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浅析模块化施工过程中的焊接应用
【摘 要】 模块化施工是目前国际上最先进的安装工艺，新喀里多尼亚镍矿项目是世界上第一个使用模块化施工安装工艺的项目，项目的投资商是加拿大的超达集团（XSTRATA）。EPDM承包商是国际上知名的工程总承包公司TECHNIP 和 HATCH公司。其中最大的两家分包商分别是中国的中机建设（SINOCONST）承接的本项目冶炼厂安装工程和韩国的DOOSAN承接的电站安装工程。其中模块连接工作，主要是焊接过程中的变形控制等工作时模块焊接中的重要环节。
【关键词】 模块焊接；手工电弧焊
引 言：
模块焊接组装中，H型钢柱之间的焊接，是保证模块顺利安装的前提，控制好焊接变形显得尤为重要，只有焊接合格，模块的安装精度才能有所保证，否则，下一层模块的安装将受到很大的影响，有可能无法组对安装，因此，确保焊接工艺和焊接方法的合理性才能保证模块的顺利安装。
1.镍矿项目介绍
新喀里多尼亚Koniambo镍矿项目是世界上第一个采用模块化建造的大型采矿和集成冶炼工厂，项目建成后，矿石开采量30万吨/年，年产17万吨镍铁合金，年产6万吨纯镍。以金属粒状包装通过自有码头销往世界各地，利用Xstrata公司自有的NST炼镍工艺，该种工艺的最终产品即为粒状镍化铁，总投资约38亿美金。采用异地建造，异地组装式，在世界范围内尚属首例。
本项目业主是超达镍（Xstrata）公司。 Xstrata是世界第四大精炼镍生产商，世界五百强09年排名320位的多元化矿业集团，年营业收入279.42亿美金，总部设在加拿大。
超達镍（Xstrata）公司和HTJV（Hatch和Technip的联合体）组成合资公司，投资建设Koniambo镍矿，其最高管理组织机构是Equip Koniambo （简称EK），总机构设在Technip位于马来西亚Kuala Lumpur的亚太地区总部。
海兹（Hatch）是全球资深的镍矿工业设计和工程承包商，而德西尼布Technip更是全球知名的石化工程建设承包商，位列08年最大国际承包商ENR排名第8位。
工程主要包括：
- 露天矿和选矿设备
- 矿场通路（12千米）和陆上输送带（2路段之间为11千米）
- 冶炼厂：每年矿石进料为30万公t，生产176000tpa镍合金（60000 tpa 纯镍）
- 电站：2 x 135 MW 烧煤锅炉和蒸汽涡轮发生器，备份2 x 46 MW 柴油燃气轮机
- 港口设施：4.5千米码头和190米重型泊位用于接收50000DWT容器
- 煤搬运设备和海水淡化装置
- 17个模块制作安装
部分模块清单如下：
工艺方法
本项目模块之间的连接全部是用焊接的方法，所有焊接工作依据业主规格书和AWS D1.1/D1.1M （2008）的要求进行。
在焊接之前，需提交一份焊接程序（WPS）并得到业主和检验机构的认可。焊接程序需按一般做法编制，并要满足业主规格书（319000-00000-SP-1800-0001 Rev.0C）和AWS D1.1/D1.1M （2008）的要求。
只有具焊工资质的焊工和焊接操作工才能从事焊接工作，包括定位焊、结构焊接和焊缝修理，焊工只能从事资格证书认定的焊接工作。焊工和焊接操作工需根据AWS D1.1/D1.1M （2008）要求取得资质。焊接时，所有相关变量必须严格按照WPS执行，并依据AWS D1.1/5.17开工艺孔。
焊接耗材要储存在仓库内，使用前需在烤箱内烘焙，烘焙温度及控制过程根据已确认的焊接耗材处理程序确定。用于本项目的焊接耗材应符合焊接程序和AWS D1.1/D1.1M （2008）的要求。
2.2 焊接方法：
钢结构的焊接应用：
1）SMAW
2）SMAW+FCAW-G
3）FCAW-G
设备和管道的焊接应用：
1）SMAW
2）GTAW
3）GTAW+SMAW
本项目模块安装中，大多数为钢结构H型钢柱子的焊接。以3M101模块为例，一共有15根H型钢柱（宽800mm，高1600mm）的焊接，要15个焊工均匀分布同时进行作业，有利于防止焊接变形。
2.3 模块柱子焊接布局
根据3M101模块柱子的位置，安排15个焊工均匀分布同时进行施焊。
3. 模块焊接过程中注意事项
模块就位完成后，立即开始模块的整体尺寸的测量，控制模块的首层标高、水平、模块外侧四根立柱的垂直度。
焊接时注意焊接的顺序，整体焊接的顺序和单个立柱的焊接顺序，都应遵循有利应力消散的顺序进行焊接，必要的加固加强是保证焊后尺寸的有效方法。
总体的焊接路径应从模块中间位置向四周延伸，对称焊接。
单体的立柱焊接应先焊接腹板，然后焊接翼缘，腹板焊接时注意使用间断退焊的方法，以减小焊接收缩的不均匀性。
焊接过程应严格的遵照WPS的要求，注意焊前预热和焊接过程中的层间温度的控制。
4.总结
新喀里多尼亚镍矿项目是世界上首个采用模块化建造和异地安装的项目，在施工过程中，尤其是模块柱子的焊接是模块施工过程中的重点和难点，如何有效的控制焊接变形是模块施工过程中必须解决的问题。
本项目模块焊接WPS的制定，充分考虑了模块安装的精度要求和技术条件，并结合模块吊装方案等综合因素进行分析论证，制定了本焊接工艺，其焊接工艺参数在实践中得到了充分的验证，不仅外观满足了焊缝质量的要求，而且保证了安装的精度等。
参考文献：
[1]美国焊接学会（AWS）D1结构焊接委员会.钢结构焊接规范.2008，07
[2]焊接手册. 中国机械工程学会焊接学会. 机械工业出版社.2008，01
【摘 要】 模块化施工是目前国际上最先进的安装工艺，新喀里多尼亚镍矿项目是世界上第一个使用模块化施工安装工艺的项目，项目的投资商是加拿大的超达集团（XSTRATA）。EPDM承包商是国际上知名的工程总承包公司TECHNIP 和 HATCH公司。其中最大的两家分包商分别是中国的中机建设（SINOCONST）承接的本项目冶炼厂安装工程和韩国的DOOSAN承接的电站安装工程。其中模块连接工作，主要是焊接过程中的变形控制等工作时模块焊接中的重要环节。
【关键词】 模块焊接；手工电弧焊
引 言：
模块焊接组装中，H型钢柱之间的焊接，是保证模块顺利安装的前提，控制好焊接变形显得尤为重要，只有焊接合格，模块的安装精度才能有所保证，否则，下一层模块的安装将受到很大的影响，有可能无法组对安装，因此，确保焊接工艺和焊接方法的合理性才能保证模块的顺利安装。
1.镍矿项目介绍
新喀里多尼亚Koniambo镍矿项目是世界上第一个采用模块化建造的大型采矿和集成冶炼工厂，项目建成后，矿石开采量30万吨/年，年产17万吨镍铁合金，年产6万吨纯镍。以金属粒状包装通过自有码头销往世界各地，利用Xstrata公司自有的NST炼镍工艺，该种工艺的最终产品即为粒状镍化铁，总投资约38亿美金。采用异地建造，异地组装式，在世界范围内尚属首例。
本项目业主是超达镍（Xstrata）公司。 Xstrata是世界第四大精炼镍生产商，世界五百强09年排名320位的多元化矿业集团，年营业收入279.42亿美金，总部设在加拿大。
超達镍（Xstrata）公司和HTJV（Hatch和Technip的联合体）组成合资公司，投资建设Koniambo镍矿，其最高管理组织机构是Equip Koniambo （简称EK），总机构设在Technip位于马来西亚Kuala Lumpur的亚太地区总部。
海兹（Hatch）是全球资深的镍矿工业设计和工程承包商，而德西尼布Technip更是全球知名的石化工程建设承包商，位列08年最大国际承包商ENR排名第8位。
工程主要包括：
- 露天矿和选矿设备
- 矿场通路（12千米）和陆上输送带（2路段之间为11千米）
- 冶炼厂：每年矿石进料为30万公t，生产176000tpa镍合金（60000 tpa 纯镍）
- 电站：2 x 135 MW 烧煤锅炉和蒸汽涡轮发生器，备份2 x 46 MW 柴油燃气轮机
- 港口设施：4.5千米码头和190米重型泊位用于接收50000DWT容器
- 煤搬运设备和海水淡化装置
- 17个模块制作安装
部分模块清单如下：
工艺方法
本项目模块之间的连接全部是用焊接的方法，所有焊接工作依据业主规格书和AWS D1.1/D1.1M （2008）的要求进行。
在焊接之前，需提交一份焊接程序（WPS）并得到业主和检验机构的认可。焊接程序需按一般做法编制，并要满足业主规格书（319000-00000-SP-1800-0001 Rev.0C）和AWS D1.1/D1.1M （2008）的要求。
只有具焊工资质的焊工和焊接操作工才能从事焊接工作，包括定位焊、结构焊接和焊缝修理，焊工只能从事资格证书认定的焊接工作。焊工和焊接操作工需根据AWS D1.1/D1.1M （2008）要求取得资质。焊接时，所有相关变量必须严格按照WPS执行，并依据AWS D1.1/5.17开工艺孔。
焊接耗材要储存在仓库内，使用前需在烤箱内烘焙，烘焙温度及控制过程根据已确认的焊接耗材处理程序确定。用于本项目的焊接耗材应符合焊接程序和AWS D1.1/D1.1M （2008）的要求。
2.2 焊接方法：
钢结构的焊接应用：
1）SMAW
2）SMAW+FCAW-G
3）FCAW-G
设备和管道的焊接应用：
1）SMAW
2）GTAW
3）GTAW+SMAW
本项目模块安装中，大多数为钢结构H型钢柱子的焊接。以3M101模块为例，一共有15根H型钢柱（宽800mm，高1600mm）的焊接，要15个焊工均匀分布同时进行作业，有利于防止焊接变形。
2.3 模块柱子焊接布局
根据3M101模块柱子的位置，安排15个焊工均匀分布同时进行施焊。
3. 模块焊接过程中注意事项
模块就位完成后，立即开始模块的整体尺寸的测量，控制模块的首层标高、水平、模块外侧四根立柱的垂直度。
焊接时注意焊接的顺序，整体焊接的顺序和单个立柱的焊接顺序，都应遵循有利应力消散的顺序进行焊接，必要的加固加强是保证焊后尺寸的有效方法。
总体的焊接路径应从模块中间位置向四周延伸，对称焊接。
单体的立柱焊接应先焊接腹板，然后焊接翼缘，腹板焊接时注意使用间断退焊的方法，以减小焊接收缩的不均匀性。
焊接过程应严格的遵照WPS的要求，注意焊前预热和焊接过程中的层间温度的控制。
4.总结
新喀里多尼亚镍矿项目是世界上首个采用模块化建造和异地安装的项目，在施工过程中，尤其是模块柱子的焊接是模块施工过程中的重点和难点，如何有效的控制焊接变形是模块施工过程中必须解决的问题。
本项目模块焊接WPS的制定，充分考虑了模块安装的精度要求和技术条件，并结合模块吊装方案等综合因素进行分析论证，制定了本焊接工艺，其焊接工艺参数在实践中得到了充分的验证，不仅外观满足了焊缝质量的要求，而且保证了安装的精度等。
参考文献：
[1]美国焊接学会（AWS）D1结构焊接委员会.钢结构焊接规范.2008，07
[2]焊接手册. 中国机械工程学会焊接学会. 机械工业出版社.2008，01