1、海洋钢结构建造过程的尺寸控制【摘要】:海洋钢结构物作为海洋石油开采的主要生产设施之一，确保其建造的尺寸精度，不仅会直接影响结构的整体安装，还会影响工程的安全可靠性，一旦出现误差将会在很大程度上影响整个工程的质量。因此，在实际操作中,需要通过分析实际施工过程中产生尺寸误差的原因，提出相应的解决办法，以达到良好的尺寸精度控制效果。 【关键词】：导管架；施工质量；尺寸控制 中图分类号：TU391 文献标识码： A 文章编号： 引言 海洋石油已经渐渐成为当今世界石油生产增长的主要来源。海洋钢结构物是海洋石油开采的一种主要生产设施，其建造的尺寸精度将直接影响着结构的整体安装及工程的安全性，因此在施工过程
2、中，要科学实现工程的尺寸控制，本文以导管架、组块建造为例介绍工程建造的尺寸控制。 一、海洋钢结构建造尺寸公差分析 导管架、组块建造要符合公差要求，业主和工程项目不同时，公差要求也会有所不同，如：导管架的顶面和甲板立柱的底面之间的距离公差应保持在图纸上净尺寸的10mm 范围内；在甲板平面内，从一立柱的中心线到另一临近立柱中心线的水平距离公差应在13mm 之间；任一矩形平面的两对角线之差应小于 19mm 等，这些都是海洋钢结构建造尺寸的一般公差要求。 二、为什么海洋钢结构建造会出现尺寸误差 1.导管架、组块建造工序流程 在不同的结构形式和建造场地中，导管架、组块的建造方法是不一样的，其主要工序如下
3、：材料验收构件的放样划线下料导管、立柱、拉筋的卷制接长，组合工字钢或箱形结构的预制导管架单片（组块甲板片）预制的组对焊接场地空间吊装组对牵引（吊装）装船固定。 2.各工序带来的尺寸误差表现 导管架、组块建造尺寸误差在项目建造过程中都很常见，我们将其总结如下： （1）钢材加工前钢材原材料变形原因分析 钢材原材料变形，这主要因钢材内部残余应力及存放、运输、吊装不合理等导致，具体包括：原材料残余应力，存放不当；运输、吊装不当三个方面。 （2）钢材放样划线下料尺寸误差 钢材在放样划线下料过程中，由于设备、工艺、测量工具、人员操作水平等因素，其钢结构构件的尺寸误差时常都会出现。如型钢下料，其主要测量工具
4、是钢尺，钢尺测量本身精度不准确，受工人操作水平的影响，无法发挥其最佳测量效果。 （3）利用导管、立柱、拉筋的卷制接长加工方法，制作出工程需要的钢管。实际工作中，需要用到各种规格及材质的结构钢管，这就要求结构钢管采取购买原材料(包括钢板、或者钢管)，来加工(卷制、接长)获取。在钢管卷制、接长过程中，接长工作较为复杂，每一道工序都容易产生尺寸公差，因此要通过多次在室外胎具上接长，使其最终的累积公差与最终的允许误差相接近。 （4）导管架单片（组块甲板片）预制的组对焊接 在导管架单片（组块甲板片）预制过程中，产生尺寸公差的因素很多，主要包括： 钢结构焊接变形 焊接工作是导管架的建造过程中的重要工程项目
5、。焊后的被焊构件内容易出现焊接应力和焊接变形。焊接应力和焊接变形过大时，制造会更加困难，同时还会浪费材料而增加生产成本。因此，在实际工作中，要注意保持一定的稳定，尽可能的减少焊缝和焊缝附近的金属收缩现象，避免钢结构焊接变形。 组对、尺寸定位精度 组成导管架单片或组块甲板片构件也是影响公差的重要因素。在场地单片（或甲板片）预制时，钢尺是主要的测量定位工具。其精度较低，相对误差通常只有 1/20001/5000。其定位的尺寸精度得不到保证。 单片预制场地平整度不高或沉降带来制造尺寸公差 场地的平整度也是引起制造公差的重要因素。其承载力较小，预制的单片尺寸和重量却不断增加。场地不平不仅造成垫墩摆时顶
6、部标高背离水平面，同时也会影响单片预制的精确度。 （5）场地空间吊装组对的影响 场地空间吊装组对对制造公差原因主要表现在： 钢结构焊接变形 单片（甲板片）吊装作业的影响 单片（甲板片）吊装作业在导管架、组块建造过程中作业风险较大，遇到下面的情况还会出现结构变形现象：如吊装吊点设计不合理；在吊装过程中，接近组对位置发生碰撞；吊点附近或立组合片的旋转支撑点处的局部应力过大；吊装索具配置长度误差，如索具配置长度误差过大等因素。 滑道上空间组影响支撑布置 首先，导管架、组块在滑道上不是一个整体，其承受设备的能力与建造完成后的结构不相符，容易出现制造误差。其次，滑道板不平，排水坡度大，滑靴放在滑道板上也
7、会出现尺寸误差。此外，滑道上和场地上的支撑能力不同，同样会带来制造误差。 （6）测量定位的影响 经纬仪或全站仪作为场地上对空间组对测量定位使用的设备，其定位精度较高，但在实际操作中也会受外界影响，如地基松软和大风，日晒和温度变化，大气层受地面热辐射，人为因素以及测量控制方法等，均会造成项目的建造误差。 三、建造过程中如何进行尺寸控制 在施工过程中进行的尺寸控制其控制的方法主要有：全面控制施工过程，重点控制工序。本文主要分析导管架、组块建造各工序中产生建造尺寸误差原因，提出尺寸控制的几个方法。 1.钢材加工前钢材原材料变形尺寸控制措施 首先要建立一个完善的体系保存、搬运、保护建造材料；其次，根据
8、管径、壁厚来限制堆放高度来堆放管材；板材存放在平整的场地上，避免其变形；此外，利用起吊机械如履带吊、汽车吊、磁力吊、索具等来转移材料，使用层板钳或钢板卡子来完成板材的吊卸。最后，要尽量避免材料在装卸运输过程中发生碰撞，对达不到技术标准的材料要提前进行更换。 2.如何实现钢材放样划线下料尺寸误差的尺寸控制 利用下料切割手段如数控切割设备来提高下料尺寸的精确度及效率，减少人为因素造成尺寸偏差。下料时对于钢尺测距，弹簧秤控制钢尺拉力来处理较长的杆件。 3.如何正确利用导管、立柱、拉筋的卷制接长来控制预制尺寸公差 按卷制接长方案要求来进行卷管接长，二次划线较长杆件。在下料卷制接长前科学预测焊接收缩余量
9、。严格控制卷制接长组对；统计卷管接长的环缝焊接收缩余量，积累工程经验。 4.如何对导管架单片（组块甲板片）进行预制尺寸控制 首先，以减少焊接所带来的结构变形为前提，确定甲板片焊接顺序，基本上其总体焊接顺序应为自中间向四周开始焊接；其次，在组对的过程中，用定位焊固定结构各部件之间的相对位置，尽量避开焊缝交叉处等定位焊，保证焊接效果；此外，海洋工程钢结构构件体积较为庞大，易变形，因此要进行加固装配，可预先设置临时支撑或预压配重防止结构变形，采用火焰矫正或机械矫正等方法来矫正焊接后超过规范允许公差。 5.如何进行场地空间吊装组对尺寸控制 选择合理的焊接工艺及方法。优化总体建造方案，合理安排空间吊装组
10、装顺序；空间吊装组对时合理布置支撑点，避免出现结构整体变形；加强结构吊装计算，合理选择吊装方法和布置吊点位置；协调好吊装，避免结构碰撞，注意仔细观察，如发现吊装变形量超过方案标准时要立即停止作业，正确分析出现的原因并采取有效措施。 结束语 造成工程建造尺寸误差的原因是多方面的，一些建造尺寸误差是在建造过程中由于设计、建造或检验考虑不周或操作不当而引起的，此类误差采取措施可完全避免；其他类不可避免的误差可采取措施最大程度地减小误差，本文主要对这些原因进行总结，并提出不同的尺寸控制方法。在实际工作中，只有分析其产生误差的原因，才能采取相应措施，将误差降低到最小，以此来提高海洋工程钢结构的建造尺寸的精准度，保证海洋工程建造的质量。 参考文献： 1海上固定台规划、设计和建造的推荐作法一工作应力设计. 2叶德安钢结构工程技术手册M武汉：华中理工大学出版社，1995 3周浩森等焊接结构设计手册M北京：机械工业出版社，2007 4GB50026-2007工程测量规范S 5海洋石油工程设计指南M石油工业出版社.
