一种桩腿齿条安装方法与流程

本发明涉及海洋平台桩腿焊接技术领域，具体涉及一种桩腿齿条安装方法。

背景技术：

自升式海洋平台的桩腿结构形式分为桁架式桩腿和圆柱式桩腿两大类。圆柱式桩腿则用钢板制成封闭筒形结构，然后在圆筒的轴向外壁上按需求量焊上齿条。

带齿条的桩腿施工时齿条的焊接难度大，因为是重磅板，又是高强材料，桩腿齿条和筒体的焊接区域焊前需要预热到一定温度，焊后又要保温较长一段时间。对于齿条筒体焊接型的桩腿，先将桩腿分多段筒节卷圆，卷圆后使用滚轮架对中后对接在一起，使用门架多点支撑桩腿，将桩腿固定支撑在地面上，齿条分段吊装后，拉入到安装位置，焊接齿条，模块车移运后，浮吊吊装上船，齿条的安装精度难以控制。

另外，由于桩腿结构焊后内应力较大，在后续桩腿分段吊装转运过程中内应力重新分布，容易产生变形，故此焊接工艺要求极高，且焊接的母材均为重磅板和高强板，焊接时需要加热和焊后保温，而加热后的温度达到150~200度，保温温度也在100度以上，因此施工非常困难；不翻桩情况下，只能通过仰焊进行焊接，焊接难度高，且焊接质量难以保证；如果要翻桩，齿条会影响翻桩时滚轮架的旋转，齿条焊接变形较大，难以控制。传统桩腿齿条由于长度太长，直线度、旁弯、扭转要求难以控制，导致最终桩腿的使用寿命大大降，桩腿的制作成本很高。因此，需要提供一种桩腿齿条安装方法，以更方便地对桩腿齿条进行焊接，降低焊接难度，防止齿条焊接变形，改善焊缝质量，较好地控制齿条安装精度。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种桩腿齿条安装方法，能够解决桩腿齿条焊接难度高、齿条焊接变形较大难以控制、焊缝质量差、齿条安装精度差等问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：包括以下步骤：

s1、桩腿齿条安装划线：

s1.1、桩腿齿条长度方向划线：根据桩腿顶端平面的最低点，划出齿条首齿中心线，以首齿中心线为基准，向下偏移500-505mm，划出检验线，作为后续检验基准；

s1.2、桩腿圆周方向划线：桩腿圆周方向四等分齿条划线，根据桩腿两端四等分线，连线确定四根齿条安装线；

s2、旋转工装安装：将滚轮架布置好，将旋转工装安装在滚轮架上，旋转工装的两侧做好防倾支撑，通过旋转工装的旋转，将齿条安装于桩腿上，齿条安装时，为避让齿条拼缝在同一截面，各分段齿条呈螺旋形布置，桩腿圆周方向的四个齿条的顶部分段分别具有不同齿数，四个齿条的其余分段的齿数相同；

s3、对齿条进行焊接：

s3.1、焊前清除齿条焊接处及附近区域的杂质，测量焊前的齿条水平度、夹板与筒体间隙，对焊接处进行预热，预热后再进行齿条水平度测量，温度测量合格后进行焊接；

s3.2、焊接时，由桩腿顶部从上至下按批进行，首先将旋转工装旋转，将四个齿条排布为上方平行设置两个以及下方平行设置两个，下方的两个齿条进行横焊，上方的两个齿条进行平焊，齿条与桩腿筒体的连接焊缝采用分层跳焊，各层的接头相互错开，分层分段先同时焊接至焊缝1/3填充量，然后通过旋转工装将桩腿旋转180°，对焊接过的分段继续焊接至焊缝2/3填充量，再通过旋转工装对桩腿旋转两次180°，每次旋转后对焊接过的分段继续焊接至完成，焊接完成后再对相邻的分层分段进行相同方式的焊接，每道焊接完成后进行清理工作，焊接工作连续进行，焊接为对称施焊，焊接过程中控制层间温度；

s3.3、焊接结束后对焊缝及附近区域热处理，用硅酸铝纤维毯包扎缓冷，焊接完成后冷却72小时进行探伤检查。

进一步地，所述步骤s1.1中，桩腿齿条长度方向划线完成后，敲出样冲眼，并做好标记；所述步骤s1.2中，桩腿齿条安装线与桩腿筒体纵缝交替存在，且齿条安装线与筒体中心连线、筒体纵缝与筒体中心连线之间的夹角为20-21°。

进一步地，所述步骤s2中，桩腿圆周方向的四个齿条的顶部分段分别具有依次增加的齿数，分别为9齿、10齿、11齿和12齿，四个齿条的其余分段的齿数相同，均为22齿。

进一步地，所述步骤s3.1中，测量在温度变化较小的时间段，选用误差范围≤0.5mm测量仪器；所述步骤s3.2中，旋转焊接过程中，每次旋转焊接完成后均进行齿条水平度测量，焊接完成后测量齿条垂直度。

进一步地，所述旋转工装包括第一弧形结构和第二弧形结构，所述第一弧形结构和第二弧形结构均为半环形结构，第一弧形结构和第二弧形结构组合后为一个环形结构，第一弧形结构与第二弧形结构的端部通过索具螺旋扣锁紧；

所述第一弧形结构和第二弧形结构均具有外支撑结构和内压紧结构，外支撑结构为弧形，所述第一弧形结构和第二弧形结构的外支撑结构组合成一个环形，外支撑结构置于滚轮架上；

所述内压紧结构设于外支撑结构内侧，内压紧结构由数个压紧板呈环形阵列组成，所述压紧板为梯形凸台结构。

进一步地，所述内压紧结构的压紧板与桩腿的筒体之间加装有卡板，所述卡板为圆弧形，卡板的圆弧度与桩腿的筒体一致。

进一步地，所述压紧板内布置有千斤顶。

本发明的优点在于：齿条安装时，各分段齿条呈螺旋形布置，可避让齿条拼缝在同一截面，且桩腿齿条安装线与桩腿筒体纵缝交替存在，提高齿条的安装牢度，确保齿条焊接质量；

通过旋转工装带动桩腿旋转，施工时可以有更好的施工工位，可保证平焊位置，平焊施工质量一般要优于仰焊，保证焊接质量，减少焊接缺陷，旋转工装与桩腿相对固定，减少桩腿因烧焊齿条的应力集中而引起的变形，改善焊缝质量；

焊接前后进行测量，焊接时，齿条与桩腿筒体的连接焊缝采用分层跳焊，各层的接头相互错开，焊接先焊至焊缝1/3填充量，再焊接至焊缝2/3填充量，最后焊接至完成，焊接工作连续进行，可较好地控制齿条安装精度；

齿条安装精度高，可提高桩腿的使用寿命，大大节约成本，有利于发展海上风电业务，开发可再生能源。

附图说明

图1为本发明的齿条长度方向划线示意图；

图2为本发明的齿条安装位置示意图；

图3为本发明的旋转工装的结构示意图；

图4为本发明的旋转工装与滚轮架配合使用的结构示意图；

图5为桩腿旋转及齿条安装步骤示意图；

图6为本发明的分层跳焊示意图；

图7为本发明的齿条焊接顺序图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本具体实施方式采用如下技术方案：包括以下步骤：

s1、桩腿齿条安装划线：

s1.1、桩腿齿条长度方向划线：如图1所示，根据桩腿顶端平面的最低点，划出齿条首齿中心线，以首齿中心线为基准，向下偏移500-505mm，划出检验线，作为后续检验基准，桩腿齿条长度方向划线完成后，敲出样冲眼，并做好标记；

s1.2、桩腿圆周方向划线：桩腿圆周方向四等分齿条划线，根据桩腿两端四等分线，连线确定四根齿条安装线，桩腿齿条安装线与桩腿筒体纵缝交替存在，且齿条安装线与筒体中心连线、筒体纵缝与筒体中心连线之间的夹角为20°，桩腿筒体纵缝朝向船舷内侧，如图2所示。

s2、旋转工装安装：将滚轮架布置好，将旋转工装安装在滚轮架上，旋转工装的两侧做好防倾支撑，通过旋转工装的旋转，将齿条安装于桩腿上，齿条安装时，为避让齿条拼缝在同一截面，各分段齿条呈螺旋形布置，桩腿圆周方向的四个齿条的顶部分段分别具有依次增加的齿数，分别为9齿、10齿、11齿和12齿，四个齿条的其余分段的齿数相同，均为22齿，提高齿条的安装牢度，确保齿条焊接质量。

如图3和图4所示，旋转工装包括第一弧形结构1和第二弧形结构2，第一弧形结构1和第二弧形结构2均为半环形结构，第一弧形结构1和第二弧形结构2组合后为一个环形结构，第一弧形结构1与第二弧形结构2的端部通过索具螺旋扣5锁紧，索具螺旋扣5为成熟的现有技术，具体结构和原理不再阐述，组合后的整体为环形，可配合滚轮架6使用，对桩腿7进行翻转，便于对齿条进行焊接，桩腿7的筒体71置于两弧形结构组成的环形内部，旋转工装可带动桩腿旋转，施工时可以有更好的施工工位，减少工人灼伤的风险，可保证平焊位置，平焊施工质量一般要优于仰焊，保证焊接质量，减少焊接缺陷。

第一弧形结构1和第二弧形结构2均具有外支撑结构3和内压紧结构4，外支撑结构3为弧形，第一弧形结构1和第二弧形结构2的外支撑结构3组合成一个环形，外支撑结构3置于滚轮架6上。

内压紧结构4设于外支撑结构3内侧，内压紧结构4由数个压紧板41呈环形阵列组成，压紧板41为梯形凸台结构，内压紧结构4对桩腿7和桩腿7的筒体71进行支撑，旋转工装与桩腿7之间需要垫实，使用凸台结构减小接触面积，垫实的工作更容易实施，内压紧结构4的压紧板41与桩腿7的筒体71之间加装有卡板，卡板为圆弧形，卡板的圆弧度与桩腿7的筒体71一致，卡板可将桩腿7限定于两内压紧结构4组成的环形内部，桩腿7与内压紧结构4位置相对固定，旋转工装与桩腿7相对固定，减少桩腿7因烧焊齿条的应力集中而引起的变形。压紧板41内可布置千斤顶，千斤顶能将卡板略微顶起，可微调桩腿7的放置位置，使得桩腿7的中心与旋转工装的中心一致。

使用时，先将第一弧形结构1放在滚轮架6上，通过千斤顶可微调桩腿1位置，然后吊入桩腿7和筒体71，在筒体71上安装齿条，完成后，装上第二弧形结构2，第一弧形结构1和第二弧形结构2贴合后，通过索具螺旋扣5锁紧，然后滚轮架6带动桩腿7旋转180°，齿条安装后，旋转工装带动桩腿7旋转时，齿条不会影响翻转，再将索具螺旋扣5打开，拆开工装，安装其他齿条，使用旋转工装安装齿条更方便，不需要水平牵引，直接吊装就可完成，所有齿条安装到位后开始齿条焊接，桩腿旋转及齿条安装步骤如图5所示。

s3、对齿条进行焊接：

s3.1、焊前清除齿条焊接处及附近区域的杂质，测量焊前的齿条水平度、夹板与筒体间隙，对焊接处进行预热，预热后再进行齿条水平度测量，温度测量合格后进行焊接，测量在温度变化较小的时间段，选用误差范围≤0.5mm测量仪器；

s3.2、焊接时，由桩腿顶部从上至下按批进行，首先将旋转工装旋转，将四个齿条排布为上方平行设置两个以及下方平行设置两个，下方的两个齿条进行横焊，上方的两个齿条进行平焊，齿条与桩腿筒体的连接焊缝采用分层跳焊，各层的接头相互错开，分层分段先同时焊接至焊缝1/3填充量，然后通过旋转工装将桩腿旋转180°，对焊接过的分段继续焊接至焊缝2/3填充量，再通过旋转工装对桩腿旋转两次180°，每次旋转后对焊接过的分段继续焊接至完成，焊接完成后再对相邻的分层分段进行相同方式的焊接，每道焊接完成后进行清理工作，焊接工作连续进行，焊接为对称施焊，焊接过程中控制层间温度，所有焊缝收弧上层必须比下层短，收弧位置必须打磨光顺，旋转焊接过程中，每次旋转焊接完成后均进行齿条水平度测量，焊接完成后测量齿条垂直度，焊接前后进行测量，可较好控制齿条安装精度。

如图6和图7所示，如连续的齿条分段为分段1、分段2、分段3和分段4，焊接方式为：1）1#、2#平焊及3#、4#横焊位置，分段1、3同时焊接至焊缝1/3填充量（八人两两对称焊接）；

2）3#、4#平焊及1#、2#横焊位置，分段1、3同时焊接至焊缝2/3填充量（八人两两对称焊接）；

3）1#、2#平焊及3#、4#横焊位置，分段1、3同时焊接至完成（八人两两对称焊接）；

4）3#、4#平焊及1#、2#横焊位置，分段1、3同时焊接至完成（八人两两对称焊接）；

5）1#、2#平焊及3#、4#横焊位置，分段2、4同时焊接至焊缝1/3填充量（八人两两对称焊接）；

6）3#、4#平焊及1#、2#横焊位置，分段2、4同时焊接至焊缝2/3填充量（八人两两对称焊接）；

7）1#、2#平焊及3#、4#横焊位置，分段2、4同时焊接至完成（八人两两对称焊接）；

8）3#、4#平焊及1#、2#横焊位置，分段2、4同时焊接至完成（八人两两对称焊接）。

s3.3、焊接结束后对焊缝及附近区域热处理，用硅酸铝纤维毯包扎缓冷，焊接完成后冷却72小时进行探伤检查。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。