Технология изготовления и монтажа металлоконструкций плавкранов

Проектирование и постройка плавкранов «Черноморец» и «Богатырь» базируются на единых конструктивных и технологических принципах. Это позволило выбрать оптимальный вариант разбивки корпуса судна и верхнего строения на отдельные блоки. При этом продольные переборки вошли в бортовые блоки, а настил второго дна — в днищевые секции средней части судна. Такое решение позволило, не расширяя производственных площадей, производить монтаж плавкрана «Богатырь» параллельно с изготовлением секций и сократить стапельный период, по сравнению с плавкраном «Черноморец», на 4%.

При создании плавкранов «Черноморец» и «Богатырь» особое внимание было уделено унификации марок материалов, размерам листов и типоразмерам деталей и узлов корпуса и верхнего строения. Размеры листов были приняты равными 2000Х8000 мм, а в качестве основного материала использовалась сталь марки ВМстЗсп. При узловой и секционной сборке применялась главным образом автоматическая сварка под слоем флюса. Монтажные швы выполнены сваркой в среде углекислого газа. Узлы верхнего строения еще на сборочных позициях максимально насыщались механическим оборудованием.

Вся сталь, предназначенная для постройки корпуса, верхнего строения и других металлоконструкций, очищалась от окалины, пассивировалась и грунтовалась. Для покрытия стали использовался грунт МС-067, который, как показали производственные испытания, обеспечивает высокое качество покрытия и допускает последующие газорезательные и сварочные работы без предварительной очистки металла. Грунтовка производится установками безвоздушного распыления «Факел».

Обработка листовой и профильной стали выполнялась наиболее производительными методами. В связи с тем, что основную массу составляют прямоугольные листы, для резки металла использовались гильотинные прессножницы. Для сокращения объема разметочных работ листы одной ширины комплектовались в пакеты по 2—4 шт., после чего производилась строжка кромок пакета на полуавтомате. Это в значительной степени снизило трудоемкость обработки стали и в то же время обеспечило высокое качество подготовки под сварку пазов и стыков.

Обработка деталей для металлоконструкций верхнего строения потребовала проведения специальных мероприятий, обеспечивающих повышение точности изготовления деталей. В частности, все детали верхнего строения после газовой резки проходили операцию строжки кромок для получения точных размеров и чистой поверхности стыкуемых кромок. Это в значительной степени уменьшало сварочные деформации узлов.

В процессе освоения строительства плавкранов на заводе непрерывно совершенствовалась технология и организация производства для сокращения сроков постройки и снижения трудоемкости работ. В частности, в крупных цехах организованы специализированные краностроительные участки, внедрены автоматическая и полуавтоматическая сварка и средства механизации при сборке секций и узлов. Производство узлов плавкранов было разбито на три основных участка: участок сборки секций корпуса, сборки металлоконструкций верхнего строения и участок монтажа верхнего строения. Уровень механизации сварочных работ на участке сборки секций корпуса составляет 100%. Участок сборки металлоконструкций верхнего строения обслуживается портальными кранами и оборудован универсальными стендами. Механизация сварочных работ на этом участке составляет 80%.

Особенности эксплуатации морских плавкранов повышают требования к технологическим допускам.

В то же время удельный объем сварочных работ на плавкранах значительно превышает средние удельные объемы сварки судостроительных конструкций. Например, при изготовлении опорного кольца и колонны из высокопрочной стали средний вес наплавленного металла составил 9,6% веса металлоконструкции, в то время как для судовых конструкций он составляет около 4%.

Металлоконструкции собирались на жестких стендах, на которых узлы закреплялись перед сваркой. Это повысило качество сборки. Основной объем сварки выполнялся в среде углекислого газа по специальной технологии, строго регламентирующей последовательность операций, что также позволило значительно снизить сварочные деформации. Точность изготовления деталей была увеличена за счет строжки кромок, а также использования плазового чертежа верхнего строения.

Расчетом были определены необходимые сборочные припуски с целью снижения влияния сварочных деформаций на размеры узлов. Это сократило время монтажа металлоконструкций на месте в 1,5 раза. Укрупнение секций и узлов верхнего строения дало возможность все работы по обработке посадочных мест блоков и фундаментов под механизмы выполнить на площадках предварительной сборки, а также смонтировать все оборудование до погрузки узлов на плавкран. Это значительно уменьшило объем монтажных работ на судне и повысило качество их выполнения.

В корпусном цехе был оборудован участок изготовления таврового набора, механизирована подача материала в цех и отправка готовых деталей на склад комплектации, внедрены электромагнитные прижимы, различные штампы. Уровень механизации сварочных работ в этом цехе возрос до 72%.

Сборка корпусов плавкранов ведется на наклонных стапелях, причем на каждом стапеле собираются из крупных секций два крана одновременно. Чтобы избежать перекоса спускового устройства из-за несимметричного расположения плавкрана на стапеле, была уменьшена опорная площадь спусковых полозьев одного борта. За счет этого удалось создать равномерное удельное давление на обе спусковые дорожки. Опорная поверхность уменьшалась пропорционально распределению нагрузки. Спуск крана осуществлялся на металлических полозьях, оборудованных системой затопления и продувания водяного балласта.

При постройке крана к обычным монтажным работам, связанным с установкой механизмов, оборудования, электроаппаратуры в корпусе судна, добавляется значительный объем работ по монтажу металлоконструкций, механического и электрического оборудования верхнего строения. Работником завода Н. К. Абу-Адаль предложен новый метод монтажа и центровки опорно-поворотного устройства плавкрана «Богатырь». Монтаж в этом случае производится отдельными узлами, вес которых рассчитан на один портальный кран. Монтаж каркаса верхнего строения производится на плаву.

С помощью крана узел I (нижняя платформа) грузится на понтон и укладывается на клетки у колонны. Затем устанавливаются пригнанные к рельсам опорного барабана катки поворотного устройства. Далее грузится узел II (средняя платформа) на верхнюю опору и с помощью растяжек и талрепов регулируется его окончательное положение. Подъем узла I на среднюю платформу осуществляется четырьмя гидравлическими домкратами. Затем нижний узел устанавливается на контрольные риски и закрепляется. Узлы свариваются, далее устанавливаются на штатное место опорные катки, и конструкция раскрепляется.

Аналогично производится монтаж III узла (платформы машинного отделения). После монтажа и сварки узлов I, II, III производится погрузка и монтаж механизмов на платформу машинной кабины. На плавкранах типа «Черноморец» при монтаже лебедок верхнего строения внедрен метод закрепления механизмов на фундаментах с применением прокладок из быстротвердеющей пластмассы на основе эпоксидной смолы, что исключило ручную шабровку клиньев и значительно сократило трудоемкость работ по монтажу механизмов.

До монтажа узла IV (верхняя платформа) должен быть погружен балласт, установлены стенки и крыша кабины машинного отделения верхнего строения. Монтаж этого узла осложняется его большим весом и несимметричной формой, а также необходимостью поворачивать конструкцию на 90°. Для монтажа IV узла была разработана специальная схема стропки конструкции с помощью двух кранов: плавучего и портального. Первый снимает стропы, а второй — монтирует узел на место. После этого конструкция устанавливается на контрольные диски и закрепляется оттяжками и гребенками.

Монтаж металлоконструкций верхнего строения заканчивается установкой стрелы с помощью двух плавкранов. С помощью якорей краны со стрелой выходят из ковша, затем буксиры ведут их к месту монтажа. Шпор стрелы заводится на штатное место и укладывается на опорную колонну.

Выводы

1. Накопленный на заводе опыт обеспечил единство конструктивных и технологических принципов при проектировании и постройке плавкранов.

2. Применение универсальной оснастки позволило выдерживать жесткие допуски при изготовлении и монтаже металлоконструкций верхнего строения.

3. Практика постройки плавкрана типа «Богатырь» доказала возможность спуска при несимметричном относительно стапелей расположении диаметральной плоскости крана.

4. Узлы верхнего строения целесообразно изготавливать массой свыше 100 т, применяя для их погрузки спаренные плавучие и береговые краны соответствующей грузоподъемности.