劉崇喆，姜 瑞，馬金金，王磊磊，黃鵬飛

（中船黃埔文沖船舶有限公司，廣州510715）

1 前言

通常由液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)海洋平臺升降作業(yè)的形式有兩種：一種是通過在固樁室上安裝升降齒輪箱與樁腿上的齒條嚙合，通過齒輪、齒條的相對運(yùn)動帶動平臺主船體升降；另一種是通過升降液壓泵控制環(huán)梁油缸的伸縮，與樁腿連接的定位油缸配合，實(shí)現(xiàn)平臺主船體沿著樁腿的升降。液壓系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出較大的推力和無級調(diào)速，其優(yōu)秀的穩(wěn)定性和輸出均衡性符合平臺升降動力供給的要求。

本文以某自升式風(fēng)電安裝平臺為案例，其液壓系統(tǒng)主管路高壓部分設(shè)計(jì)壓力為34 MPa，車間試驗(yàn)壓力為68 MPa，裝船后試驗(yàn)壓力為41 MPa，而普通船舶液壓管路壓力一般為20 ～27 MPa。為了保證管路能承受系統(tǒng)的高壓力及平臺的升降速度，主管路設(shè)計(jì)為大管徑Φ114×21 和Φ97×12，管材壁厚，管路強(qiáng)度高。安裝過程中，按照傳統(tǒng)管路安裝方式在壓力試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)多處泄漏，需要重新返工，增加了制造成本。本文闡述了采用記錄泄漏點(diǎn)位置，以及統(tǒng)計(jì)泄漏點(diǎn)的施工人員、施工方法、管徑、法蘭、連接螺栓、墊圈等信息的方法，分析泄漏的原因，優(yōu)化施工工藝，減少泄漏現(xiàn)象。

2 管路泄漏情況

某自升式風(fēng)電安裝平臺升降試驗(yàn)過程中共發(fā)生21次泄漏。該平臺升降液壓管系由3 個班組共同施工，按照施工班組的施工區(qū)域、施工物量以及泄漏情況，經(jīng)統(tǒng)計(jì)如表1 所列。

表1 某自升式風(fēng)電安裝平臺液壓管泄漏情況統(tǒng)計(jì)

從表1 可以看出：施工3 班安裝管子數(shù)量最少，但爆管泄漏次數(shù)最多。經(jīng)調(diào)查，施工3 班因受物資到貨影響，管路交付滯后、管路到貨不統(tǒng)一，現(xiàn)場施工時不能按順序接管，導(dǎo)致與施工1 班、2 班的管路安裝流程不同。

將現(xiàn)場管路泄漏的位置進(jìn)行歸類，發(fā)現(xiàn)管路泄漏位置存在共性，80%～90%的泄露位置如下：

（1）大管徑管線；

（2）現(xiàn)場校裝管位置；

3 泄漏原因和改進(jìn)措施

3.1 施工流程不當(dāng)

該自升式風(fēng)電安裝平臺的液壓系統(tǒng)管路，根據(jù)上下環(huán)梁的八個提升油缸的分布，將主油路布置成環(huán)狀管線（見圖1）。在初始設(shè)計(jì)中，每一路環(huán)狀管線只設(shè)有1 處調(diào)整管，該管相對較短，為直管段。

施工1 班和施工2 班負(fù)責(zé)的區(qū)域內(nèi)資材集配較齊全，管子、閥件、固定支架等均已到貨，施工人員從固樁室開始，按順時針方向安裝管子。施工過程中，以管子連接作為施工基準(zhǔn)，調(diào)整管支架位置，最后統(tǒng)一焊接。在施工過程中可以實(shí)現(xiàn)管路不受外力作用，法蘭連接處自然對中，將累計(jì)的管子制作誤差和安裝誤差集中到最終閉合處的調(diào)整管位置，施工人員根據(jù)實(shí)際情況現(xiàn)場，制作調(diào)整管，實(shí)現(xiàn)管線閉環(huán)，保證整個管路系統(tǒng)的密封性好，減小了泄漏的概率。

圖1 液壓提升管路立體圖

施工3 班因受物資到貨影響，現(xiàn)場施工時未能按照要求開展工作，遂采用普通液壓管路安裝順序，即先定位安裝管支架，再安裝管路，并優(yōu)先安裝已到貨的管子，最終導(dǎo)致后到貨安裝的管子與已安裝完的管子連接困難，部分管子存在偏差，其中無法調(diào)整的管路作為調(diào)整管重新制作，增加了調(diào)整管數(shù)量。另外，連接管子時存在不自然對中現(xiàn)象，進(jìn)而出現(xiàn)法蘭密封面偏差形成單邊開口，當(dāng)液壓系統(tǒng)運(yùn)行時，管路中的高壓液壓油容易從類似位置泄漏。

按照常規(guī)管路安裝流程：先定位焊接一部分管支架，然后根據(jù)管路安裝圖將管子安裝在支架上，依次連接管子完成安裝，這樣管支架的安裝誤差會直接影響管子密封法蘭位置的精度，對于密封精度要求高，強(qiáng)度大的液壓管路不適用。通過對比發(fā)現(xiàn)，液壓管路安裝施工順序?qū)ζ脚_高壓大管徑液壓系統(tǒng)管路安裝有較大的影響。

改進(jìn)措施：優(yōu)化原有施工順序，先選擇1/5 數(shù)量的管支架點(diǎn)焊定位，然后開始管子安裝，確定起始端管路，安裝時沿著固樁室順時針或逆時針安裝，施工過程中管路自然對中；如果管支架處有較強(qiáng)力矩干涉，需調(diào)整支架；管路最終定位后將連接螺栓扭緊，最后安裝其他的管支架，減少管支架安裝精度對管路密性的影響，如圖2 所示。

圖2 管路安裝流程圖

3.2 調(diào)整管布置不合理和焊接變形

管路試壓過程中，泄漏多發(fā)區(qū)域集中在調(diào)整管和固樁室平臺甲板四角區(qū)域的彎管位置。尤其是在固樁室四個拐角位置的彎管。因該系統(tǒng)管子壁厚大，無法使用彎管機(jī)彎管，特選用彎頭和直管進(jìn)行拼裝；每根彎管最少有4 道對接焊縫，受焊接變形的影響，彎管的制作誤差比直管要大。彎管安裝后，為保證環(huán)線的整體線性，會在與之相連接的直管段定位支架，約束整體走向，在彎管第一個連接法蘭位置形成扭矩，容易引起泄漏。

調(diào)整管是用于消除管路制作累計(jì)偏差，從而實(shí)現(xiàn)管線閉環(huán)的管子，由施工人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行現(xiàn)場管路裝配，滿足精度要求后將調(diào)整管送回管子制作車間進(jìn)行焊接并做適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚怼，F(xiàn)場裝配間隙要求為1～2.5 mm，焊接時受熱量影響，法蘭的裝配角度和管路的整體長度會出現(xiàn)變化，導(dǎo)致安裝后連接處存在連接法蘭面不平行和短尺的現(xiàn)象，影響管路密性。

改進(jìn)措施：優(yōu)化調(diào)整管布置位置，在環(huán)線的四角位置或?qū)俏恢迷O(shè)置調(diào)整管，用于消除彎管的制作誤差；同時嚴(yán)格控制調(diào)整管的裝配間隙，保證裝配間隙為1 mm；檢查法蘭旋轉(zhuǎn)角度和法蘭在管子位置符合要求后，進(jìn)行點(diǎn)焊固定，點(diǎn)焊長度為10 mm，確保法蘭和管子裝配穩(wěn)固；點(diǎn)焊位置，按照DN=40 ～100 mm的管子錯開120°三點(diǎn)焊；DN=125 ～250 mm 的管子錯開90°四點(diǎn)焊；調(diào)整管在內(nèi)場焊接前，采取措施將法蘭和管子固定在焊接工位上，先用氬弧焊定位打底，焊接過程中保證對稱焊接，然后使用塵錘敲落附著于焊縫上的焊渣，最后使用CO2焊小電流連續(xù)焊接，減少整個過程的焊接變形。

3.3 螺栓擰緊方法不正確

正式試壓前，一般選用階梯性加氣的方法進(jìn)行初檢，檢查過程中發(fā)現(xiàn)部分法蘭存在漏氣現(xiàn)象，通過扭緊螺栓問題得以解決。后續(xù)的液壓油強(qiáng)度試驗(yàn)過程中也存在類似現(xiàn)象，液壓油沿著縫隙將O 型圈頂出法蘭密封槽，導(dǎo)致液壓油泄漏。該現(xiàn)象主要原因是施工人員的螺栓扭緊方法不正確，按同一方向扭緊螺栓且未重復(fù)扭緊工作，導(dǎo)致螺栓受力不均勻，在系統(tǒng)使用過程中法蘭密封面出現(xiàn)縫隙。

改進(jìn)措施：法蘭螺栓鎖緊時，首次按對角方向逐個扭緊到50%扭力要求，再按同樣的順序扭緊到100%扭力，并重復(fù)2～3 次，使所有螺栓受力均勻，法蘭密封面平行緊貼。

3.4 O 型圈安裝方法不正確

液壓管采用的是高壓法蘭，一個法蘭面是帶凹槽的，另一個法蘭面是帶凸臺的，其密封性能主要靠法蘭之間的O型密封圈保證。安裝過程中因受重力影響，O 型密封圈可能脫落或偏移。當(dāng)O 型圈偏離凹槽，兩個法蘭對接時可能出現(xiàn)O 型圈邊緣受擠壓后損傷，導(dǎo)致試壓過程中漏油。

改進(jìn)措施：采用兩面光滑的1 mm 厚鐵質(zhì)材料裁成如圖3 所示的形狀，作為O 型密封圈安裝輔助工裝，先使用輔助工裝將O型圈壓入法蘭凹槽內(nèi)才連接管子，初步安裝連接螺栓后抽出工裝，再扭緊連接螺栓。

圖3 O 型圈安裝工裝

3.5 支架間距和螺栓選型不合理

因固樁室艙室空間狹小、管路較多、管路布置集中，樁腿液壓缸運(yùn)行時會產(chǎn)生震動，對管路造成不良影響。初始設(shè)計(jì)的管支架按廠內(nèi)的常規(guī)系統(tǒng)管支架布置，試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)管路震動較大，需增加管支架；且本船法蘭連接螺栓為粗牙螺栓，相對細(xì)牙螺栓螺距稍大，螺旋升角稍大，自鎖性稍差，在震動環(huán)境下會出現(xiàn)返松的情況。

改進(jìn)措施：針對樁腿液壓管系統(tǒng)高壓管路，更新支架布置標(biāo)準(zhǔn)，縮短管支架間隔距離，在轉(zhuǎn)彎位置、法蘭位置重點(diǎn)增加支架；螺栓選型方面，建議液壓系統(tǒng)法蘭連接位置，選用細(xì)牙螺栓，增加自鎖性能。

4 結(jié)束語

高壓大管徑液壓系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于海洋工程，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出較大的推力和無級調(diào)速，尤其適用于給多樁腿平臺升降設(shè)備提供動力。在高壓大管徑的液壓系統(tǒng)的安裝過程中，為保證管道安裝質(zhì)量，需嚴(yán)格按照優(yōu)化后的施工流程進(jìn)行，合理安排熟練的施工人員，選擇合適的焊接設(shè)備和焊接材料，以及在管路校裝、焊接、附件選型等方面予以提升，重視設(shè)計(jì)、制作、安裝步驟中的每一個細(xì)節(jié)，對于出現(xiàn)的問題要及時解決， 滿足海洋平臺升降的使用需求。