專利名稱：一種八邊形樁腿合攏限位定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海洋工程裝備的制造安裝技術(shù)領(lǐng)域，特指ー種八邊形樁腿合攏限位定位方法。
背景技術(shù)：
海上風(fēng)能發(fā)電是當(dāng)今世界發(fā)展的新方向，其風(fēng)電機(jī)組安裝裝備和技術(shù)是占領(lǐng)海上風(fēng)電領(lǐng)域的核心技木。風(fēng)電設(shè)備安裝船是集運(yùn)輸、起重、升降和航行功能于一身的工程船，技術(shù)含量高、建造難度大。風(fēng)電安裝船有若干可升降的樁腿，工作時(shí)樁腿下降著底，船體則沿樁腿升離海面一定高度，形成作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行安裝；移位時(shí)船體降至水面，樁腿升起，便可航行。樁腿是風(fēng)電安裝船的關(guān)鍵部件，其承載カ擔(dān)負(fù)著整船提升的重任，在設(shè)計(jì)制造中 倍受重視，樁腿的性能直接影響到風(fēng)電安裝船作業(yè)的安全與效果。樁腿的制作在整個(gè)船體建造中極其重要，其建造精度要求非?？量?，焊接エ藝要求嚴(yán)格，由于樁腿超高超重，建造施工難度大，樁腿分段合攏時(shí)的準(zhǔn)確定位及安裝對于海エ項(xiàng)目的建造質(zhì)量至關(guān)重要。丹麥的麥爾斯克石油及天然氣公司申請的專利安裝海洋平臺(tái)樁腿的方法和裝置(專利號ZL90100117)提出了ー種海洋采油平臺(tái)安裝中樁腿穿過導(dǎo)管打入海底的方法及裝置，由一根或多根斜槽組成，斜槽從樁腿套管的上端部向上傾斜伸展，上方處于樁腿自由懸吊時(shí)樁腿尖頭所在位置之下。但是關(guān)于樁腿合攏安裝中的準(zhǔn)確定位和建造中如何控制焊接變形還沒有闡述有效的方法。浙江海洋學(xué)院船舶與建筑工程學(xué)院申請的專利ー種機(jī)械自鎖式樁腿安裝架裝置(申請?zhí)?01010504980. O)提供了一種機(jī)械自鎖式樁腿安裝架裝置，由拉緊螺栓，上環(huán)箍、下環(huán)箍卡在樁腿上，形成一次摩擦自鎖，再由軸向拉緊螺桿使上棘爪和下棘爪卡緊樁腿，再次形成摩擦自鎖?？梢詫?shí)現(xiàn)上、下兩個(gè)方向的雙向、雙重摩擦自鎖。但是這種裝置需要專門制作，エ藝復(fù)雜，定位能力不足，還需要輔助定位和專用吊具支撐，強(qiáng)度低，適用于圓形樁腿，不能限制八邊形或方形樁腿定位時(shí)的旋轉(zhuǎn)自由度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服以上的不足，提供一種能夠保證合攏焊接過程中不變形，不錯(cuò)位，提高了建造精度與質(zhì)量，達(dá)到焊接要求，降低成本，使得海エ裝備中這種大型裝置的定位限位簡捷精確的八邊形樁腿合攏限位定位方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種八邊形樁腿合攏限位定位方法，包括以下步驟
A、制作六組用于完全接觸，完全承受樁腿重量的支座，并制作四組用于精確導(dǎo)向安裝的導(dǎo)向板；
B、對樁腿進(jìn)行上下分段，并在樁腿的四個(gè)非工作面進(jìn)行劃線標(biāo)記，統(tǒng)一安裝順序，在樁腿的四個(gè)非工作面上對導(dǎo)向板和支座進(jìn)行預(yù)點(diǎn)焊，將樁腿上下分段拉攏模擬合攏，檢查導(dǎo)向板和支座的焊接位置，位置精確后對支座和導(dǎo)向板實(shí)施全焊，焊接時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；C、根據(jù)尺寸要求進(jìn)行限位安裝，將樁腿的上分段吊裝至下分段上方并保持平穩(wěn)，通過導(dǎo)向板引導(dǎo)樁腿的上分段限位安裝在下分段上，在支座完全接觸后檢查坐樁平穩(wěn)性，測量焊縫距離，旋轉(zhuǎn)自由度受控狀態(tài)，限位達(dá)到要求后在最后兩個(gè)安裝位置上焊接馬板，然后再拆卸吊鉤，樁腿的上分段憑借支座站立于下分段上，憑借導(dǎo)向板限制旋轉(zhuǎn)自由度；
D、通過測量焊縫間距，確定修邊尺寸，切除余量，對焊縫的焊接坡ロ進(jìn)行打磨，去除水潰、油污、鐵銹和殘?jiān)鼘附淤|(zhì)量有影響的雜物，然后進(jìn)行烘干，確認(rèn)焊縫的間距與坡ロ的質(zhì)量達(dá)到要求；
E、對焊縫坡ロ進(jìn)行預(yù)熱處理，選用樁腿強(qiáng)度、韌性要求相匹配的焊接材料施焊，并在焊接過程中切除影響施焊的導(dǎo)向板，并在焊接后進(jìn)行樁腿表面清根、打磨、碳刨以及消氫處理；
F、對焊縫進(jìn)行檢驗(yàn)和探傷；
G、對支座和馬板進(jìn)行切割，并用砂輪打磨光滑，對樁腿上切除支座和馬板部分的內(nèi)外 側(cè)進(jìn)行油漆補(bǔ)涂。G、對支座和馬板進(jìn)行切割，并用砂輪打磨光滑，對內(nèi)外側(cè)進(jìn)行油漆補(bǔ)涂。本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)在于每組所述支座均包括上支座和下支座，上支座的底部和下支座的上部各形成一個(gè)打磨光滑的接觸臺(tái)，接觸臺(tái)在完全接觸定位后可使樁腿上下分段留出焊接所需的過焊空間。本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)在于每組所述導(dǎo)向板均包括上導(dǎo)向板和下導(dǎo)向板，上導(dǎo)向板的下部為ー塊凸出的楔形板，下導(dǎo)向板的上部開有楔形凹槽，楔形板和楔形凹槽兩者之間配合，用于精確導(dǎo)向，所述楔形板的高度尺寸小于楔形凹槽的高度尺寸，從而保證了楔形斜面配合。本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)在于四組所述導(dǎo)向板分別對稱焊接在樁腿的四個(gè)非工作面中心，六組所述支座對稱焊接在導(dǎo)向板兩側(cè)的八個(gè)安裝位置中的其中相鄰的六個(gè)安裝點(diǎn)上。本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)在于拆除吊鉤前在所述導(dǎo)向板兩側(cè)的八個(gè)安裝位置的最后兩個(gè)安裝位上分別焊接兩組馬板，馬板共四組，每組馬板均留有過焊孔，每組馬板的直徑大于等于焊縫寬度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)具有精度高，導(dǎo)向快，測量簡捷，成本低的優(yōu)點(diǎn)，エ藝簡單實(shí)用，應(yīng)用范圍廣，可操作性強(qiáng)。合攏支座可以完全承擔(dān)樁腿重量，在樁腿安裝到位后可直接拆鉤，提高了樁腿的安裝速度，也大大提高了吊裝工作效率，限位裝置可以控制樁腿5個(gè)方向的自由度，達(dá)到樁腿安裝一次到位和精度誤差小的高效率和高精度要求，徹底消除樁腿水平度、垂直度和安裝位置的調(diào)節(jié)工作。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為圖I的俯視 圖3為支座的結(jié)構(gòu)示意 圖4為圖3的左視 圖5為導(dǎo)向板的結(jié)構(gòu)示意 圖6為圖5的右視圖；圖7為馬板的結(jié)構(gòu)示意 I-樁腿、2-支座、3-導(dǎo)向板、4-馬板、5-上支座、6-下支座、7-上導(dǎo)向板、8-下導(dǎo)向板。
具體實(shí)施例方式 為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。本發(fā)明一種八邊形樁腿合攏限位定位方法具體實(shí)施方式
，通過在樁腿吊裝合攏焊接前安裝支座支撐樁腿，承受樁腿重量，安裝導(dǎo)向板精確導(dǎo)向，支座與導(dǎo)向板的配合要求一致，支座完全接觸支撐同時(shí)導(dǎo)向板完全配合，均留出達(dá)到要求的焊接焊縫寬度，使樁腿合攏達(dá)到一定的配合需求。待導(dǎo)向與支撐完全到位后，采用馬板將樁腿上下分段焊接固定，通過測量焊縫距離進(jìn)行打磨、修邊、余量切除等工序，然后施焊，切割支座、導(dǎo)向板等定位部件。 該方法能夠保證合攏焊接過程中不變形，不錯(cuò)位，提高了建造精度與質(zhì)量，達(dá)到焊接要求，降低成本，使得海工裝備中這種大型裝置的定位限位簡捷精確。優(yōu)選方式下，導(dǎo)向板安裝4組，對稱安裝在八邊形樁腿四個(gè)非工作面上，支座安裝6組，對稱安裝在4組導(dǎo)向板兩邊的八個(gè)安裝位置的其中六個(gè)，另外兩個(gè)安裝位置待配合到位后焊接4塊馬板固定。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下所述
制作支座和導(dǎo)向板支座六組，每組有上支座與下支座兩部分，各向外伸出兩塊肋板，底部連接一個(gè)接觸臺(tái)并留有過焊空間，接觸臺(tái)打磨光滑，用于完全接觸；導(dǎo)向板四組，分為上導(dǎo)向板與下導(dǎo)向板，上導(dǎo)向板的腹板上凸起一塊楔形板，下導(dǎo)向板的腹板上開導(dǎo)向楔形凹槽，二者斜面形成配合，用于精確導(dǎo)向，楔形塊高度尺寸略小于凹槽深度尺寸，以保證楔形斜面配合，避免干涉，斜面打磨拋光，達(dá)到表面粗糙度要求；
模擬合攏，焊接支座與導(dǎo)向板對樁腿上下分段四個(gè)非工作面進(jìn)行劃線標(biāo)記，統(tǒng)一安裝順序；對導(dǎo)向板和支座進(jìn)行預(yù)點(diǎn)焊，導(dǎo)向板對稱焊接在四個(gè)非工作面中心，支座對稱焊接在導(dǎo)向板兩側(cè)八個(gè)位置其中的六個(gè)點(diǎn)上；將樁腿上下分段拉攏模擬合攏，檢查導(dǎo)向板與支座焊接位置，待位置精確后對支座和導(dǎo)向板實(shí)施全焊，上下支座與上下導(dǎo)向板焊接在樁腿上的位置需現(xiàn)場確定，實(shí)時(shí)監(jiān)控；
根據(jù)尺寸要求進(jìn)行限位安裝，焊接馬板將樁腿上分段吊裝至下分段上方并保持平穩(wěn)，通過導(dǎo)向板引導(dǎo)將上楔形快慢慢插入凹槽中，待上支座完全接觸下支座后檢查坐樁平穩(wěn)性，測量焊縫距離，旋轉(zhuǎn)自由度受控狀態(tài)，限位達(dá)到要求后在最后兩個(gè)安裝位置上焊接四塊馬板，每兩塊分居安裝位置兩側(cè)邊緣，馬板預(yù)留過焊孔，直徑大于等于焊縫寬度；最后拆卸吊鉤，樁腿上分段憑借支座站立于下分段上，憑借導(dǎo)向板限制旋轉(zhuǎn)自由度；
修邊調(diào)整，切除余量通過測量焊縫間距，確定修邊尺寸，切除余量，對焊接坡口進(jìn)行打磨，去除水潰、油污、鐵銹、殘?jiān)葘附淤|(zhì)量有影響的雜物，進(jìn)行烘干，確認(rèn)焊縫間距和坡口質(zhì)量達(dá)到要求；
施焊對焊縫坡口進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度控制在150-200°C，選用與母材的強(qiáng)度、韌性要求匹配的焊接材料施焊，在焊接過程中切除影響施焊的導(dǎo)向板；焊后進(jìn)行背部清根，打磨，碳刨，消氫處理；
對焊縫進(jìn)行檢驗(yàn)、探傷；
切割采用碳刨方式切除支座與馬板，用砂輪打磨光滑，對內(nèi)外測進(jìn)行油漆補(bǔ)涂。
如圖I至圖7示出了本發(fā)明的實(shí)施方式，樁腿合攏定位限位工藝包括制作導(dǎo)向板與支座，模擬合攏，焊接導(dǎo)向板與支座，吊裝定位，焊馬板，修邊打磨，施焊等多個(gè)步驟，
A、制作支座2和導(dǎo)向板3:
a)由圖2、圖3和圖4所示，支座2共有六組，每組有上支座5與下支座6兩部分，材料Q345B，上支座5由焊 接腹板向外凸起兩塊肋板，向下延伸并留有過焊空間，底部連接一個(gè)接觸臺(tái)，下支座6由腹板向外凸起兩塊肋板，頂部連接一個(gè)接觸臺(tái)，接觸臺(tái)打磨光滑，用于完全接觸，支座2焊接后可完全承重樁腿上分段全部重量；
b)由圖2、圖5和圖6所不，導(dǎo)向板3共有四組,分為上導(dǎo)向板7與下導(dǎo)向板8,上導(dǎo)向板7的腹板上向下伸出一塊楔形板，下導(dǎo)向板8的腹板上開導(dǎo)向楔形凹槽，二者斜面形成配合，用于精確導(dǎo)向，楔形塊高度尺寸略小于凹槽深度尺寸，以保證楔形斜面配合，避免干涉，斜面打磨拋光，表面粗糙度達(dá)到12. 5 ；
B、模擬合攏，焊接支座2與導(dǎo)向板3
a)結(jié)合圖2所示，對樁腿I上下分段的四個(gè)非工作面進(jìn)行劃線，統(tǒng)一按0°、90°、180°、270°標(biāo)記安裝順序；
b)對導(dǎo)向板3和支座2進(jìn)行預(yù)點(diǎn)焊，按照標(biāo)記，將上導(dǎo)向板7與下導(dǎo)向板8分別對稱焊接在樁腿上下分段I的四個(gè)非工作面中心，上支座5與下支座6分別對稱焊接在導(dǎo)向板3兩側(cè)八個(gè)位置其中的六個(gè)點(diǎn)上，空出兩個(gè)相鄰安裝位置；
c)將樁腿上下分段I用手拉葫蘆拉攏模擬合攏，檢查導(dǎo)向板與支座焊接位置，若上下支座與上下導(dǎo)向板對接位置誤差過大，則微調(diào)以確定相對位置，精度誤差小于2_ ；
d)待對接精確后對支座2和導(dǎo)向板3實(shí)施全焊，支座2與導(dǎo)向板3焊接在樁腿I上的位置需現(xiàn)場確定，實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證支座2完全接觸與導(dǎo)向板3完全配合后統(tǒng)一留出焊接焊縫，焊接過程在脫胎如完成；
C、根據(jù)尺寸要求進(jìn)行限位安裝，焊接馬板4
a)將樁腿I上分段通過吊裝至下分段上方并保持平穩(wěn)，通過導(dǎo)向板3引導(dǎo)將上楔形快慢慢插入楔形凹槽中，使上支座5完全接觸下支座6后停止移動(dòng)；
b)檢查坐樁平穩(wěn)性，測量焊縫距離，旋轉(zhuǎn)自由度受控狀態(tài)；
c)結(jié)合圖7所示，限位達(dá)到要求后在空出的兩個(gè)相鄰安裝位置上焊接四塊預(yù)留了過焊孔的馬板4，每兩塊分居安裝位置兩側(cè)邊緣；
d)拆卸吊鉤，使樁腿I上分段憑借支座站立于下分段上并通過馬板4完全固定。D、修邊調(diào)整，切除余量
a)測量焊縫間距，確定修邊尺寸，切除余量；
b)對焊接坡口進(jìn)行打磨，完全去除切割造成的滲碳層，直到坡口表面的硬度降到母材的正常硬度值。c)對坡口及坡口邊緣25mm內(nèi)的正反面與端面去除水潰、油污、鐵銹、殘?jiān)葘附淤|(zhì)量有影響的雜物，進(jìn)行烘干，確認(rèn)焊縫間距和坡口質(zhì)量達(dá)到要求。E、施焊
a)對焊縫坡口進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度控制在150-200°C，采用溫控柜控制的陶瓷加熱片對坡口兩側(cè)進(jìn)行加熱；
b)選用與母材的強(qiáng)度、韌性要求匹配的焊接材料施焊，并保證焊接質(zhì)量，選擇手工電弧焊，采用直流反接，在焊接過程中切割影響施焊的導(dǎo)向板3 ；
c)背部清根處理，碳刨，用砂輪機(jī)磨掉坡口表面層大約Imm厚，并使坡口光順，不留尖角，以防止焊接時(shí)應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋打磨；
d)消氫處理，在焊縫溫度不 低于預(yù)熱溫度前立即進(jìn)行消氫處理，消氫溫度為200-250°C，保溫時(shí)間為 150min。F、對焊縫進(jìn)行檢驗(yàn)、探傷
G、切割
a)采用碳刨方式切除支座2與馬板4，用砂輪打磨光滑；
對切后樁腿I連接區(qū)域內(nèi)外測進(jìn)行油漆補(bǔ)涂。本發(fā)明所提出的樁腿合攏限位定位方法，具有精度高，導(dǎo)向快，測量簡捷，成本低的優(yōu)點(diǎn)，工藝簡單實(shí)用，應(yīng)用范圍廣，可操作性強(qiáng)。合攏支座可以完全承擔(dān)樁腿重量，在樁腿安裝到位后可直接拆鉤，提高了樁腿的安裝速度，也大大提高了吊裝工作效率，限位裝置可以控制樁腿5個(gè)方向的自由度，達(dá)到樁腿安裝一次到位和精度誤差小的高效率和高精度要求，徹底消除樁腿水平度、垂直度和安裝位置的調(diào)節(jié)工作。
權(quán)利要求
1.一種八邊形樁腿合攏限位定位方法，其特征在于，包括以下步驟 A、制作六組用于完全接觸，完全承受樁腿重量的支座(2)，并制作四組用于精確導(dǎo)向安裝的導(dǎo)向板(3)； B、對樁腿(I)進(jìn)行上下分段，并在樁腿(I)的四個(gè)非工作面進(jìn)行劃線標(biāo)記，統(tǒng)一安裝順序，在樁腿(I)的四個(gè)非工作面上對導(dǎo)向板(3)和支座(2)進(jìn)行預(yù)點(diǎn)焊，將樁腿(I)上下分段拉攏模擬合攏，檢查導(dǎo)向板(3)和支座(2)的焊接位置，位置精確后對支座(2)和導(dǎo)向板(3)實(shí)施全焊，焊接時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控； C、根據(jù)尺寸要求進(jìn)行限位安裝，將樁腿(I)的上分段吊裝至下分段上方并保持平穩(wěn)，通過導(dǎo)向板(3)引導(dǎo)樁腿(I)的上分段限位安裝在下分段上，在支座(2)完全接觸后檢查坐樁平穩(wěn)性，測量焊縫距離，旋轉(zhuǎn)自由度受控狀態(tài)，限位達(dá)到要求后在最后兩個(gè)安裝位置上焊接馬板(4)，然后再拆卸吊鉤，樁腿(I)的上分段憑借支座(2)站立于下分段上，憑借導(dǎo)向板(3)限制旋轉(zhuǎn)自由度； D、通過測量焊縫間距，確定修邊尺寸，切除余量，對焊縫的焊接坡ロ進(jìn)行打磨，去除水潰、油污、鐵銹和殘?jiān)鼘附淤|(zhì)量有影響的雜物，然后進(jìn)行烘干，確認(rèn)焊縫的間距與坡ロ的質(zhì)量達(dá)到要求； E、對焊縫坡ロ進(jìn)行預(yù)熱處理，選用樁腿(I)強(qiáng)度、韌性要求相匹配的焊接材料施焊，并在焊接過程中切除影響施焊的導(dǎo)向板(3)，并在焊接后進(jìn)行樁腿表面清根、打磨、碳刨以及消氫處理； F、對焊縫進(jìn)行檢驗(yàn)和探傷； G、對支座(2)和馬板(4)進(jìn)行切割，并用砂輪打磨光滑，對樁腿上切除支座和馬板部分的內(nèi)外側(cè)進(jìn)行油漆補(bǔ)涂。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種八邊形樁腿合攏限位定位方法，其特征在于每組所述支座(2 )均包括上支座(5 )和下支座(6 )，所述上支座(5 )的底部和所述下支座(6 )的上部各形成一個(gè)打磨光滑的接觸臺(tái)，所述接觸臺(tái)在完全接觸定位后可使樁腿上下分段留出焊接所需的過焊空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述ー種八邊形樁腿合攏限位定位方法，其特征在于每組所述導(dǎo)向板(3)均包括上導(dǎo)向板(7)和下導(dǎo)向板(8)，所述上導(dǎo)向板(7)的下部為ー塊凸出的楔形板，所述下導(dǎo)向板(8)的上部開有楔形凹槽，所述楔形板和所述楔形凹槽兩者之間配合，用于精確導(dǎo)向，所述楔形板的高度尺寸小于楔形凹槽的高度尺寸，從而保證了楔形斜面配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述ー種八邊形樁腿合攏限位定位方法，其特征在于四組所述導(dǎo)向板(3)分別對稱焊接在樁腿(I)的四個(gè)非工作面中心，六組所述支座(2)對稱焊接在所述導(dǎo)向板(3)兩側(cè)的八個(gè)安裝位置中的其中相鄰的六個(gè)安裝點(diǎn)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述ー種八邊形樁腿合攏限位定位方法，其特征在于拆除吊鉤前在所述導(dǎo)向板(3)兩側(cè)的八個(gè)安裝位置的最后兩個(gè)安裝位上分別焊接兩組馬板(4)，所述馬板(4)共四組，每組所述馬板(4)均留有過焊孔，每組所述馬板(4)的直徑大于等于焊縫覽度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種八邊形樁腿合攏限位定位方法，包括以下步驟通過在樁腿吊裝合攏焊接前安裝支座支撐樁腿，承受樁腿重量，安裝導(dǎo)向板精確導(dǎo)向，支座與導(dǎo)向板的配合要求一致，支座完全接觸支撐同時(shí)導(dǎo)向板完全配合，均留出達(dá)到要求的焊接焊縫寬度，使樁腿合攏達(dá)到一定的配合需求，待導(dǎo)向與支撐完全到位后，采用馬板將樁腿上下分段焊接固定，通過測量焊縫距離進(jìn)行打磨、修邊、余量切除等工序，然后施焊，切割支座、導(dǎo)向板等定位部件。本發(fā)明具有能夠保證合攏焊接過程中不變形，不錯(cuò)位，提高了建造精度與質(zhì)量，達(dá)到焊接要求，降低成本，使得海工裝備中這種大型裝置的定位限位簡捷精確的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B23K37/04GK102728980SQ201210230489
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者唐盛弢, 莊建軍, 張永康, 徐昊, 徐秀龍, 李楊, 王勻, 許楨英, 聞武, 顧永玉 申請人:東南大學(xué), 南通中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司, 江蘇大學(xué)