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[摘 要]随着全球对海洋资源的开发，更多的船舶建造企业将投身于海洋工程装备的开发中。海洋工程的建造有着高门槛、高投入、高附加值等特点，因此，要建造合格优秀的海洋工程产品，必须具备过硬的设计力量与技术实力。精度控制技术作为海洋工程建造过程中的关键技术，同样需要非常严格和苛刻的要求，本文将重点以某企业海上油井单点系泊装置建造过程为依据，对此类海洋工程产品建造过程的精度控制进行研究。
[关键词]海洋工程 Tower-York 精度控制
中图分类号：U682 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）22-0371-01
引言
本文研究的单点系泊（Tower-York）装置，净重量1500吨，高约50米，四条桩腿跨度17米，是一个非常典型的海洋工程产品。此塔架可以在海上与FPSO实现360°自由连接，从而实现安全稳定的原油传输。
此装置由于需要长期在恶劣海况环境下连续工作，因此对产品的材质、焊接工艺与精度控制都有极为苛刻的要求。对于建造过程中的精度控制，关键技术主要是高强度加厚钢板卷板精度、构件转运精度、管状结构对接口的相贯线确定与研配工艺、组立吊装过程中的无应力装配等等。
因为钢材强度高、板厚厚，又对焊接要求极高，所以必须保证搭载之前的研配精度，且必须保证搭载时对接口坡口光顺，间隙在3mm左右。
1 工程建造中精度控制简析
此项目主要结构件均为管件，板厚约30至50mm，且均为D级钢与E级钢，直径从φ457到φ4000不等，具有板材厚、强度高、直径大等特点，因此对加工过程中的精度要求同样非常高，以最厚50mm板厚为例，经过滚圆后允许最大允差仅为3mm；外径4000mm管件椭圆度允差（Dmax-Dmin）仅为14mm。因为钢材强度高、板厚厚，又对焊接要求极高，为保证结构焊接要求，必须保证搭载之前的研配精度，且必须保证搭载时对接口坡口光顺，间隙在3mm左右。
海工产品的精度控制与船舶精度控制有相通之处，但是海工的精度要求却远高于造船。在整个建造过程中，需要全站仪与经纬仪的全程配合。
Tower单元搭载与船舶搭载相似，但是相对应的准备工作与工装工艺复杂于造船。船舶建造过程中，往往只需要对中心线、肋位线以及标高进行标注便可进行搭载，此项目在Tower单元进行组立搭载之前，根据施工质量工艺规范要求，预先对Tower基座进行了预处理，预埋>1.6M水泥桩腿，表面用钢板加固，形成了坚实的胎架基座，以确保可以承受大于1400吨压力。此外，在十字开方线方位进行了预埋钢板，并永久性标注出Tower基面中心点、十字开方线，在相应开方线位置划出底座安装基准线，四角中心距严格控制17000mm+3、对角线≤3mm，对预埋钢板内外径用洋冲做永久标记。准备工作细致。
在管件与框架的搭载过程中，同样有极高的要求，以管汇平台建造为例（Tower-York下层框架结构），底管安装允许最大误差仅3mm，且必须为正公差；水平支撑杆要与底管先在车间内进行相贯口研配，并依托工装件，采用两两对称的安装工艺，按照标号进行安装，在此环节，不仅要保证水平支撑杆的尺寸要求，更需要保证两端相贯口焊缝间隙为3-5mm，这也是为了满足结构焊接要求，保证焊接质量所不可忽视的重要环节。以上环节经测量无误便进行焊接，焊接结束后经各方确认无误便可对水平支撑杆进行安装，经焊接并复测尺寸后，进行大甲板与小甲板的预定位（小甲板为升高结构，需要主管与斜撑到位后进行升高装配）。大甲板的预定位同样牵扯到许多关键问题，例如工装支撑件的架设、工艺板的使用以及辅助线的堪划等等，所有标记点均做永久性标记。以上工序全部结束后，进行Tower模块最重要的结构将军柱（King-Post）的吊装，在吊装之前，精度控制预案明确规定将开方线、中心点以及两层大甲板、小甲板两层平台检验线等用洋冲进行标记，待吊装时与地面开方线、中心点以及底管标记进行严格对合，并检验垂直度，严格控制误差在0.75‰H（约8mm）之内。将军柱的定位精度控制对今后单点系泊装置力学性能与稳定性等因素至关重要！确定定位精度达到要求之后，则与大甲板进行焊接连接，经复测无误后，进行四根受力斜撑的吊装。四根斜撑的吊装同样需要两两同时施工，吊装过程中首先要进行大甲板与斜撑的研配，同时要确保斜撑与将军柱、底管相贯口的研配，从而保证缝隙在3mm-5mm之间，确保焊接工艺的顺利实施。管汇平台的建造，非常典型的体现了海工产品的结构特点——尺寸精度要求高、节点多、相贯口多，这些特点都对精度控制工作提出了非常高的要求。
2 对于高精度项目建造精度控制的研究
海工产品在建造中的精度控制，对于船舶企业今后建造大型、高附加值产品，如大型油船、大型集装箱船、大型LNG、LPG船以及海工产品等进行精度控制都是一笔宝贵的经验。从海工的建造中汲取先进的工法与技术，有非常积极的意义。结合船厂精度控制经验，思考如下。
（1）精度控制需要良好的体系与工艺文件支持，精度策划与工艺策划非常重要，要做到精益造船，精度控制必须要建立系统的组织结构。
（2）精度控制要与焊接过程相互配合。通过分析，不难发现对于大型钢结构，焊接因素会导致精度失控。此项目承建方每日早晚对在建项目进行测量，并做好详细记录，并在每天下班前针对测量数据对第二天焊接方案进行指导以确保整体精度可控性。此外，这样不仅可以保证产品质量，还可以确保各道工序间紧密结合，增强施工过程的整体性。
（3）建造过程中应该做好各个节点实名制测量记录，做好工作日志，并与焊工焊接日志相互结合，做到有据可依。大型高附加值船舶以及海工产品建造时，对首制产品进行余量与焊接补偿量统计，结合WPS文件，细致记录焊接方法与焊接工况，逐步积累来总结合理的余量与补偿量加放，以减少后续再建相关产品变形量并降低生产成本，做好数据管理。
（4）精度，生产与技术部门，预先根据现场可能出现的施工情况，制定出合理的工装件方案，以保证产品精度与焊接要求。
（5）加强团队学习与自我学习，了解与掌握一定关键技术。针对大型管构件钢结构产品，相贯线的确定与管件预研配技术非常关键。相贯线的确定是管状钢结构产品装配焊接的重要技术，管件预研配则是保证装配精度与焊接质量的重要工艺，为了保证整体建造质量，必须寻求最优的研配技术和最科学的研配工装件。
（6）做到无应力装配。大型高附加值船型之所以附加值较高，是因为对建造工艺有较高要求，大型钢结构产品在海上要遇到许多极端海况，所以必须保证自身船体无过多残余应力，体现在船体建造上，就要求無应力装配。同样，海工产品严格拒绝利用千斤顶等进行硬装配，因为海工产品往往是在极其恶劣的海况下工作，对自身结构强度要求极高，所受外力非常大，说以必须保证产品自身无残余应力，从而避免自身残余应力导致疲劳断裂等。要想做到无应力装配，就对建造精度提出了很高的要求，即必须从板材卷板开始，便实行实时监控，严格要求。
（7）严格避免火工校正。海工产品都是采用高强度级别钢材，受热会扰乱金属结构排列，影响结构强度，超过两次热处理则必须换板。
3.结语
在大型钢结构产品（包括各类船舶与海洋工程产品）的建造中，对于精度控制技术要求越来越高已经是大势所趋，通过良好的精度控制，企业在提升质量的同时，也可以最大限度的节省成本，因此，精度控制技术务必要有更大的发展空间。因此，我们需要再日常的工作中，有心的去积累数据，分析数据，并认真的去总结精度管理中的缺失，我相信，通过全体造船人的努力，我国的造船水平一定会迈入世界一流水平。
[关键词]海洋工程 Tower-York 精度控制
中图分类号：U682 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）22-0371-01
引言
本文研究的单点系泊（Tower-York）装置，净重量1500吨，高约50米，四条桩腿跨度17米，是一个非常典型的海洋工程产品。此塔架可以在海上与FPSO实现360°自由连接，从而实现安全稳定的原油传输。
此装置由于需要长期在恶劣海况环境下连续工作，因此对产品的材质、焊接工艺与精度控制都有极为苛刻的要求。对于建造过程中的精度控制，关键技术主要是高强度加厚钢板卷板精度、构件转运精度、管状结构对接口的相贯线确定与研配工艺、组立吊装过程中的无应力装配等等。
因为钢材强度高、板厚厚，又对焊接要求极高，所以必须保证搭载之前的研配精度，且必须保证搭载时对接口坡口光顺，间隙在3mm左右。
1 工程建造中精度控制简析
此项目主要结构件均为管件，板厚约30至50mm，且均为D级钢与E级钢，直径从φ457到φ4000不等，具有板材厚、强度高、直径大等特点，因此对加工过程中的精度要求同样非常高，以最厚50mm板厚为例，经过滚圆后允许最大允差仅为3mm；外径4000mm管件椭圆度允差（Dmax-Dmin）仅为14mm。因为钢材强度高、板厚厚，又对焊接要求极高，为保证结构焊接要求，必须保证搭载之前的研配精度，且必须保证搭载时对接口坡口光顺，间隙在3mm左右。
海工产品的精度控制与船舶精度控制有相通之处，但是海工的精度要求却远高于造船。在整个建造过程中，需要全站仪与经纬仪的全程配合。
Tower单元搭载与船舶搭载相似，但是相对应的准备工作与工装工艺复杂于造船。船舶建造过程中，往往只需要对中心线、肋位线以及标高进行标注便可进行搭载，此项目在Tower单元进行组立搭载之前，根据施工质量工艺规范要求，预先对Tower基座进行了预处理，预埋>1.6M水泥桩腿，表面用钢板加固，形成了坚实的胎架基座，以确保可以承受大于1400吨压力。此外，在十字开方线方位进行了预埋钢板，并永久性标注出Tower基面中心点、十字开方线，在相应开方线位置划出底座安装基准线，四角中心距严格控制17000mm+3、对角线≤3mm，对预埋钢板内外径用洋冲做永久标记。准备工作细致。
在管件与框架的搭载过程中，同样有极高的要求，以管汇平台建造为例（Tower-York下层框架结构），底管安装允许最大误差仅3mm，且必须为正公差；水平支撑杆要与底管先在车间内进行相贯口研配，并依托工装件，采用两两对称的安装工艺，按照标号进行安装，在此环节，不仅要保证水平支撑杆的尺寸要求，更需要保证两端相贯口焊缝间隙为3-5mm，这也是为了满足结构焊接要求，保证焊接质量所不可忽视的重要环节。以上环节经测量无误便进行焊接，焊接结束后经各方确认无误便可对水平支撑杆进行安装，经焊接并复测尺寸后，进行大甲板与小甲板的预定位（小甲板为升高结构，需要主管与斜撑到位后进行升高装配）。大甲板的预定位同样牵扯到许多关键问题，例如工装支撑件的架设、工艺板的使用以及辅助线的堪划等等，所有标记点均做永久性标记。以上工序全部结束后，进行Tower模块最重要的结构将军柱（King-Post）的吊装，在吊装之前，精度控制预案明确规定将开方线、中心点以及两层大甲板、小甲板两层平台检验线等用洋冲进行标记，待吊装时与地面开方线、中心点以及底管标记进行严格对合，并检验垂直度，严格控制误差在0.75‰H（约8mm）之内。将军柱的定位精度控制对今后单点系泊装置力学性能与稳定性等因素至关重要！确定定位精度达到要求之后，则与大甲板进行焊接连接，经复测无误后，进行四根受力斜撑的吊装。四根斜撑的吊装同样需要两两同时施工，吊装过程中首先要进行大甲板与斜撑的研配，同时要确保斜撑与将军柱、底管相贯口的研配，从而保证缝隙在3mm-5mm之间，确保焊接工艺的顺利实施。管汇平台的建造，非常典型的体现了海工产品的结构特点——尺寸精度要求高、节点多、相贯口多，这些特点都对精度控制工作提出了非常高的要求。
2 对于高精度项目建造精度控制的研究
海工产品在建造中的精度控制，对于船舶企业今后建造大型、高附加值产品，如大型油船、大型集装箱船、大型LNG、LPG船以及海工产品等进行精度控制都是一笔宝贵的经验。从海工的建造中汲取先进的工法与技术，有非常积极的意义。结合船厂精度控制经验，思考如下。
（1）精度控制需要良好的体系与工艺文件支持，精度策划与工艺策划非常重要，要做到精益造船，精度控制必须要建立系统的组织结构。
（2）精度控制要与焊接过程相互配合。通过分析，不难发现对于大型钢结构，焊接因素会导致精度失控。此项目承建方每日早晚对在建项目进行测量，并做好详细记录，并在每天下班前针对测量数据对第二天焊接方案进行指导以确保整体精度可控性。此外，这样不仅可以保证产品质量，还可以确保各道工序间紧密结合，增强施工过程的整体性。
（3）建造过程中应该做好各个节点实名制测量记录，做好工作日志，并与焊工焊接日志相互结合，做到有据可依。大型高附加值船舶以及海工产品建造时，对首制产品进行余量与焊接补偿量统计，结合WPS文件，细致记录焊接方法与焊接工况，逐步积累来总结合理的余量与补偿量加放，以减少后续再建相关产品变形量并降低生产成本，做好数据管理。
（4）精度，生产与技术部门，预先根据现场可能出现的施工情况，制定出合理的工装件方案，以保证产品精度与焊接要求。
（5）加强团队学习与自我学习，了解与掌握一定关键技术。针对大型管构件钢结构产品，相贯线的确定与管件预研配技术非常关键。相贯线的确定是管状钢结构产品装配焊接的重要技术，管件预研配则是保证装配精度与焊接质量的重要工艺，为了保证整体建造质量，必须寻求最优的研配技术和最科学的研配工装件。
（6）做到无应力装配。大型高附加值船型之所以附加值较高，是因为对建造工艺有较高要求，大型钢结构产品在海上要遇到许多极端海况，所以必须保证自身船体无过多残余应力，体现在船体建造上，就要求無应力装配。同样，海工产品严格拒绝利用千斤顶等进行硬装配，因为海工产品往往是在极其恶劣的海况下工作，对自身结构强度要求极高，所受外力非常大，说以必须保证产品自身无残余应力，从而避免自身残余应力导致疲劳断裂等。要想做到无应力装配，就对建造精度提出了很高的要求，即必须从板材卷板开始，便实行实时监控，严格要求。
（7）严格避免火工校正。海工产品都是采用高强度级别钢材，受热会扰乱金属结构排列，影响结构强度，超过两次热处理则必须换板。
3.结语
在大型钢结构产品（包括各类船舶与海洋工程产品）的建造中，对于精度控制技术要求越来越高已经是大势所趋，通过良好的精度控制，企业在提升质量的同时，也可以最大限度的节省成本，因此，精度控制技术务必要有更大的发展空间。因此，我们需要再日常的工作中，有心的去积累数据，分析数据，并认真的去总结精度管理中的缺失，我相信，通过全体造船人的努力，我国的造船水平一定会迈入世界一流水平。