CN102528306B - 海洋石油钻井架制造工法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的海洋石油钻井架制造工法，其特征在于，构件制作时，除有2个方向连接角度的法兰端板、连接船体的大底板、连接天车梁的顶板、导轨调整所需的小法兰板在预拼装前预留焊接活口，其它法兰接头全部100％焊接，不预留活口；预拼装时，对预留活口厂外采用马板定位，不在接头上打底焊，预拼后全部进车间清理焊接，减少焊接横向裂纹的发生。本发明与现有技术相比，提高了功效，节能环保；减少用工，同时减少生产耗材及电气用量，节约能源成本，省去外场的焊接防护装置搭设。

Description

海洋石油钻井架制造工法
技术领域
本发明涉及海洋石油钻井架制造工法。 
背景技术
在海洋石油钻井架传统制造工法中，由于制作累计误差难以控制和图纸尺寸所产生的不确定因素，预装过程中定位尺寸调整困难，构件制作时需要留活口。客户要求工厂井架整体预拼装前，现场安装螺栓连接处两侧法兰焊接接口预留不焊。工厂井架整体预拼装后，构件拆开前，预留不焊的焊接接口在预拼装场地焊接量最少不能低于50％，再转移到工厂车间继续焊接。该传统功法所存在的不足是：预拼前制造时，预留大量焊接工作在预拼后二次焊接，加大了工厂预拼时的调整工作量，延长了预拼周期，同时由于焊接固有的变形和收缩，会对现场整体拼装的尺寸调整和进度产生不利影响。构件预拼时，由于厂外施工，预留的焊接坡口会产生锈蚀，预拼时打底焊接和预拼后重新焊接的两次施焊，对厚板高强钢接头焊接质量有影响，容易产生横向裂纹。焊接结构最忌讳裂纹，这样加大了制造及检测难度。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有海洋石油钻井架制造工法所存在的不足而提供一种新的海洋石油钻井架制造工法。 
本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现： 
海洋石油钻井架制造工法，其特征在于，构件制作时，除有2个方向连接角度的法兰端板、连接船体的大底板、连接天车梁的顶板、导轨调整所需的小法兰板在预拼装前预留焊接活口，其它法兰接头全部100％焊接，不预留活口；预拼装时，对预留活口厂外采用马板定位，不在接头上打底焊，预拼后全部进车间清理焊接，减少焊接横向裂纹的发生。 
本发明与现有技术相比，具有如下优点： 
1、提高功效、节能环保：工法改进后，预留坡口接头活口数量由350个减少到150个。减少预拼时接头调整和加焊工作量，缩短预拼装周期1/5(由75天缩短到60天)，减少场地占用时间，省去预拼外场地焊接(外场焊接受气象条件制约)，同时减少70％的车间二次焊接工作量(预拼打底的部分焊缝在车间焊接时要刨除)。 
2、减少用工(减少焊接人工100工，减少二次焊接前的除锈打磨清理及焊接报验人工200工)，同时减少生产耗材及电气用量，节约能源成本，省去外场的焊接防护装置搭设。 
具体实施方式
以下结合具体实施方式来详细说明本发明。 
海洋石油钻井架，主体结构为塔式支撑结构。以800吨双塔井架为例，整个塔架：底部18.3x24.4米，顶部6.1x18.3米，高度61米。 
设备钢构按重要程度分为主构件(P件)、次构件(S件)、杂构件(M件)，按承重类型分为主结构、辅结构。 
主结构包括：主腿、横梁、支撑、设备梁天车架、导轨、导轨支撑等。主构件主要由H型钢、焊接BH钢、焊接BOX梁、焊接角钢、焊接槽钢、各种板厚钢板等组成。使用的钢板材料最厚为120mm，材料最高等级为Q390E-Z25。 
辅结构包括：各类管线支架、电气支架、格栅、平台、栏杆、爬梯笼、垫片、风墙架、风墙瓦板等。 
构件安装连接形式：螺栓+法兰端板+连接角钢连接。 
除导轨、玻璃纤维格栅、风墙瓦板外，所有构件均要求在发运前做热镀锌处理。 
井架设备钢构一般在远洋船舶和钻井平台上安装作业，设备工况恶劣，因而在制造各方面的要求极高，全部构件要100％工厂预拼验收合格，且预拼的精度要求要高于其他结构。 
(1)井架设备钢构的工厂预拼要求 
井架设备钢构的制造要求在工厂进行4个平面拼装和2个立面拼装，主结构和辅结构的全部构件100％配装。 
4个平面拼装分别是：司钻侧，司钻对侧，绞车侧，绞车对侧。 
2个立面拼装分别是：二层台，天车梁。 
在预拼装过程中，所有预拼装、检验以井眼中心为拼装与测量基准。 
(2)井架设备钢构的工厂制造预拼验收精度 
主腿的直线度/平面度 
任何1米允许的直线度不超过1mm。 
Figure BDA0000119394410000031
尺寸最大允许公差 
对于关键宽度尺寸 
  尺寸最大允许值   长度范围   备注
  ±2mm   长度＜5m  
  ±3mm   5≤长度＜10m  
  ±4mm   长度≥10m  
对于关键对角线尺寸 
  尺寸最大允许值  长度范围   备注
  ±4mm  长度＜5m  
  ±6mm  5m≤长度＜10m  
  ±8mm  长度≥10m  
底板与顶板的平面度允许公差：最大允许平面度为±2mm。 
导轨及导轨支撑：导轨支撑的倾斜角度：允许公差±1°。 
导轨支撑上连接导轨的同侧连接板的平面度与垂直度：跨距尺寸＝图纸尺寸±5mm；两端连接板的垂直度公差±1mm。在单个连接板的范围内，平面度与垂直度的允许公差为±1.5mm。 
主腿的直线度/平面度：任何1米允许的直线度不超过1mm。 
Figure BDA0000119394410000032
Figure BDA0000119394410000041
导轨之间连接端面的接触面积应该达到90％，未接触处的最大间隙不能超过0.5mm。 
相邻导轨工作面之间的错边量最大不能超过1.6mm。 
导轨与导轨支撑连接板之间的接触面积应该达到70％。 
导轨的尺寸：以井眼中心线为基准，检查导轨的中心线与井眼中心的偏差，偏差允许量为图纸要求加垫片的最大量的一半；检查导轨的宽度尺寸，在未加垫片的情况下，宽度尺寸绝对不能小于导轨的理论宽度尺寸；检查导轨的高度尺寸，高度尺寸的允许公差是理论高度尺寸±10mm。 
立体预装基础的检查 
立装的工艺基础支座必须处于水平位置，水平度为2mm，宽度、长度尺寸公差应控制在理论尺寸±1mm，对角线公差应控制在理论尺寸±3mm。 
立装主体尺寸的检查。 
顶板的平面度允许公差：最大允许平面度为±2mm。 
相关辅件的安装检查 
本发明的海洋石油钻井架制造工法，其特征在于，构件制作时，除有2个方向连接角度的法兰端板、连接船体的大底板、连接天车梁的顶板、导轨调整所需的小法兰板在预拼装前预留焊接活口，其它法兰接头全部100％焊接，不预留活口；预拼装时，对预留活口厂外采用马板定位，不在接头上打底焊，预拼后全部进车间清理焊接，减少焊接横向裂纹的发生。 
本发明通过制作工法分析，减少预拼前焊接接头活口预留，以达到缩短工厂预拼进度，有效防止二次焊接横向裂纹的产生，加快交货进度，同时提高安装现场的安装精度。 
车间内小单元试拼装，确定单构件的制造公差。 
制作工艺技术控制 
焊接技术 
合理进行焊接收缩量的预留，采取优化的焊接及预热反变形工艺，减小焊接变形，使焊接后法兰端板平整度和角度满足预拼精度要求。 
合理进行焊接收缩量的预留，使焊接后的构件长度尺寸满足精度控制 要求。 
单构件验收公差内控 
合理收紧加工过程中的允许尺寸公差，包括本体、孔眼和零件板角度的控制。 
加强质量检查控制 
加大车间制作的检验力度。 
设立过程环节的报验控制程序。 
设置过程停止点。 
优化焊接活口工艺设置 
在满足预装调整要求下，减少预拼前预留的二次焊接活口 
预拼过程跟踪，检查活口设置工艺效果，及时调整反馈。 
预拼后的二次焊接工艺控制。 
通过二次焊接工艺控制，提高焊缝合格率，预控变形，避免横向裂纹的发生。 
预拼装时，对预留活口厂外采用马板定位，不在接头上打底焊，预拼后全部进车间清理焊接，有效防止焊接横向裂纹的发生。 
焊前增设坡口清理准备的报验停止点。 
采取优化的焊接及预热反变形工艺。 
对超厚板，预热采用电加热，焊接过程采用红外线测温仪控制温度。 

Claims (1)

1.海洋石油钻井架制造工法，其特征在于，构件制作时，除有2个方向连接角度的法兰端板、连接船体的大底板、连接天车梁的顶板、导轨调整所需的小法兰板在预拼装前预留焊接活口，其它法兰接头全部100％焊接，不预留活口；预拼装时，对预留活口厂外采用马板定位，不在接头上打底焊，预拼后全部进车间清理焊接，减少焊接横向裂纹的发生。
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