大型管件水上焊接浮式平台及干施工环境营造方法

摘要

本发明公开了一种大型管件水上焊接浮式平台及干施工环境营造方法，焊接浮式平台包括焊接作业箱，焊接作业箱由矩形底板和围板构成，焊接作业箱上端敞口。两端围板上分别设有浮箱，浮箱上设有注排水口。两侧围板上分别开设有弧形嵌放槽，在弧形嵌放槽端面上设有密封结构；在两端围板上分别靠近两侧围板处各设置有一套压夹装置，两端围板上的四套压夹装置用于将待焊接对象压紧在侧板上的弧形嵌放槽中。本发明焊接平台可为两段大型焊接管件在水上的焊接提供一个干施工环境，避免了在岸上焊接后再下水带来的一系列麻烦。焊接前的准备工作大幅减少，也降低了作业人员的劳动强度。本焊接平台还可以作为后期的维修平台。

权利要求

1.浮式焊接平台，其特征在于：包括焊接作业箱，焊接作业箱由矩形底板（1）和位于矩形底板四周的围板构成，焊接作业箱上端敞口；两端围板（2）上分别设置有使焊接平台整体处于设定浮态的浮箱（4），浮箱（4）上表面设有注排水口（9）用于通过增减浮箱内的水改变浮箱浮力；两侧围板（3）上分别开设有与待焊接对象弧形表面对应的弧形嵌放槽，在弧形嵌放槽端面上设有用于在待焊接对象与弧形嵌放槽之间形成密封面的密封结构（5）；在两端围板（2）上分别靠近两侧围板处各设置有一套压夹装置（6），两端围板上的四套压夹装置用于将待焊接对象压紧在侧板上的弧形嵌放槽中；两端围板上的四套压夹装置两两相对，其中一对相对的压夹装置共同将两段防撞带中的一段压紧在侧板上的弧形嵌放槽中，另一对相对的压夹装置共同将两段防撞带中的另一段压紧；

所述压夹装置具有一压头，待焊接对象为钢管，压头朝向待焊接钢管那面设有运行滑轮，运行滑轮可与待焊接钢管表面滚动接触。

2.根据权利要求1所述的浮式焊接平台，其特征在于：所述密封结构为密封气囊，密封气囊充气后的形状为与弧形嵌放槽形状对应的弧形。

3.大型水上管件干施工环境营造方法，其特征在于：本方法采用权利要求1所述的浮式焊接平台，将两段待焊接管件预先在水面上定好位并浮于水面，且两段待焊接管件之间的位置关系已经通过夹具固定；其步骤为：

1）先通过注排水口向浮箱内注水，使浮箱浮力减小至使焊接平台处于悬浮状态；

2）将焊接平台沉没于水中并移动至两段待焊接管件焊接位正下方；

3）将焊接平台拉出于水面使两侧围板上的弧形嵌放槽分别将两段待焊接管件卡住，然后由焊接平台上的压夹装置将两段待焊接管件压紧在侧板上的弧形嵌放槽中，使两段待焊接管件与焊接平台的位置固定；

4）将浮箱内的水排出，使焊接作业箱浮出于水面；

5）启动密封装置使待焊接管件与弧形嵌放槽之间形成可靠密封面，使河道中的水不能进入焊接作业箱；

6）将焊接作业箱内的水抽干，使焊接作业箱内形成干施工环境；

7）在焊接作业箱内部与待焊接管件之间预留有可供人通过并作为作业区的通道，焊接人员进入焊接作业箱通道内，即可对两段待焊接管件表面进行焊接；

在其中两段焊接完毕后，在运行滑轮的辅助下，将浮式焊接平台直接顺着水上管件移动到下一个需要焊接的位置即可。

说明书

大型管件水上焊接浮式平台及干施工环境营造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及焊接平台，具体指一种在水面上作业以将若干段焊接对象焊接在一起的可浮于水面的焊接平台，以及基于该焊接平台而提出的大型水上管件焊接前营造干施工环境的方法，属于水运工程技术领域。

背景技术

[0002] 在实际工程中常常涉及大型管件的焊接，如果在地面上进行焊接，相对容易些，只需要通过夹具将两段待焊接管件固定即可焊接。如果在水面上焊接，就存在一系列问题。虽然现有技术可以实现水下焊接，但是价格昂贵、难度较大，对于普通的工程无法承担昂贵的焊接费用。因此即使在水上焊接，也需要为之提供一个干施工环境。虽然这些管件可以使其浮于水面，但浮于水面的同时，必然有部分没于水下。如何营造一个干施工环境，这是大型（超大型）管件在水上焊接的主要难点。为了避免在水上焊接的上述问题，也有在岸上焊接好后，再运至水上进行安装的做法，但要将焊接在一起的大型管件（比如几百米长，几米粗）运至水上，这又是另一个棘手的问题。

[0003] 例如，为了保护桥梁免受船舶碰撞，特别是拱桥随水位高低而带来的通航影响很大，其碰撞的风险也大，现有技术提出了一种申请号为“201210474849.3”、发明名称为“一种适应大水位变幅的独立式区域性防撞装置”的专利申请，该防撞装置独立于桥梁自身并能适应大水位变幅，它包括两个导向井，每个导向井的井室中设有随水位自动升降的浮筒，导向井上开有使井室与外部相贯通的竖直导向槽口，弧形防撞带的两端分别穿过两导向井上的竖直导向槽口与对应的浮筒连接形成水上防撞保护区。防撞带安装在船舶通过侧以将所在侧的拱圈与船舶隔离开来并能随水位变化而自行升降，即使发生碰撞，也是船舶与防撞带之间的碰撞，故能保护桥梁。

[0004] 该专利中的防撞带体形庞大，总长度为三百多米，外层钢管直径4032mm，内层钢管直径2032mm，即为典型的大型水上管件，且整体为弧形。对于如此庞大的水上管件，其加工是一个不小的问题。现有技术是将整个弧形防撞带通过若干段直圆筒节段以直代曲拼接而成，每段直圆筒节段构成独立密闭浮体，其长度实际设计为6m。考虑到全部在岸上焊接为整体后再下水和安装是一个很大的问题，如果全部在水上焊接也非常麻烦，因此实际加工时先将防撞带分为四大段，每大段先在岸上焊接好，然后再将四大段运至水上，再依次将四大段焊接形成防撞带整体。水上焊接是该工程的施工难点，如前所述，主要技术障碍在于焊接需要一个干施工环境，对于各自接近百米长、直径四米粗的两段庞大浮体而言，要处于一个焊接干施工环境实属不易。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是为水上大型焊接对象提供一个干施工环境的浮式焊接平台。

[0006] 本发明同时基于上述浮式焊接平台设计了一套大型水上管件营造干施工环境的方法。

[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术手段：

[0008] 浮式焊接平台，其特征在于：包括焊接作业箱，焊接作业箱由矩形底板和位于矩形底板四周的围板构成，焊接作业箱上端敞口；两端围板上分别设置有使焊接平台整体处于设定浮态的浮箱，浮箱上表面设有注排水口用于通过增减浮箱内的水改变浮箱浮力；两侧围板上分别开设有与待焊接对象弧形表面对应的弧形嵌放槽，在弧形嵌放槽端面上设有用于在待焊接对象与弧形嵌放槽之间形成密封面的密封结构；在两端围板上分别靠近两侧围板处各设置有一套压夹装置，两端围板上的四套压夹装置用于将待焊接对象压紧在侧板上的弧形嵌放槽中。

[0009] 所述密封结构为密封气囊，密封气囊充气后的形状为与弧形嵌放槽形状对应的弧形。

[0010] 所述压夹装置具有一压头，待焊接对象为钢管，压头朝向待焊接钢管那面设有运行滑轮，运行滑轮可与待焊接钢管表面滚动接触。

[0011] 焊接前，两段待焊接对象（如钢管，背景技术中的防撞带可以认为是一种特定结构的钢管构件）已经预先在水面上定好位并浮于水面，且两段待焊接对象之间的位置关系已经通过夹具固定。本浮式焊接平台的核心目的就是使焊接处于一个干施工环境，因为正常情况下，两段待焊接对象有一半位于水下，不能进行焊接施工。

[0012] 本浮式焊接平台浮于水面，其使用方法为（以焊接防撞带为例，其它焊接管件类似）：1、先通过注排水口向浮箱内注水，使浮箱浮力减小至使焊接平台处于悬浮状态，即浮力与焊接平台重量相当；2、由人力将焊接平台沉没于水中并移动至两段待焊接防撞带焊接位正下方；3、再将焊接平台拉出于水面使两侧围板上的弧形嵌放槽分别将两段待焊接防撞带卡住，然后由压夹装置将两段防撞带压紧在侧板上的弧形嵌放槽中，使两段防撞带与焊接平台的位置固定；4、将浮箱内的水排出，使浮箱达到设定的浮力，并使焊接作业箱浮出于水面；5、由密封装置（如果是气囊，则将预先放空的气囊充气）使防撞带与弧形嵌放槽之间形成可靠密封面，河道中的水不能进入焊接作业箱；6、将焊接作业箱内的水抽出，使焊接作业箱内形成干施工环境；7、在焊接作业箱内部与防撞带之间预留有可供人通过并作为作业区的通道，焊接人员通过梯道进入焊接作业箱通道内，即可对两段待焊接防撞带表面进行焊接。在其中两段焊接完毕后，在运行滑轮的辅助下，可以将焊接平台直接顺着防撞带移动到下一个需要焊接的位置，而不用重复前面步骤1-6。

[0013] 相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

[0014] 1、本焊接平台可为两段大型焊接管件在水上的焊接提供一个干施工环境，避免了在岸上焊接后再下水带来的一系列麻烦。

[0015] 2、第一段焊接后，后面就不需要再将本焊接平台拆除再移动到下一个焊接位，可以在焊接平台抱着焊接对象的情况下直接将本焊接平台顺着焊接对象移动到下一个需要焊接的位置，焊接前的准备工作大幅减少，也降低了作业人员的劳动强度。

[0016] 3、本焊接平台还具有维修功能，即它不仅可以在施工阶段起到焊接平台作用，还可以作为后期的维修平台。

附图说明

[0017] 图1-本发明结构示意图。

[0018] 图2-图1A-A剖视图。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。

[0020] 如图1和图2所示，本发明浮式焊接平台（以焊接对象为防撞带进行介绍说明），包括焊接作业箱，焊接作业箱由矩形底板1和位于矩形底板四周的围板（两端围板2和两侧围板3）构成，焊接作业箱上端敞口。两端围板2上分别设置有使焊接平台整体处于设定浮态的浮箱4，浮箱4上表面设有注排水口9用于通过增减浮箱内的水改变浮箱浮力。两侧围板上分别开设有与待焊接防撞带弧形表面对应的弧形嵌放槽，在弧形嵌放槽端面上设有用于在待焊接防撞带与弧形嵌放槽之间形成密封面的密封结构5。在两端围板2上分别靠近两侧围板处各设置有一套压夹装置6，两端围板上的四套压夹装置6两两相对，其中一对相对的压夹装置共同将两段防撞带8中的一段压紧在侧板上的弧形嵌放槽中，另一对相对的压夹装置共同将两段防撞带中的另一段压紧。

[0021] 所述密封结构5为密封气囊，密封气囊充气后的形状为与弧形嵌放槽形状对应的弧形。

[0022] 所述压夹装置6具有一压头，压头朝向待焊接防撞带那面设有运行滑轮7，运行滑轮7可与待焊接防撞带8表面滚动接触。

[0023] 焊接前，所有待焊接防撞带已经从岸上移动到水中，预先在水面上定好位并靠自身浮力浮于水面，且所有待焊接防撞带之间的位置关系已经通过夹具固定。即本浮式焊接平台不提供夹具定位功能，其核心目的就是提供一个焊接平台，使焊接处于一个干施工环境，因为正常情况下，两段待焊接防撞带有一半位于水下，显然不能进行焊接施工。

[0024] 大型水上管件焊接前营造干施工环境的方法（也即本浮式焊接平台使用方法），将两段待焊接管件预先在水面上定好位并浮于水面，且两段待焊接管件之间的位置关系已经通过夹具固定；其步骤为：

[0025] 1）先通过注排水口向浮箱内注水，使浮箱浮力减小至使焊接平台处于悬浮状态；即浮力与焊接平台重量相当，这样后面第2、3步操作更省力；

[0026] 2）由人力将焊接平台沉没于水中并移动至两段待焊接管件焊接位正下方；

[0027] 3）将焊接平台拉出于水面使两侧围板上的弧形嵌放槽分别将两段待焊接管件卡住，然后由焊接平台上的压夹装置将两段待焊接管件压紧在侧板上的弧形嵌放槽中，使两段待焊接管件与焊接平台的位置固定；

[0028] 4）用泵将浮箱内的水排出，使浮箱达到设定的浮力，并使焊接作业箱浮出于水面，此时焊接作业箱内灌满了水；

[0029] 5）启动密封装置（如果是气囊，则将预先放空的气囊充气）使待焊接管件与弧形嵌放槽之间形成可靠密封面，使河道中的水不能进入焊接作业箱；

[0030] 6）将焊接作业箱内的水全部抽干，使焊接作业箱内形成干施工环境；

[0031] 7）在焊接作业箱内部与待焊接管件之间预留有可供人通过并作为作业区的通道，焊接人员通过设于内部的梯道进入焊接作业箱通道内，即可对两段待焊接管件表面进行焊接。

[0032] 如果要焊接密闭浮体内部，可以通过密闭浮体上端的人孔（维修孔）进入密闭浮体。在其中两段焊接完毕后，不需要脱开焊接平台，只需要在运行滑轮的辅助下，就可以将焊接平台直接顺着待焊接管件移动到下一个需要焊接的位置，而不用重复前面步骤1-6。

[0033] 本发明焊接平台工作时的浮力由两侧浮箱和中间的焊接作业箱共同提供；通过对浮箱注排水调整浮式焊接平台的浮态。浮式焊接平台利用充气胶囊密封止水，并配合抽排水措施，营造干施工环境，同时采取必要的通风降温措施，并配备相应的水上救生设备，确保焊接人员人身安全。

[0034] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。