超长浮吊臂架制造技术解析

李小红

摘 要：本文主要讲述了超长臂架制作技术，以振華重工5000T浮吊为例，此臂架为振华公司史无前例的超长臂架（全长约210m），将臂架钢结构分段成臂架头部、臂架中部、臂架根部组件进行制作。探讨研究出了新的制造技术方案，并通过实践证明方案的可行性。该浮吊的臂架同以往相比，此项目臂架结构设计有了进一步的创新和改进，添加了主弦管与锥管相贯的新形式，这就意味着制造工艺技术也需改进和创新。将浮吊臂架中部构件放在车间整体制作，整体转运，这样制作为后期拼装减少了很大工作量，为项目制作节约了时间，还降低了天气、设备等外部环境因素对制作的影响。

关键词：臂架 制造技术 锥管 转运

中图分类号：P752 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）03（c）-0061-02

振华重工5000t浮吊臂架钢结构制造技术，从技术角度对该项工程进行总结，也为今后制造类似的特殊工程留下宝贵的经验。该浮吊是属于“非自航非旋转单臂架浮吊”，主船体长138.5m，宽50.8m，型深9.6m，船上共配有2台110t绞车，6台90t绞车以及2台40t绞车；有4个主钩和1个副钩，主钩最大起重量5000t（另外还可承受10%的超载额度），水面以上最大起升高度132m；副钩最大起重量600t，水面以上最大起升高度180m。起重机的主要结构有臂架和人字架。臂架总长约210m（包括主臂架160m，副臂架50m），钢结构吨位达2000余t，具有铰点开档大，精度要求高等特点，因此在制造、安装过程中遇到了很大的技术难题。臂架总图见图1。

1 臂架分段制作方案概述

1.1 臂架头部制作方案及注意事项

臂架头部是臂架结构中最为复杂的部位，为便于制作及转运，将臂架头部分成左片、右片、和联系桁架三大组件进行制作，其中左右两片对称制作，联系桁架采用散拼方式在臂架整体拼装时装焊到位；将左（右）片分成6个组件在低胎架上进行制作，在分段制作时注意，在相应拼接处主要面板、腹板放拼装修割余量50mm，拼装之前划线修割到位（注意考虑焊缝收缩余量），且拼接处面板与腹板的角焊缝至少留200mm的长度暂不焊，待拼装调整后施焊；各组件对接口处的加强筋等零部件待组件拼接时再装焊到位；各组件制作完成后转运至冲砂车间进行冲砂处理，然后再转运至外场进行拼装。

根据现场实际情况搭制胎架，制作胎架按照通用工艺GTD-22（关于箱形结构制作时搭制胎架的规定）；制作过程中，注意对构件做好保护措施，尤其是在转运、冲砂、翻身、吊装时需避免组件的损伤和变形；臂架头部制作时禁止在母材表面乱搭焊，并尽量避免大量焊接、碳刨溶剂飞溅到母材表面，以免对母材性能造成不良影响。

1.2 臂架中部制作方案

受制作场地、吊装、转运设备等因素影响，需将臂架中部分成组件一、组件二、联系桁架1、联系桁架2、联系桁架3。制作要求：（1）在分段制作时注意主旋管在相应拼接处放100mm修割余量；（2）在制作内外侧桁架及左右片拼装时，拼接处部分零件暂不安装，均待臂架整体拼接时再按蓝图要求装焊到位；（3）臂架联系桁架1和桁架2分单片、散件制作，联系桁架3各件均散件存放，待臂架整体拼装时将其按蓝图要求装焊到位；（4）各桁架两端与组件一、组件二拼接处均需放50mm修割余量（与之对接的圆锥管不需要放余量），待臂架整体拼装时进行划线修割。

1.3 臂架根部制作方案

为制作、转运方便，车间制作时将臂架根部分成组件1、组件2、组件3、组件4，左右组件均需对称制作，拼接处的部分散件待整体拼装时再按蓝图要求装焊到位。

其中组件1结构较为复杂，制作要点：（1）首先在干净的场地上划出组件1的中心线，根据中心线布置好制作胎架，且需根据箱体底板的倾斜度来调整胎架，确保箱体构件的角度、尺寸、扭曲等均符合相关技术要求；（2）根部铰点位置圆弧包板要求预先卷圆（圆度要求较高），腹板要求预先折弯（且需用靠模板进行检验，确保折弯角度合格），波托管放样难度较高，需现场多次比对修割，确保多个角度吻合；（3）铰点钢套件114（内孔预留加工余量）暂先点焊，待臂架拼装完整体划线后进行调整到位，再按蓝图要求烧焊，施焊顺序特别重要，需按照详细的工艺要求进行，否则容易烧焊变形，影响后续铰点孔划线机加工。

2 锥管制作及安装技术

5000t浮吊的臂架同以往浮吊臂架相比，此项目臂架中部结构设计有了进一步的创新和改进，添加了主弦管与锥管相贯的新形式（见图2，以蓝图第15处为例），共90处。这种圆锥管接头形式，取自AWS中的接头形式，能在不增加管径，不增加其他如节点板，主管内部撑板的情况下，妥善处理接头。但这种结构形式制作起来非常困难，由于锥管的规格、相贯角度形式各异，锥管的相贯线切割非常困难，没有任何经验可以借鉴。按公司目前现有的设备条件无法切割锥管相贯线，也找不到外协厂家来切割此类的相贯结构。为节省相关设备的采购费用或软件升级的费用，在工艺技术部门的牵头下，召集相关部门讨论决定，由工艺技术部提供相贯线的放样展开图，施工队按照工艺放样图进行现场放样、切割、装配。

2.1 锥管下料卷制

首先根据蓝图尺寸，以中径为基准展开放样（展开方向为图纸要求的净尺寸，锥管大口径端预留相贯线修割余量），因外协卷圆厂家设备条件限制，需将一个锥管分成两个半锥管卷制，卷制好后拼接成整锥管，所以钢板下料时按半锥管尺寸下料，下料后需检查钢板外形尺寸及平整度；卷制过程中进给量不宜过大，以防圆弧突变，并用靠模检验圆锥的上下口尺寸；施焊拼接缝前需安装引熄弧板，再按相关WPS要求施焊圆锥管对接缝，并做（UT+MT）100%探伤检测，施焊结束后割除引熄弧板，矫正锥管的上下口圆弧度及扭曲等。

2.2 锥管相贯线放样及切割

利用相关的放样软件，根据图纸要求，逐一进行各个零件的展开放样工作。放样后为了检验正确性，制作了纸质模型来验证，在验证了放样图无误后，及时下发了相关的制作工艺。针对现场放样我们制订了两套工艺方案。

方案一：要求现场根据放样图将已卷制好的锥管上下口中心十字线划出，以十字线为基准进行20等分划线，等分时要求上下口一 一对应；然后对上下口各等分点进行连线，按锥管展开放样尺寸在连线上从上口往下口量取对应尺寸，做好相贯点标记；用连线将各相贯点进行连接，划出圆弧曲线，即为相贯线放样展开线；按已划好的相贯线进行切割，并开制焊接坡口。

方案二：按照相贯线放样展开图尺寸及角度，利用牛皮纸，在上面一一划出，然后根据放样展开图修剪牛皮纸，紧贴在已卷制好的锥管表面，划出相贯线（圆弧曲线），再沿着划线进行修割，并按蓝图要求开制焊接坡口，相继进入锥管与支管对接，与主管装配等下道工序。

经过两种方案的对比，发现方案二更有利于现场的操作，因此采用了第二种方案。现场已成功完成了锥管切割，相贯线的切割角度、坡口、装配间隙等都符合了相关的技术要求。

3 结语

该臂架从开工制作到总装仅花了约一年的时间，又一次刷新了振华公司大型浮吊制作周期记录。工艺充分的考虑了方案的成本控制、方案的受力验证、方案的实施条件等因素，根据现场实际情况，设计、安装了一系列的装配辅助工装，确定了地面分段制作，分段吊装，高空对接方安装方法。此次工艺技术方案的创新及可操作性，为臂架现场顺利制作、成功转运提供了前提保障。

参考文献

[1] 黎钟.钢结构设计手册（上册）[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[2] 美国焊接协会（AWS）D1焊接委员会.AWS D1.1[M].成都：西南交通大学出版社，2008.

[3] 交通部水运司.港口起重运输机械设计手册[M].北京：人民交通出版社，2001.