2、3，再依次焊接4、5，最后依次焊接6、7，轮流推进。
[0039]三、所述第二步中长纵筋与外筒体之间内、外焊缝的焊接顺序以及第四步中贴板与外筒体之间外焊缝的焊接顺序都为交叉间隔对称焊接，具体指:
条形的外焊物(如长纵筋或贴板)与条形的被焊物(如外筒体)均水平放置，两者之间存在上侧焊缝、下侧焊缝两个焊接区域，上侧焊缝、下侧焊缝都依照13、25、11、23、9、21、7、19、
5、17、3、15、1、14、2、16、4、18、6、20、8、22、10、24、12、26 的顺序设置相同的焊接点，焊接时，先依次焊接下侧焊缝里的第1- 13号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接上侧焊缝里的第1- 13号焊接点，然后依次焊接上侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接下侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，至此，所有焊接点都焊接完毕。该种焊接顺序能够最大程度上避免焊接时外焊物、被焊物的变形，焊接效率较高。
[0040]四:无损探伤检查:
对长纵筋与外筒体的焊缝进行100%的超声波探伤，满足JB/T4730 - 2005II级合格，由于桩腿工作时部分要求插入海水中，为保证桩腿的密封性对插销孔部位的焊缝进行煤油渗漏检查
实施例1:
参见图2-图11，用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，所述桩腿包括外筒体1、贴板2、环筋3、长纵筋4、插销孔5与插销盒6 ;所述外筒体I的内部设置有长纵筋4、环筋3、插销盒6，所述长纵筋4的数量为四根，长纵筋4相互间以外筒体I的中心轴为对称轴对称设置，每两根长纵筋4为一组，每组内的两个长纵筋4的内壁之间卡接有多个插销盒6，每组内的两个长纵筋4的外壁上分别连接有上环筋31、下环筋32以构成一个整的环筋3，所述环筋3沿插销盒6的分布顺序间隔设置，插销盒6包括两个隔板61与一个底板62，插销盒6与外筒体I的侧壁上贯通开设的插销孔5——对应，外筒体I的外壁上连接有贴板2，贴板2上开设有与插销孔5 —一对应的外插口 7 ;所述焊接变形控制工艺包括以下步骤:
第一步:零部件的装配:先下料并用滚床滚圆以制作外筒体1，再在外筒体I的内壁上划出长纵筋4、环筋3、插销盒6的装配位置线，然后按照装配位置线依次装配长纵筋4、插销盒6里的隔板61、环筋3，再在相邻环筋3之间的插销盒6的装配位置线处加装环形支撑8(环形支撑8的板厚为20mm,其定位焊长度为40mm),环形支撑8的结构、装配要求与环筋3一致；装配后，长纵筋4、环筋3、隔板61、环形支撑8都采用定位焊进行固定；
第二步:长纵筋、环筋、隔板的焊接:先确定上述装配是否完成，确定无误后，再焊接环筋3与外筒体I之间的角焊缝，焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接，然后焊接长纵筋4与外筒体I之间的内焊缝，内焊缝焊接完成后进行反面清根，随后焊接长纵筋4与外筒体I之间的外焊缝，最后焊接隔板61与外筒体1、长纵筋4之间的焊缝，焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接；
第三步:插销孔的开设:先将插销盒6的装配位置线沿外筒体I的径向两两分组，再将每组中两个插销盒6的隔板61通过支撑型钢9固定连接，一个支撑型钢9对应两个隔板61，一组插销盒6对应两个相互平行的支撑型钢9，该支撑型钢9与外筒体I横截面的直径相重合、且与外筒体I的中心轴相垂直，然后在外筒体I的外壁上确定每个插销孔5的十字中心，再按确定的十字中心进行切割以开设插销孔5 ;
第四步:贴板的装配与焊接:先在外筒体I的一侧装配贴板2，要求贴板2上的外插口7与外筒体I侧壁上开设的插销孔5对齐，再将贴板2用定位焊进行固定，并装配插销盒6的底板62，然后在外筒体I的另一侧按照同样的要求装配贴板2、底板62，装配完成后，再焊接贴板2、外筒体I之间的内焊缝，该内焊缝近外插口 7设置(贴板2、外筒体I之间内焊缝的焊接要求为:由中间向两端进行对称焊接，焊接时要求将贴板2 —侧的坡口 21填满，且保持与贴板2上外插口 7、外筒体I上插销孔5相平齐)，然后焊接贴板2、外筒体I之间的外焊缝，该外焊缝沿外筒体I的中心轴方向分布，若外筒体I每侧连接的的贴板2由多块子贴板22构成时，在完成贴板2、外筒体I之间的焊接后，需要先焊接子贴板22之间的连接焊缝，焊接顺序为外筒体I两侧对称进行焊接，焊接后，再焊接底板62与隔板61、长纵筋4之间的焊缝；上述焊缝全部焊接完毕后，取下环形支撑8、支撑型钢9即可完成所述焊接变形控制工艺；
所述第二步中长纵筋4与外筒体I之间内、外焊缝的焊接顺序以及第四步中贴板2与外筒体I之间外焊缝的焊接顺序都为交叉间隔对称焊接，具体指:条形的外焊物与条形的被焊物均水平放置，两者之间存在上侧焊缝、下侧焊缝两个焊接区域，上侧焊缝、下侧焊缝均依照 13、25、11、23、9、21、7、19、5、17、3、15、1、14、2、16、4、18、6、20、8、22、10、24、12、26 的编号顺序设置焊接点，焊接时，先依次焊接下侧焊缝里的第1- 13号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接上侧焊缝里的第1- 13号焊接点，然后依次焊接上侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接下侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，至此，所有焊接点都焊接完毕。
【权利要求】
1.用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，所述桩腿包括外筒体(I)、贴板(2)、环筋(3)、长纵筋(4)与插销孔(5);所述外筒体(I)的内部设置有长纵筋(4)、环筋(3)、插销盒(6)，所述长纵筋(4)的数量为四根，长纵筋(4)相互间以外筒体(I)的中心轴为对称轴对称设置，每两根长纵筋(4)为一组，每组内的两个长纵筋(4)的内壁之间卡接有多个插销盒(6)，每组内的两个长纵筋(4)的外壁上分别连接有上环筋(31)、下环筋(32)以构成一个整的环筋(3)，所述环筋(3)沿插销盒(6)的分布顺序间隔设置，插销盒(6)包括两个隔板(61)与一个底板(62)，插销盒(6)与外筒体(I)的侧壁上贯通开设的插销孔(5) —一对应，外筒体(I)的外壁上连接有贴板(2)，贴板(2)上开设有与插销孔(5)——对应的外插口(7)，其特征在于:所述焊接变形控制工艺包括以下步骤: 第一步:零部件的装配:先下料并用滚床滚圆以制作外筒体(1)，再在外筒体(I)的内壁上划出长纵筋(4)、环筋(3)、插销盒(6)的装配位置线，然后按照装配位置线依次装配长纵筋(4)、插销盒(6)里的隔板(61)、环筋(3)，再在相邻环筋(3)之间的插销盒(6)的装配位置线处加装环形支撑(8)，环形支撑(8)的结构、装配要求与环筋(3)—致；装配后，长纵筋(4)、环筋(3)、隔板(61)、环形支撑(8)都采用定位焊进行固定； 第二步:长纵筋、环筋、隔板的焊接:先确定上述装配是否完成，确定无误后，再焊接环筋(3)与外筒体(I)之间的角焊缝，焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接，然后焊接长纵筋(4)与外筒体(I)之间的内焊缝，内焊缝焊接完成后进行反面清根，随后焊接长纵筋(4)与外筒体(I)之间的外焊缝，最后焊接隔板(61)与外筒体(I)、长纵筋(4 )之间的焊缝，焊接顺序为由中间向两端进行对称焊接； 第三步:插销孔的开设:先在外筒体(I)的外壁上确定每个插销孔(5)的十字中心，再按确定的十字中心进行切割以开设插销孔(5)； 第四步:贴板的装配与焊接:先在外筒体(I)的一侧装配贴板(2)，要求贴板(2)上的外插口(7)与外筒体(I)侧壁上开设的插销孔(5)对齐，再将贴板(2)用定位焊进行固定，并装配插销盒(6)的底板(62)，然后在外筒体(I)的另一侧按照同样的要求装配贴板(2)、底板(62 )，装配完成后，再焊接贴板(2 )、外筒体(I)之间的内焊缝，该内焊缝近外插口( 7 )设置，然后焊接贴板(2)、外筒体(I)之间的外焊缝，该外焊缝沿外筒体(I)的中心轴方向分布，最后焊接底板(62)与隔板(61)、长纵筋(4)之间的焊缝；上述焊缝全部焊接完毕后，取下环形支撑(8)即可完成所述焊接变形控制工艺。
2.根据权利要求1所述的用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，其特征在于:所述焊接变形控制工艺在上述第四步之后还设置有无损探伤检查步骤； 所述无损探伤检查是指:对长纵筋(4)与外筒体(I)之间的焊缝进行100%的超声波探伤，满足JB/T4730 - 2005II级合格，同时，对插销孔(5)周围的焊缝进行煤油渗漏检查。
3.根据权利要求1或2所述的用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，其特征在于: 所述第二步中长纵筋(4)与外筒体(I)之间内、外焊缝的焊接顺序以及第四步中贴板(2)与外筒体(I)之间外焊缝的焊接顺序都为交叉间隔对称焊接，具体指: 条形的外焊物与条形的被焊物均水平放置，两者之间存在上侧焊缝、下侧焊缝两个焊接区域，上侧焊缝、下侧焊缝均依照 13、25、11、23、9、21、7、19、5、17、3、15、1、14、2、16、4、18、6、20、8、22、10、24、12、26的编号顺序设置焊接点，焊接时，先依次焊接下侧焊缝里的第1- 13号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接上侧焊缝里的第1- 13号焊接点，然后依次焊接上侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，再将外焊物、被焊物旋转180°后依次焊接下侧焊缝里的第14 - 26号焊接点，至此，所有焊接点都焊接完毕。
4.根据权利要求1或2所述的用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，其特征在于: 所述第一步中，所述环形支撑(8)的板厚为20mm,其定位焊长度为40mm。
5.根据权利要求1或2所述的用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，其特征在于: 所述第三步中，在确定每个插销孔(5)的十字中心之间需要加装支撑型钢(9)，其安装步骤为:先将插销盒(6)的装配位置线沿外筒体(I)的径向两两分组，再将每组中两个插销盒(6 )的隔板(61)通过支撑型钢(9 )固定连接，一个支撑型钢(9 )对应两个隔板(61)，一组插销盒(6)对应两个相互平行的支撑型钢(9)，该支撑型钢(9)与外筒体(I)横截面的直径相重合、且与外筒体(I)的中心轴相垂直； 所述第四步中，焊缝全部焊接完毕后，取下环形支撑(8)、支撑型钢(9)即可完成所述焊接变形控制工艺。
6.根据权利要求1或2所述的用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，其特征在于: 所述第四步中，贴板(2)、外筒体(I)之间内焊缝的焊接要求为:由中间向两端进行对称焊接，焊接时要求将贴板(2)—侧的坡口(21)填满，且保持与贴板(2)上外插口(7)、外筒体(I)上插销孔(5)相平齐。
7.根据权利要求1或2所述的用于插销式升降平台桩腿制作的焊接变形控制工艺，其特征在于: 所述第四步中，若外筒体(I)每侧连接的的贴板(2)由多块子贴板(22)构成时，在完成贴板(2)、外筒体(I)之间的焊接后，需要先焊接子贴板(22)之间的连接焊缝，焊接顺序为外筒体(I)两侧对称进行焊接，焊接后，再焊接底板(62)与隔板(61)、长纵筋(4)之间的焊缝。
【文档编号】B23K31/00GK104384733SQ201410566556
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】王法斌, 代俊, 姜志龙 申请人:武汉船用机械有限责任公司
相关技术
网友询问留言
已有0条留言
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！
1