CN101870335B - 一种圆筒形超深海钻井平台的分段建造精度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋工程装备和大型船舶建造技术领域，特指一种圆筒形超深海钻井平台的分段建造精度控制方法，可应用于各种海洋钻井平台和大型船舶的分段建造精度控制；该方法包括以下步骤：平台模型构建、主船体制造的分段、分段建造工序划分、各工序阶段的精度控制。本发明在海工产品制造过程中能对船体的质量和建造效率产生重要影响，该分段建造精度控制方法通过对各分段从下料到完工检验的精度控制，从而减少了作业时间，缩短了大型海洋钻井平台建造周期，同时合理降低了质量损失和建造成本，实现了模块化区域造船。

Description

一种圆筒形超深海钻井平台的分段建造精度控制方法

技术领域

本发明涉及海洋工程与大型船舶产品制造领域，尤其是涉及一种圆筒形超深海钻井平台的分段建造精度控制方法。

背景技术

造船精度管理是以船体建造精度标准为基本准则，通过科学的管理方法与先进的工艺技术手段，对船体零部件、分段和全船晒装件进行尺寸精度控制，最大限度地减少装配作业现场的修整工作量，造船的精度控制与生产条件密切相关：造船的精度和公差标准如果过高，则往往脱离工厂设备和人员方面的实际，反使生产周期延长，产品废品率升高；如果过低，则产品精度差，各工序需要大量的修整作业，费工费料，使劳动条件变差，生产周期延长。因此，必须从船厂的实际生产条件出发，探索最佳的余量和公差标准，作为造船生产的指南。

在船舶建造技术早期阶段，为确保船舶整体尺寸，船舶分段建造时一般采用首尾留余量方式，在合拢阶段根据变形情况，建造过程中的调整工作，即把合拢部位多余的部分进行割除。采用留余量建造法，其调整工作占据船体建造工时的很大比例。特别是在船台合拢阶段，仅调整工作即占总的船体工作量很大的比例。不仅如此，留余量建造法浪费材料，对分段质量影响很大，增加了施工人员的工作强度。并且由于火焰加工，再生了结构的变形。因此，留余量建造法很难保证船体整体尺寸的精度。

分段无余量建造是船体建造的基础，分段的制造精度将直接影响到船体的尺寸及形位精度，甚至影响到船体性能(包括结构强度等)。目前，分段建造误差的问题履待解决，但由于涉及的因素太多而又不易达到目的。日本船厂的造船分段几乎都是无余量上船台合拢，精度控制的成功率为80％～95％；而我国在无余量建造精度控制工作方面与国外先进的国家相比存在一定的差距，大部分船厂一般在机舱区分段合拢时带有余量的分段，货舱区的分段合拢时只在局部带有少量余量。分段带有余量进行合拢说明分段制造与合拢定位精度有时达不到理想要求，也说明在精度管理的全过程控制中还做不到精细和有效。因而综上所述，分段无余量建造工艺是船舶建造工程的一项极为重要的工艺技术，由于各类船的线型和分段结构都相对复杂，装焊过程的变形也相应地复杂，相邻分段间又难以相互弥补偏差，故大型船舶船体的分段无余量建造精度控制的工艺方法或技术已成为当代造船的主体技术之一。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种解决目前海洋工程中大型钻井平台主船体的精度控制的方法。本发明提供了一种圆筒形超深海钻井平台的分段建造精度控制方法，该方法大大缩短了建造周期，合理降低质量损失和建造成本，实现了模块化区域造船。

为了达到上述目的，本发明采取了如下技术方案：一种圆筒形超深海钻井平台的分段建造精度控制方法，该方法包括以下步骤：

A.平台模型构建：依据经验并结合圆筒形超深海钻井平台的实际情况加放0.1‰~0.35‰收缩量数据；然后将加放收缩量数据加载到三维设计软件TRIBON中，进行平台的数据建模；

B.主船体制造的分段:双层底总段各分段全部采用正造法；下筒体各分段最外圈和最内圈分别以外圈设计曲面和内圈设计曲面为基面采用侧造法，下筒体其余分段以壁板为基面采用侧造法；上筒体各分段最外圈和最内圈分别以外圈设计曲面和内圈设计曲面为基面采用侧造法，上筒体其余分段以壁板为基面采用侧造法；甲板以上的分段分段均以甲板为基面采用反造法；

C.分段建造工序划分：根据圆筒形超深海钻井平台各分段建造的流程，可将各分段的建造工序过程分为下料、拼板、划线、装配、焊接、完工检验；

D.各工序阶段的精度控制：

（1）分段下料时首先进行数控编程，之后采用等离子数控切割机切割，所有分段下料需满足以下条件：型材的直线度≤3mm/m，全长的尺寸偏差≤10mm；

（2）拼板前保证平台平整，然后根据零件图将各分段对接、拼板定位，拼板定位后，在板缝两端焊起弧、熄弧工艺板，再进行拼板焊接；

（3）划线时确保外观尺寸和对角线尺寸，同时包括各分段的安装线、理论线、检查线、中心线，其中安装线、理论线、检查线、中心线精度都要控制在≤5mm范围内，各分段的长度方向尺寸偏差≤5mm，宽度方向尺寸偏差≤4mm；

（4）装配前对各分段对接缝开V型或U型坡口，同时保证坡口表面质量、角度、方向和直线度，分段装配时应保证装配间隙，端面平齐；

（5）焊接时应严格控制焊接后各分段的收缩量和变形量，同时焊接过程中要严格控制焊接顺序，先立焊后平角焊，从分段中间向四周焊；

（6）分段完工检验，保证各分段的完整性，同时还要使主尺寸、水平度及垂直度符合要求。

所述的拼板焊接时的工艺板，尺寸最小为130×130mm，其厚度应与焊件板厚相同。

所述的分段装配时装配间隙精度应控制在≤5mm的范围内,长度方向和宽度方向尺寸偏差≤2.5mm，平面装配对角线偏差≤8mm，曲面装配和立体装配对角线偏差≤15mm。

所述的分段焊接时尽量安排双数焊工对称施焊，应派双数焊工从中间向四周对称辐射施焊，减小分段的焊接变形；焊接时所有平直板的分段采用埋弧自动焊，分段的角焊缝采用CO₂气体保护焊，焊缝最大宽度与最小宽度之差应不大于10mm。

所述的分段完工检验时保证各分段的平整度≤15mm，水平度及垂直度≤18mm。

本发明与同类技术相比，具有如下优点：

(1)分段下料时采用等离子数控切割机切割，切割速度快、精度高，提高了材料利用率；

(2)实施无余量精度分段建造后，各分段的尺寸精度提高了，船体装配成为简单的要素作业，降低了工人对装配调整和定位要求，从而减少了作业时间，缩短了生产周期；

(3)各分段的焊缝精度得到了控制与提高，焊接的质量得到了保证，使得各分段焊接后产生裂纹或变形的概率降低；

(4)无余量分段建造加快了船体建造的速度，降低了质量损失和建造成本，提高了船体的质量，使得船体结构内应力分布均匀，船体强度得到可靠的保证。

附图说明：

图1为圆筒形超深海钻井平台主船体制造的分段划分示意图；

图2为上、下筒体各分段建造时采用的定位基面示意图；

图3为分段焊接时焊接顺序示意图；

附图中标号说明：2、双层底总段；3、下筒体；4、上筒体；5、甲板；6、外圈设计曲面；7、各分段的最外圈；8、各分段的最内圈；9、内圈设计曲面；10、圆筒形超深海钻井平台主船体各分段；11、焊缝。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

本实施例以SEVAN650圆筒形超深海钻井平台来说明，该海洋钻井平台的筒体最大直径85米，型宽为75米，主体高度将达135米，分段建造精度控制方法包括以下步骤：

首先进行平台模型构建：依据经验并结合圆筒形超深海钻井平台的实际情况加放0.1‰-0.35‰收缩量数据；然后将加放收缩量数据加载到三维设计软件TRIBON中，进行平台的数据建模；

图1、图2中描述了SEVAN650钻井平台主船体制造的分段划分示意图和上、下筒体各分段建造时采用的定位基面示意图，其中双层底总段2各分段全部采用正造法；下筒体3各分段最外圈7和最内圈8分别以外圈设计曲面6和内圈设计曲面9为基面采用侧造法，下筒体其余分段以壁板为基面采用侧造法；上筒体4各分段最外圈和最内圈分别以外圈设计曲面和内圈设计曲面为基面采用侧造法，上筒体其余分段以壁板为基面采用侧造法；甲板5以上的分段分段均以甲板为基面采用反造法。

然后根据圆筒形超深海钻井平台各分段建造的流程，将各分段的建造工序过程分为以下部分：下料、拼板、划线、装配、焊接、完工检验。

最后确定各工序阶段的精度控制：

（1）分段下料时首先进行数控编程，之后采用等离子数控切割机切割，所有分段下料需满足以下条件：型材的直线度≤3mm/m，全长的尺寸偏差≤10mm；

（2）拼板前保证平台平整，然后根据零件图将各分段对接、拼板定位，拼板定位后，在板缝两端焊起弧、熄弧工艺板，该工艺板尺寸最小为130×130mm，其厚度应与焊件板厚相同，之后进行拼板焊接；

（3）划线时确保外观尺寸和对角线尺寸，同时包括各分段的安装线、理论线、检查线、中心线，其中安装线、理论线、检查线、中心线精度都要控制在≤5mm范围内，各分段的长度方向尺寸偏差≤5mm，宽度方向尺寸偏差≤4mm；

(4)装配前对各分段对接缝开V型或U型坡口，同时保证坡口表面质量、角度、方向和直线度，分段装配时应保证装配间隙，端面平齐，分段装配时装配间隙精度应控制在≤5mm的范围内,长度方向和宽度方向尺寸偏差≤2.5mm，平面装配对角线偏差≤8mm，曲面装配和立体装配对角线偏差≤15mm；

(5)焊接时应严格控制焊接后各分段的收缩量和变形量，同时焊接过程中要严格控制焊接顺序，先立焊后平角焊，同时分段焊接时尽量安排双数焊工对

称施焊，应派双数焊工从中间向四周对称辐射施焊，焊接时所有平直板的分段采用埋弧自动焊，分段的角焊缝采用CO₂气体保护焊，焊缝最大宽度与最小宽度之差应不大于10mm；

(6)分段完工检验，保证各分段的完整性，同时还要使主尺寸、水平度及垂直度符合要求，分段完工检验时保证各分段的平整度≤15mm，水平度及垂直度≤18mm。

本发明已成功应用到SEVAN650海洋钻井平台的建造中，该分段建造的精度控制方法，降低了各分段质量损失和建造成本，提高了各分段的建造的效率和质量，为后面的无余量合拢工作提供了强有力的保证。本发明并不限于以上海洋钻井平台，只要是海工上大型船舶建造精度控制，均可按照本说明书发明内容部分提及的方法进行实施。

综上所述，本发明所涉及的一种圆筒形超深海钻井平台的分段建造精度控制方法，通过对船体各分段进行无余量建造，对各分段从下料到完工检验的精度控制，从而大大缩短了大型海洋平台建造周期，合理降低质量损失和建造成本，实现了模块化区域造船。

Claims (6)

1.一种圆筒形超深海钻井平台的分段建造精度控制方法，其特征是该方法包括以下步骤：

A.平台模型构建：依据经验并结合圆筒形超深海钻井平台的实际情况加放0.1‰~0.35‰收缩量数据；然后将加放收缩量数据加载到三维设计软件TRIBON中，进行平台的数据建模；

B.主船体制造的分段:

双层底总段各分段全部采用正造法；下筒体各分段最外圈和最内圈分别以外圈设计曲面和内圈设计曲面为基面采用侧造法，下筒体其余分段以壁板为基面采用侧造法；上筒体各分段最外圈和最内圈分别以外圈设计曲面和内圈设计曲面为基面采用侧造法，上筒体其余分段以壁板为基面采用侧造法；甲板以上的分段分段均以甲板为基面采用反造法；

C.分段建造工序划分：根据圆筒形超深海钻井平台各分段建造的流程，可将各分段的建造工序过程分为下料、拼板、划线、装配、焊接、完工检验；

D.各工序阶段的精度控制：

（1）分段下料时首先进行数控编程，之后采用等离子数控切割机切割，所有分段下料需满足以下条件：型材的直线度≤3mm/m，全长的尺寸偏差≤10mm；

（2）拼板前保证平台平整，然后根据零件图将各分段对接、拼板定位，拼板定位后，在板缝两端焊起弧、熄弧工艺板，再进行拼板焊接；

（3）划线时确保外观尺寸和对角线尺寸，同时包括各分段的安装线、理论线、检查线、中心线，其中安装线、理论线、检查线、中心线精度都要控制在≤5mm范围内，各分段的长度方向尺寸偏差≤5mm，宽度方向尺寸偏差≤4mm；

(4)装配前对各分段对接缝开V型或U型坡口，同时保证坡口表面质量、角度、方向和直线度，分段装配时应保证装配间隙，端面平齐；

      (5)焊接时应严格控制焊接后各分段的收缩量和变形量，同时焊接过程中要严格控制焊接顺序，先立焊后平角焊，从分段中间向四周焊；

(6)分段完工检验，保证各分段的完整性，同时还要使主尺寸、水平度及垂直度符合要求。

2.根据权利要求1所述的圆筒形超深海钻井平台的分段建造精度控制方法，其特征在于，所述的拼板焊接时的工艺板，尺寸最小为130×130mm，其厚度应与焊件板厚相同。

3.根据权利要求1或2所述的圆筒形超深海钻井平台的分段建造精度控制方法，其特征在于，所述的分段装配时装配间隙精度应控制在≤5mm的范围内,长度方向和宽度方向尺寸偏差≤2.5mm，平面装配对角线偏差≤8mm，曲面装配和立体装配对角线偏差≤15mm。

4.根据权利要求3所述的圆筒形超深海钻井平台的分段建造精度控制方法，其特征在于，所述的分段焊接时尽量安排双数焊工对称施焊，应派双数焊工从中间向四周对称辐射施焊，减小分段的焊接变形。

5.根据权利要求4所述的圆筒形超深海钻井平台的分段建造精度控制方法，其特征在于，焊接时所有平直板的分段采用埋弧自动焊，分段的角焊缝采用CO₂气体保护焊，焊缝最大宽度与最小宽度之差应不大于10mm。

6.根据权利要求5所述的圆筒形超深海钻井平台的分段建造精度控制方法，其特征在于，所述的分段完工检验时保证各分段的平整度≤15mm，水平度及垂直度≤18mm。

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