雷凡帥，楊林春，郝 飛，劉龍海，陳 猛，郭海濤，邊海軍

（中石油江蘇液化天然氣有限公司，江蘇南通 226400）

0 引言

卸料臂是液化天然氣碼頭用于從貨船接卸LNG（Liquefied Natural Gas，液化天然氣）的關(guān)鍵設(shè)備。隨著運(yùn)行年限的增加，卸料臂出現(xiàn)天然氣泄漏、運(yùn)轉(zhuǎn)異響、異常振動(dòng)等設(shè)備劣化傾向。國(guó)內(nèi)LNG 接收站應(yīng)用的主流LNG 卸料臂，如TechnipFMC、SVT、NIIGATA 等多家廠商產(chǎn)品雖實(shí)現(xiàn)工藝管道低溫接頭的在線維修，但對(duì)于結(jié)構(gòu)軸承、液壓缸等承受載荷大、吊裝轉(zhuǎn)移難度大的關(guān)鍵組件故障維修[1]，仍無(wú)法實(shí)現(xiàn)全面的在線維修，只能通過(guò)全面解體實(shí)現(xiàn)徹底檢修。國(guó)內(nèi)外LNG 卸料臂的主流大修周期為7～11 年[2]，因所處海洋環(huán)境、設(shè)備使用頻次不同有所差異。

2021 年中石油江蘇LNG 接收站歷時(shí)50 余天完成L-1101A/B 兩臺(tái)20 英寸DCMA 型LNG 卸料臂的自主解體大修，大修后測(cè)試應(yīng)用運(yùn)行良好。此類大口徑、雙配重型LNG 卸料臂的解體大修系國(guó)內(nèi)首次開(kāi)展實(shí)施。大修進(jìn)程中維修團(tuán)隊(duì)通過(guò)維修進(jìn)度項(xiàng)目化管控、關(guān)鍵技術(shù)難題攻關(guān)、維修過(guò)程質(zhì)量控制等多項(xiàng)措施，高效率、高質(zhì)量、安全平穩(wěn)完成兩臺(tái)卸料臂大修，對(duì)同行業(yè)開(kāi)展卸料臂大修具有深遠(yuǎn)借鑒意義。

1 大修必要性分析

由于卸料臂安裝在LNG 碼頭，主體結(jié)構(gòu)吊裝重量55 t，常規(guī)陸地用起重機(jī)械因場(chǎng)地限制無(wú)法入場(chǎng)，卸料臂主體結(jié)構(gòu)從立柱上吊起時(shí)僅能使用船吊吊裝；受海上風(fēng)浪等因素影響，海上吊裝具有施工難度大、吊裝耗時(shí)長(zhǎng)、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高和維修成本高等特點(diǎn)，因此在廠商推薦大修周期基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)備實(shí)際運(yùn)行工況，分析和選擇合理的大修時(shí)間節(jié)點(diǎn)，對(duì)保障接收站LNG 接卸流程平穩(wěn)運(yùn)行和控制設(shè)備全生命周期成本有重要影響。

江蘇LNG 碼頭卸料臂自2011 年投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)已累計(jì)運(yùn)行超過(guò)10 年，按照設(shè)備廠商維護(hù)建議，結(jié)構(gòu)軸承組件長(zhǎng)期使用后，必須對(duì)其進(jìn)行充分大修。由于江蘇LNG 接收站地處典型的高溫、高濕、高鹽霧的惡劣海洋大氣環(huán)境，卸料臂零部件腐蝕、老化等劣化跡象嚴(yán)重，部分碳鋼結(jié)構(gòu)已嚴(yán)重腐蝕變形；卸料臂Style50 平臺(tái)下方的外臂驅(qū)動(dòng)液壓油缸支撐架均已出現(xiàn)焊縫撕裂和平板變形隱患，需要在在大修期間對(duì)其進(jìn)行糾正修復(fù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化；卸料臂在動(dòng)作過(guò)程中，管線結(jié)構(gòu)異響聲音嚴(yán)重，對(duì)結(jié)構(gòu)軸承充分注脂潤(rùn)滑仍無(wú)顯著效果，設(shè)備長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)部件異常摩擦加劇零部件磨損和運(yùn)行阻力。截至2021 年5 月，接收站已累計(jì)接卸450 余艘LNG 貨船，卸料臂使用頻次逐年增多。

通過(guò)對(duì)廠商建議、設(shè)備故障隱患和運(yùn)行使用現(xiàn)狀綜合分析，對(duì)卸料臂開(kāi)展大修的必要性理由充分。預(yù)計(jì)通過(guò)對(duì)卸料臂全面解體檢修，徹底排查和修復(fù)各種顯性故障和隱性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行性能和可靠性的全面提升。

2 大修項(xiàng)目化管控措施

由于卸料臂首次大修涉及檢修專業(yè)面廣、參與人員和設(shè)備數(shù)量多，協(xié)調(diào)難度大、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)多，為高效推進(jìn)卸料臂大修項(xiàng)目實(shí)施，維修團(tuán)隊(duì)運(yùn)用項(xiàng)目化運(yùn)作的模式開(kāi)展大修管理，項(xiàng)目主要成員架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 卸料臂大修成員組成架構(gòu)

對(duì)卸料臂大修項(xiàng)目創(chuàng)建工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）后，大修主要的工作流程主要分為大修前的準(zhǔn)備、船吊吊裝和轉(zhuǎn)運(yùn)、解體維修、組裝、現(xiàn)場(chǎng)回裝和測(cè)試等工作，卸料臂大修主要內(nèi)容分解具體流程如圖2 所示。

圖2 卸料臂大修主要內(nèi)容分解

在整個(gè)大修進(jìn)程中，項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃受到多專業(yè)及多單位人員協(xié)調(diào)溝通難度大、大型船吊和車輛調(diào)遣指揮、降雨大風(fēng)等極端天氣、維修備件和工器具備貨和臨時(shí)補(bǔ)充、維修過(guò)程難題處置、碼頭維修窗口期協(xié)調(diào)等多因素影響，對(duì)推動(dòng)項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃按期保質(zhì)保量開(kāi)展提出很大挑戰(zhàn)。卸料臂大修進(jìn)度與企業(yè)經(jīng)營(yíng)經(jīng)濟(jì)利益掛鉤，為在有限的維修人力、物力和場(chǎng)地資源的前提下，最快時(shí)間完成卸料臂大修項(xiàng)目，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)大修任務(wù)分解細(xì)化和關(guān)鍵路徑分析，即分析各維修路徑中持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的檢修子任務(wù)后，調(diào)整和平衡維修資源，將主要維修人力物力集中調(diào)配到如零部件噴砂除銹和噴漆防腐等耗時(shí)長(zhǎng)且占用維修資源多的子項(xiàng)目上，實(shí)現(xiàn)大修項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃的整體協(xié)調(diào)推進(jìn)。

3 大修關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)

在卸料臂大修項(xiàng)目推進(jìn)過(guò)程中，面臨多項(xiàng)技術(shù)難題和挑戰(zhàn)，項(xiàng)目成員通過(guò)技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用，解決多項(xiàng)面臨的難題，對(duì)推動(dòng)大修進(jìn)程的順利開(kāi)展發(fā)揮重要作用。

3.1 卸料臂關(guān)鍵備件國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用

江蘇LNG 應(yīng)用的卸料臂原裝進(jìn)口自法國(guó)FMC（目前已合并為TechnipFMC），為順利開(kāi)展大修，前期針對(duì)卸料臂更換零部件進(jìn)行全面評(píng)估和采購(gòu)。針對(duì)卸料臂大修需求備件品類和規(guī)格多、數(shù)量大的特點(diǎn)，按應(yīng)用功能劃分為：結(jié)構(gòu)軸承備件、低溫回轉(zhuǎn)接頭備件、液壓缸備件、液壓控制管路和閥組備件、管線接頭雜件等主要備件種類。在各類備件的國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用可靠性、安全性應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)上，擯棄全部備件從卸料臂原廠家采購(gòu)的成本高昂的備件采購(gòu)策略，通過(guò)零部件分析和調(diào)查研究，直接從國(guó)內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)廠家定制采購(gòu)卸料臂液壓油缸、油管、Style40 處和外臂固定4 點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤軸承、低溫旋轉(zhuǎn)接頭靜密封用纏繞墊圈、全套連接螺栓螺桿等關(guān)鍵，不僅減少中間環(huán)節(jié)和采購(gòu)成本，也大大縮短關(guān)鍵備件供貨周期。

3.2 卸料臂主體結(jié)構(gòu)海上吊裝和轉(zhuǎn)運(yùn)

卸料臂內(nèi)外臂主體結(jié)構(gòu)件吊裝重量約55 t，總長(zhǎng)約18 m、寬約3 m、高約5.5 m，海平面到碼頭平臺(tái)高度約6.8 m，碼頭平臺(tái)到臂旋轉(zhuǎn)中心高度約17.5 m。主體結(jié)構(gòu)通過(guò)連接螺栓連接方式固定于立柱上。由于江蘇LNG 周邊海域風(fēng)浪較大，檢修工作期間還要保證3 臺(tái)臂滿足正常接卸LNG 船的需求。如何在風(fēng)大浪急、吊裝場(chǎng)地狹小的深海碼頭區(qū)域高精度地完成卸料臂的拆卸、吊裝、運(yùn)輸和回裝是卸料臂大修過(guò)程中的最大難點(diǎn)。項(xiàng)目初步方案計(jì)劃采用國(guó)內(nèi)慣用的浮式船吊和駁船配合的形式進(jìn)行吊裝（圖3），但受海上風(fēng)浪較大和船吊浮動(dòng)顯著等因素影響，經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)海域吊裝實(shí)測(cè)，因受海上風(fēng)浪影響吊鉤晃動(dòng)幅度約250 mm，無(wú)法正常開(kāi)展卸料臂主體結(jié)構(gòu)的拆裝吊運(yùn)作業(yè)。

圖3 浮式船吊配合駁船吊裝

針對(duì)該問(wèn)題，江蘇LNG 接收站廣泛調(diào)研開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，創(chuàng)新應(yīng)用自升自航式多功能平臺(tái)“海牧16”配套徐工XLC220 噸大型履帶吊車，采用海上吊運(yùn)一體化的大修解決方案（圖4），解決因海上風(fēng)浪大、吊點(diǎn)搖擺幅度大無(wú)法吊裝的難題，大幅降低吊裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和施工難度，主體結(jié)構(gòu)吊裝相對(duì)平穩(wěn)安全。吊裝過(guò)程中，維修人員克服受海面風(fēng)浪影響設(shè)備重心易偏移、吊裝區(qū)域受限、作業(yè)空間狹小等困難，單次吊裝作業(yè)時(shí)間控制在6 h 以內(nèi)，精準(zhǔn)高效地完成卸料臂主體結(jié)構(gòu)吊裝和轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)，卸料臂海上吊裝簡(jiǎn)要流程如圖5 所示。

圖4 自升自航式多功能平臺(tái)

圖5 吊裝流程

（1）“海牧16”自升式多功能平臺(tái)在進(jìn)入北碼頭前，事先將220 t 履帶吊在平臺(tái)上組裝完成，鋪上鋼板，然后將多功能平臺(tái)航行至北碼頭。進(jìn)入卸料臂所在碼頭后，盡可能靠近碼頭前沿進(jìn)行平臺(tái)停靠作業(yè)。多功能平臺(tái)就位前需完成海底探摸工作，確保平臺(tái)4 個(gè)樁腿所在位置無(wú)障礙物。

（2）調(diào)整好平臺(tái)后，將4 個(gè)樁腿插入海底泥沙中，緩慢均勻提升平臺(tái)。提升過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)整，保證平臺(tái)甲板水平，防止傾斜。平臺(tái)提升到與卸料臂鋼平臺(tái)同標(biāo)高時(shí)停止提升，部分作業(yè)人員通過(guò)臨時(shí)通道從卸料臂碼頭到達(dá)升降平臺(tái)上。人員就位之后繼續(xù)提升平臺(tái)，直至到達(dá)最高位置42 m。

（3）履帶吊主臂轉(zhuǎn)至卸料臂上方后，將吊索具底部移位至被吊卸料臂重心上方，通知吊車操作人員將吊鉤降落至合適位置，由碼頭起重人員將吊索具底部的卸扣掛至卸載臂吊耳上，復(fù)查各連接點(diǎn)的可靠性。在卸料臂前、后兩端各系好1 條Φ30 mm 麻繩作為吊裝拖繩，在拆卸卸料臂主體與立柱基座連接螺栓過(guò)程中，對(duì)稱均布安裝4 套長(zhǎng)度500 mm 的同型號(hào)螺栓及4 根對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向桿控制卸料臂拆卸過(guò)程安全穩(wěn)定性。

（4）碼頭施工總指揮確認(rèn)準(zhǔn)備工作完成后，向起重指揮發(fā)布起吊指令，以對(duì)講機(jī)方式指揮履帶吊，進(jìn)行起吊操作。吊車吊鉤慢慢上升，直至吊索逐步受力，保持吊鉤15 t 左右的受力，維修人員開(kāi)始拆卸連接螺栓，隨著導(dǎo)向螺桿的松開(kāi)逐漸加大吊鉤的受力直至60 t 左右，在拆卸卸料臂與立柱基座連接螺栓過(guò)程中，要保證卸料臂拆卸過(guò)程中安全穩(wěn)定性，在連接螺栓拆卸完畢后，由起重指揮通知履帶吊繼續(xù)起吊，直至卸載臂離開(kāi)基座2 m，設(shè)定靜止?fàn)顟B(tài)。

（5）卸料臂離開(kāi)基座2 m 后，履帶吊緩慢旋轉(zhuǎn)主臂，使卸料臂緩慢離開(kāi)平臺(tái)區(qū)域，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中起重指揮應(yīng)密切關(guān)注卸料臂與周圍設(shè)施的間距（圖6）。吊車吊臂旋轉(zhuǎn)時(shí)，將卸料臂擺放到預(yù)定位置的支架上。起重指揮人員必須時(shí)刻注意上升高度，牽引人員配合卸料臂定位牽引，防止卸料臂與周邊設(shè)備碰撞。

圖6 卸料臂與周圍設(shè)施的間距

（6）運(yùn)送至南碼頭后，利用平臺(tái)上的履帶吊吊運(yùn)卸料臂和支座、支撐至運(yùn)輸平板車上（圖7）。采用倒鏈、吊帶和繩索鎖緊固定，運(yùn)輸至維修車間預(yù)先指定位置進(jìn)行卸車，采用350 t 汽車吊進(jìn)行卸車。

圖7 使用運(yùn)輸平板車轉(zhuǎn)運(yùn)卸料臂主體結(jié)構(gòu)

3.3 結(jié)構(gòu)軸承滾珠和外圈結(jié)構(gòu)件拆裝技術(shù)攻關(guān)

結(jié)構(gòu)軸承是卸料臂主體結(jié)構(gòu)承重的核心組件（圖8），也是卸料臂大修項(xiàng)目檢查和維修的關(guān)鍵組件。每臺(tái)卸料臂包含5 套結(jié)構(gòu)軸承，卸料臂結(jié)構(gòu)軸承參數(shù)見(jiàn)表1。結(jié)構(gòu)軸承拆裝過(guò)程中面臨的問(wèn)題主要有以下兩點(diǎn)。

表1 卸料臂結(jié)構(gòu)軸承參數(shù)

圖8 吊運(yùn)至維修廠房的卸料臂主體

（1）在拆下內(nèi)結(jié)構(gòu)臂軸承安裝塞后，檢查發(fā)現(xiàn)由于外圈上的可拆卸軌道因使用過(guò)程中已嚴(yán)重滑移，從滾珠安裝塞處已無(wú)法看到和取出舊滾珠。為解決該問(wèn)題，檢修人員使用比待拆滾珠略大的硬質(zhì)合金孔鋸（Hole Saw）對(duì)滑移的可拆卸軌道鉆孔（圖9），同時(shí)輔助使用旋轉(zhuǎn)銼修整切除，最終將深孔內(nèi)高硬度的可拆卸軌道開(kāi)出可以通過(guò)英寸滾珠的圓孔，使舊滾珠得以順利取下。

圖9 用孔鋸開(kāi)孔嚴(yán)重滑移的可拆卸軌道

（2）在拆卸S50 處結(jié)構(gòu)軸承外滾道基體時(shí)，由于內(nèi)外圈基體間隙小且基體兩側(cè)周向縫隙配置了防水石墨盤根、可拆卸軌道出現(xiàn)顯著延展變形、結(jié)構(gòu)軸承因直徑超過(guò)1.2 m且重量大的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)致使吊裝拆解時(shí)調(diào)平困難等原因，采用常規(guī)直接吊起外圈或內(nèi)圈的方式難以順暢解體結(jié)構(gòu)軸承。為解決該拆裝難題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用了在待拆軸承內(nèi)圈端面安裝固定支撐厚圓鋼板，并在圓鋼板周邊均勻開(kāi)孔并焊接固定螺母，使用螺栓緊固的機(jī)械千斤頂原理，均勻、精確、低成本地調(diào)整內(nèi)外圈相對(duì)位置，解決內(nèi)外圈拆解難、耗時(shí)長(zhǎng)的難題（圖10）。利用同樣的原理和方法，采用該類型簡(jiǎn)易工裝也有效實(shí)現(xiàn)了水平三軌道結(jié)構(gòu)軸承體的拆裝。

圖10 使用機(jī)械千斤頂原理簡(jiǎn)易工裝拆裝結(jié)構(gòu)軸承

3.4 低溫回轉(zhuǎn)接頭拆解和研磨質(zhì)量管控

低溫回轉(zhuǎn)接頭的拆解、檢修和回裝過(guò)程是卸料臂大修進(jìn)程中對(duì)檢修精度要求較高的作業(yè)。每臺(tái)卸料臂包含6 套軸承（從立柱至卸船接口依次編號(hào)1#～6#），用于為卸料接口提供6 自由度運(yùn)動(dòng)。常見(jiàn)的低溫回轉(zhuǎn)接頭故障包括低溫密封件磨損老化變形、金屬異物或灰塵污染（圖11）、金屬密封件點(diǎn)蝕（圖12）等因素誘發(fā)的密封失效[3]和滾珠磨損、可拆卸滾道磨損及變形造成的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增大甚至轉(zhuǎn)動(dòng)異響。為解決部分可拆卸軌道和滾珠變形磨損嚴(yán)重而無(wú)法安裝常規(guī)方式拆裝的難題，通過(guò)使用輔助拆裝支吊架工裝，借助連接螺栓將軸承內(nèi)圈固定在臨時(shí)支架法蘭盤上，在正上方和下方一側(cè)加裝倒鏈吊裝錨固點(diǎn)同步對(duì)稱拉動(dòng)旋轉(zhuǎn)低溫旋轉(zhuǎn)接頭外圈的方法，將部分拆裝難度極大的低溫接頭順利拆下。

圖11 滾珠安裝塞打開(kāi)后粉塵堆積

圖12 氮?dú)饷芊饷婢植扛g后形成的斷續(xù)線條

由于低溫回轉(zhuǎn)接頭密封面的維修質(zhì)量直接關(guān)系卸料臂工藝管道的密封性，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)制定并培訓(xùn)統(tǒng)一的密封面研磨、可拆卸軌道修磨、滾珠安裝作業(yè)流程，確保在大修參與人員多、流動(dòng)性大的客觀條件下，保障檢修質(zhì)量的一致性。通過(guò)批量加工定做工藝管道配套尼龍盲法蘭，提升檢修吊裝和拆裝過(guò)程的安全性和可靠性，避免密封面磕碰受損的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)優(yōu)化可拆卸軌道的邊緣形式，將原平直斷面優(yōu)化為整體圓弧過(guò)度、局部邊緣倒角過(guò)度的樣式（圖13），提升滾珠安裝孔處可拆卸軌道結(jié)構(gòu)完整性，使?jié)L珠在該位置的平滑過(guò)渡性能提升，有效延長(zhǎng)滾珠和可拆卸軌道的使用壽命。

圖13 優(yōu)化后的可拆卸軌道圓弧形斷口過(guò)渡樣式

3.5 復(fù)雜零部件的吊裝、定位和收納

卸料臂內(nèi)外結(jié)構(gòu)臂、工藝管道、旋轉(zhuǎn)接頭等零部件具有結(jié)構(gòu)異型、尺寸跨度大、自重大等特點(diǎn)，拆裝過(guò)程中吊裝風(fēng)險(xiǎn)較高。例如在卸料臂外臂工藝管道和內(nèi)臂工藝管道拆解和安裝過(guò)程中，管道兩側(cè)均向同方向彎曲，重心偏離嚴(yán)重（圖14）。為控制該類復(fù)雜構(gòu)件的吊裝風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)優(yōu)化零部件的拆裝流程，采用零件組合搭配安裝的形式，將1#和2#旋轉(zhuǎn)接頭組件先連接到容易控制重心的內(nèi)臂工藝管道上并首先安裝，再單獨(dú)連接外臂工藝管道。采用部件搭配組裝裝配的形式，降低吊裝作業(yè)的難度。旋轉(zhuǎn)接頭預(yù)先與工藝管道連接的法蘭面均為主、次密封和水封對(duì)安裝精度要求較高的動(dòng)密封面，而靜密封側(cè)僅為纏繞墊片形式的密封件，采用這種部分組合體安裝連接的形式降低關(guān)鍵密封件的安裝難度和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提升密封件的安裝質(zhì)量和效率。

圖14 工藝管道拆解時(shí)因偏重?zé)o法吊平

在卸料臂回裝過(guò)程中，各零部件的相對(duì)位置定位極為關(guān)鍵，如果定位發(fā)生偏差，將可能破壞配重等部件的平衡關(guān)系、平行關(guān)系和附屬金屬管件無(wú)法安裝等嚴(yán)重問(wèn)題，導(dǎo)致安裝質(zhì)量失控。因此，在設(shè)備被解體之前，應(yīng)準(zhǔn)確、清晰地對(duì)關(guān)鍵零部件標(biāo)記定位。由于絕大多數(shù)零部件需經(jīng)過(guò)噴砂工序徹底除銹，常規(guī)的記號(hào)筆標(biāo)記法或電動(dòng)刻字筆因漆膜脫落或標(biāo)記淺顯等原因已不適用。為提高定位的準(zhǔn)確性和識(shí)別率，維修人員在待定位表面打磨去除油漆層后，敲打鋼印并按照順序編號(hào)；對(duì)關(guān)鍵的定位尺寸，如液壓油缸支撐架定位、鋼纜接頭螺紋長(zhǎng)度定位、主次配重塊位置定位等關(guān)鍵尺寸數(shù)據(jù)測(cè)量并校核作為回裝參考依據(jù)。通過(guò)準(zhǔn)確、完整地設(shè)定維修定位標(biāo)記，有效避免卸料臂繁多零件的不良裝配，對(duì)保障大修裝配質(zhì)量發(fā)揮重要作用。

由于每套卸料臂的各類零部件近900 項(xiàng)，和常規(guī)設(shè)備檢修相比，卸料臂解體后的各類零部件的收納、清洗和檢查任務(wù)繁重。為規(guī)范拆卸各類零部件的管理，按照主要功能組件分區(qū)放置、各區(qū)域內(nèi)零部件放入專用收納盒、分類標(biāo)記擺放、專人管理的原則，有序推動(dòng)卸料臂大修各零部件的拆檢、存放和歸檔。

3.6 卸料臂零部件除銹和噴漆防腐

零部件除銹和噴漆防腐是卸料臂大修進(jìn)程中持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、工作量大、維修物料消耗量大、質(zhì)量控制難度高的維修內(nèi)容。卸料臂的主要結(jié)構(gòu)支撐組件材料主要為碳素結(jié)構(gòu)鋼，低溫工藝管道、接頭等為304/304L 雙證不銹鋼材料。投用10 年以來(lái)，受南黃海海域嚴(yán)苛海洋大氣腐蝕環(huán)境影響和接船量大、使用頻繁等因素影響，卸料臂結(jié)構(gòu)支撐件銹蝕和油漆分層脫落現(xiàn)場(chǎng)顯著，低溫管路油漆表面嚴(yán)重龜裂。嚴(yán)重的表面腐蝕導(dǎo)致部分零部件尺寸減薄、結(jié)構(gòu)缺失和運(yùn)轉(zhuǎn)卡滯等故障。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)結(jié)合大修檢查情況，對(duì)除銹方式和防腐方法反復(fù)摸索對(duì)比，研發(fā)應(yīng)用一套符合嚴(yán)苛海洋大氣環(huán)境設(shè)備除銹、防腐的操作方法。

目前江蘇LNG 常用的除銹方式包括噴砂除銹、手工角磨機(jī)打磨除銹（圖15）和使用焊渣錘敲擊除銹等方式，應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表2。受待除銹卸料臂零部件尺寸大數(shù)量多、作業(yè)場(chǎng)地、人員、工具及后續(xù)油漆涂裝等因素影響，在卸料臂零部件的表面除銹過(guò)程中，綜合采用噴砂除銹、手工打磨和敲擊除銹相結(jié)合“三步走”的方法。第一步噴砂除銹和手工角磨機(jī)打磨除銹同步進(jìn)行，除去大部分舊漆皮和銹皮；第二步檢查噴砂除銹和打磨除銹后的零部件表面的銹核，使用焊渣錘全面敲擊去除；第三步對(duì)角磨機(jī)打磨除銹后的零部件表面，噴砂除銹并形成毛化表面，表面粗糙度達(dá)到滿足涂裝標(biāo)準(zhǔn)的Sa2.5 級(jí)[4]。以上三步施工時(shí)可交叉同步進(jìn)行，在有限的維修資源的前提下，對(duì)提高卸料臂零部件除銹效率和提升除銹質(zhì)量發(fā)揮重要作用。

圖15 使用角磨機(jī)手工打磨除銹

表2 常用除銹方式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

為提升涂裝效率和質(zhì)量，卸料臂零部件涂層防護(hù)采用氣動(dòng)噴涂、電動(dòng)噴涂相結(jié)合的施工工藝。氣動(dòng)噴涂需外接氣源，單套設(shè)備噴涂量約0.2 L/min，操作靈活，適用于不規(guī)則零部件的非連續(xù)噴涂，單次噴涂涂層較薄；電動(dòng)噴涂單套設(shè)備噴涂量約12 L/nin，適用于規(guī)則的且面積大的零部件作業(yè)面噴涂，作業(yè)效率高，但操作比氣動(dòng)噴涂難度大。采用氣動(dòng)噴涂和電動(dòng)噴涂配套應(yīng)用的作業(yè)方法，降低油漆耗材的損耗和施工作業(yè)的難度，提高總體涂裝作業(yè)效率。

防腐油漆涂層的選擇是卸料臂噴涂的重要環(huán)節(jié)。初期根據(jù)原廠配置采用卡寶拉因的系列產(chǎn)品，根據(jù)供貨情況同時(shí)又選用佐敦系列油漆，二者具有相當(dāng)?shù)姆雷o(hù)效果，主要參數(shù)見(jiàn)表3。防腐油漆涂層的厚度與防腐蝕效果有直接的關(guān)系，尤以在嚴(yán)酷腐蝕環(huán)境下的重防蝕涂料，必須達(dá)到一定的干膜厚度。因此需要有多道的涂層，其主要原因是通常每道涂層不能太厚，否則表層皺皮而內(nèi)層不干。但是單層漆膜難免有縮孔、針孔、局部缺損等問(wèn)題，在缺損薄弱部位首先會(huì)發(fā)生腐蝕。多道涂層的優(yōu)點(diǎn)是各層之間互相覆蓋缺損部位。因?yàn)楦鞯劳繉佣荚谕痪唧w部位發(fā)生缺損的概率低，多道涂層保證整個(gè)油漆涂層的防腐蝕效果。

表3 卸料臂大修應(yīng)用油漆牌號(hào)參數(shù)

3.7 大型液壓缸維修

每臺(tái)DCMA-S 型FMC 卸料臂包含4 套液壓缸，為卸料臂回轉(zhuǎn)、內(nèi)臂旋轉(zhuǎn)、外臂旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力，主要參數(shù)和功能見(jiàn)表4。液壓缸均為雙作用活塞式液壓缸，主要由活塞桿、活塞、密封件、缸蓋、拉桿、安裝法蘭等組成。

表4 卸料臂液壓缸主要參數(shù)

解體大修前應(yīng)詳細(xì)標(biāo)記和記錄各零部件安裝位置及定位尺寸，如標(biāo)記液壓油管接頭、缸蓋、安裝法蘭在缸體的安裝位置等定位尺寸，為液壓缸重新組裝提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)拆裝環(huán)境要應(yīng)確保潔凈，拆卸完成后清洗檢查缸體內(nèi)表面、活塞桿表面有無(wú)凹痕、劃痕和劃傷痕跡；檢查缸蓋密封槽有無(wú)損傷或腐蝕。經(jīng)檢查液壓缸普遍存在的問(wèn)題是缸蓋密封槽腐蝕及活塞桿表面拉傷。

液壓缸耐壓試驗(yàn)工裝主要由手動(dòng)試壓泵、液壓管路和接頭等部分構(gòu)成。使用試壓泵將液壓油（Shell Tellus T32）注滿液壓缸，在空負(fù)載工況下全行程往復(fù)動(dòng)作4 次，排出缸體氣體；然后將被試缸的活塞分別停留在行程兩端（不能接觸缸蓋），間隔5 min將施加的操作壓力增加20%，直至試驗(yàn)壓力達(dá)到31.5 MPa（液壓缸工作壓力為20 MPa），檢查液壓缸各個(gè)部分有無(wú)滲漏及零件有無(wú)變形等異常現(xiàn)象，完成液壓缸耐壓試驗(yàn)。

大修主要更換各液壓缸已腐蝕鼓泡的液壓桿、老化的液壓密封件和拉桿螺栓、液壓絲堵等配件，同時(shí)對(duì)腐蝕嚴(yán)重的缸體、缸蓋除銹防腐。液壓桿大修過(guò)程中，經(jīng)全面檢查，缸筒和兩端端蓋等主要零部件除銹后呈現(xiàn)較明顯的銹蝕凹坑等缺陷。由于液壓缸在卸料臂上拆裝難度大，日常檢修不便，各主要零部件已產(chǎn)生不同程度腐蝕、坑蝕等劣化傾向，因此在今后卸料臂大修時(shí)，宜采用整體更換液壓缸的維修策略，不僅提高卸料臂的大修進(jìn)度，還降低該類備件采購(gòu)成本，確保液壓缸組件質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

3.8 液壓控制系統(tǒng)維修和調(diào)試

卸料臂液壓系統(tǒng)主要由液壓油站、過(guò)濾器、液壓油管、蓄能器、液壓閥組、調(diào)壓閥、流量調(diào)節(jié)閥、液壓卡爪等部件組成。大修期間須更換的組件包括銹蝕的調(diào)壓閥和流量調(diào)節(jié)閥、液壓油管、蓄能器氣囊、過(guò)濾器等。維修過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)主要為插裝閥式的調(diào)壓閥、流量調(diào)節(jié)閥的安裝和壓力及流量調(diào)試。

卸料臂液壓閥組上的調(diào)壓閥和流量調(diào)節(jié)閥采用的均為SUN 液壓插裝閥，受海洋大氣鹽霧腐蝕影響，碳鋼材質(zhì)的插裝閥極易腐蝕銹穿，運(yùn)行時(shí)極易導(dǎo)致插裝閥受壓爆裂泄漏，因此，大修期間必須更換全部腐蝕劣化的插裝閥組件。在新插裝閥安裝到位后，應(yīng)對(duì)插裝閥（包括調(diào)壓閥和流量調(diào)節(jié)閥）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，以保證卸料臂液壓系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行。

在插裝閥測(cè)試時(shí)，由于插裝閥存在微量?jī)?nèi)漏，用手搖泵因流量小難題保持穩(wěn)定油壓，需提前準(zhǔn)備能達(dá)到模擬運(yùn)行工況20 MPa 的電動(dòng)液壓油泵。調(diào)試調(diào)壓閥時(shí)，通常采用觀察閥前壓力并通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)壓閥頂部的螺絲進(jìn)行調(diào)節(jié)，閥后管線直連液壓油泵回油管線，閥前的穩(wěn)定壓力即為調(diào)壓閥調(diào)整的壓力；調(diào)試流量調(diào)節(jié)閥時(shí)采用壓降法，在待測(cè)插裝閥的前后各安裝1 塊壓力表，對(duì)比新舊插裝閥壓差值（圖16），結(jié)合廠商推薦的壓力設(shè)定值，可實(shí)現(xiàn)對(duì)新安裝的插裝閥進(jìn)行調(diào)試。

圖16 插裝閥定壓和調(diào)試

3.9 缺陷部件修復(fù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化

卸料臂大修期間檢查發(fā)現(xiàn)Style50 平臺(tái)下方的外臂驅(qū)動(dòng)液壓缸支撐座存在裙座焊縫撕裂和平板彎曲變形嚴(yán)重隱患（圖17）。經(jīng)分析，支撐座平板彎曲變形和焊縫撕裂系由卸料臂液壓缸因浮動(dòng)設(shè)定異常、運(yùn)行阻力大等可能原因造成的異常載荷造成彎曲高達(dá)8°左右。針對(duì)該問(wèn)題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)制定平板變形專項(xiàng)矯正方案，并對(duì)支撐座結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化。

圖17 支撐座變形彎曲撕裂后的焊口

支撐座變形平板材料為16Mn 鋼，采用氧乙炔加熱變形區(qū)域并輔以倒鏈反向拉動(dòng)矯正的方法，完美糾正變形鋼板。具體流程為：切除部分撕裂焊縫區(qū)域金屬，選取卸料臂次配重固定座和內(nèi)結(jié)構(gòu)臂為錨固點(diǎn)，在待糾正的支撐座兩側(cè)對(duì)應(yīng)位置焊接吊耳并使用3T 倒鏈反向拉緊，使用氧乙炔割槍在彎曲變形周邊區(qū)域線狀加熱，邊加熱邊拉緊兩側(cè)倒鏈（圖18）。矯正后支撐板水平度達(dá)0.15°，滿足使用標(biāo)準(zhǔn)，并焊接固定。

圖18 變形平板矯正現(xiàn)場(chǎng)

為避免16Mn 支撐座焊接修復(fù)后再次產(chǎn)生裂紋，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研究制定焊縫修復(fù)工藝：①焊條選擇方面，由于16Mn 鋼的冷裂紋傾向較大，選用低氫型J507 型電焊條，焊前烘干處理；②由于16Mn 鋼的碳當(dāng)量大于0.45%，焊前應(yīng)預(yù)熱，預(yù)熱溫度控制在100～150℃；③為了避免焊縫組織粗大，造成沖擊韌性下降，選用小直徑焊條、窄焊道、薄焊層、多層多道的焊接工藝：第一層至第三層采用Ф3.2 電焊條，焊接電流100～130 A；第四層至第六層采用Ф4.0 的電焊條，焊接電流120～180 A。

為進(jìn)一步提高支撐座結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，避免該區(qū)域再次受重載彎曲變形，在對(duì)其彎曲平板糾正和焊接的基礎(chǔ)上，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化。采用2 塊600 mm×90 mm×50 mm 的16Mn 拆裝鋼板在外臂液壓缸安裝立板2 側(cè)滿焊（圖19）。通過(guò)補(bǔ)充兩塊加強(qiáng)筋板，提升支撐座承載能力，有效避免此類隱患再次發(fā)生。

圖19 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的支撐座

4 結(jié)束語(yǔ)

中石油江蘇LNG 首次自主完成20 英寸卸料臂大修，從海上吊裝拆卸組織施工、轉(zhuǎn)運(yùn)解體維修、高質(zhì)量組裝和調(diào)試等全流程實(shí)現(xiàn)完全自主管理、自主施工、自主調(diào)試和運(yùn)行，并對(duì)卸料臂關(guān)鍵備件國(guó)產(chǎn)化、主體結(jié)構(gòu)海上吊裝、結(jié)構(gòu)軸承滾珠和外圈結(jié)構(gòu)件拆裝技術(shù)、低溫回轉(zhuǎn)接頭維修、復(fù)雜零部件的解體吊裝定位和收納、零部件除銹和噴漆防腐、大型液壓缸維修、液壓控制系統(tǒng)維修和調(diào)試、缺陷部件修復(fù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)研究和應(yīng)用，取得良好應(yīng)用成效，打破國(guó)外廠家對(duì)此類關(guān)鍵設(shè)備大修核心技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)中國(guó)石油LNG 接收站卸料臂檢修零的突破，對(duì)LNG 行業(yè)卸料臂大修具有重要的借鑒意義。