CN104759770B

CN104759770B - 一种自升式钻井平台桩腿的制作方法

Info

Publication number: CN104759770B
Application number: CN201410530026.7A
Authority: CN
Inventors: 沈鹏鹏; 吴正峰; 季秋兵
Original assignee: Nantong Zhenhua Heavy Equipment Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nantong Zhenhua Heavy Equipment Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2034-10-10
Also published as: CN104759770A

Abstract

本发明涉及一种自升式钻进平台桩腿的制作方法，包括步骤：底部两根主弦管定位；水平撑管吊装；顶部主弦管吊装；内水平撑管装配；水平撑管焊接；内水平撑管焊接；斜撑管装焊；斜撑管与主弦管相贯焊缝烧焊；分段预拼、大合拢导向安装。本发明的优点是：在桩腿焊接过程中，通过主弦管外侧和下侧齿顶处的约束，再配合合理的焊接顺序，使桩腿成型胎架底部两侧的主弦管向桩腿三角形形心方向均匀收缩。通过定向引导焊接收缩以及选择合理的焊接顺序来保证桩腿建造成型后的尺寸精度。对胎架以及地基的要求相对而言较底，能够有效的降低成本。

Description

一种自升式钻井平台桩腿的制作方法

技术领域

本发明涉及一种300英尺自升式钻井平台桩腿的制作方法。

背景技术

300英尺自升式钻井平台由主船体、生活区、悬臂梁、桩腿、抬升锁紧机构以及井架等几部分组成。其中桩腿结构为倒K型桁架式结构，全长124146mm。桩腿建造成型后需满足三角尺寸9906±6mm，角度60°±0.25°，平面度≤3.5mm/6m，拱度≤2.25mm/6m，整根桩腿有798道6GR全熔透焊缝。

桩腿因其建造精度要求高、焊接工作量大及焊接质量要求高，被世界公认为自升式钻井平台最难建造的结构之一，其建造问题国内始终没有很好的解决。

目前国内外建造桩腿的主流方案是通过刚性固定桩腿三根主弦管来控制桩腿的焊接变形，但桩腿结构焊后内应力较大，在后续桩腿分段吊装转运过程中内应力重新分布，容易产生变形，而且此方案对桩腿建造胎架及地基要求较高，投入较大。

发明内容

本发明目的是提供一种300英尺自升式钻进平台桩腿的建造方法，以解决现有技术存在的桩腿建造精度难以保证、桩腿建造胎架及地基要求较高，投入较大的问题。

本发明的技术方案是：将124146mm长的桩腿整体建造，分成四段焊接，段与段之间不焊。桩腿主弦管定位时利用桩腿成型胎架刚性固定顶部主弦管，底部左侧、右侧两根主弦管角度定位时加放10′反变形。焊前去除施加在底部左侧、右侧两根主弦管上影响焊接收缩的约束，并在齿顶处安装调整支座贴紧齿顶。焊接时遵循采用跳焊法先同时焊接奇数截面，再同时焊接偶数截面，同一截面上相同类型的6个焊口同时施焊的原则，依次焊接水平撑管与主弦管相贯焊缝，内水平撑管与水平撑管相贯焊缝，一次斜撑管与水平撑管相贯焊缝，二次斜撑管与水平撑管相贯焊缝，一次、二次斜撑管与主弦管相贯焊缝。二次斜撑管与水平撑管相贯焊缝焊后，需打磨去除一次、二次斜撑管与主弦管定位焊缝，调整三根主弦管端部同面度及一次、二次斜撑管与主弦管装配间隙，然后再焊一次、二次斜撑管与主弦管相贯焊缝。桩腿相邻两分段建造成型后在桩腿成型胎架上进行预拼，保证合拢口齿距、拱度及平面度，安装大合拢导向工装。桩腿分段附属件安装结束后转运至外场进行后续合拢工作。

本发明的优点是：能够有效减少桩腿结构焊接变形及内应力，保证桩腿结构建造精度，提高了生产效率，且对胎架以及地基的要求相对而言较底，能够有效的降低生产成本。

附图说明

图1是本发明底部两根主弦管定位的立体结构示意图。

图2是图1的端面视图。

图3是图2中A处（主弦管定位装置5）的放大图。

图4是图3中B处的放大图。

图5是本发明水平撑管吊装后的结构示意图。

图6是图5中水平撑管与半圆管装配间隙的结构示意图。

图7是顶部主弦管吊装后的结构示意图。

图8是本发明内水平撑管装配后的结构示意图。

图9是图8中内水平撑管与水平撑管装配后的平面结构示意图。

图10是本发明水平撑管焊接时的结构示意图。

图11是图10的端面视图。

图12是图10中一处水平撑管与主弦管的焊接过程示意图。

图13是图11中C处（增加工艺撑的主弦管定位装置）的放大图。

图14是本发明内水平撑管焊接时的结构示意图。

图15是图14中D处（主弦管定位装置）的放大图。

图16是图14中内水平撑管与水平撑管的焊接过程示意图。

图17是本发明一次斜撑管装焊的结构示意图。

图18是图17中一次斜撑管与水平撑管的焊接过程示意图。

图19是图17的侧面结构示意图。

图20是图19中E处的放大图。

图21是图19中F处的放大图。

图22是图19的左视图。

图23是本发明二次斜撑管装焊的结构示意图。

图24是图23中一、二次斜撑管与水平撑管的焊接过程示意图。

图25是图23的侧面结构示意图。

图26是图25中G处的放大图。

图27是图25中H处的放大图。

图28是图25的左视图。

图29是图28中I处的放大图。

图30是图23中一、二次斜撑管与主弦管相贯焊缝烧焊过程示意图。

图31是本发明分段预拼、大合拢导向安装的立体结构示意图。

图32是图31的侧面结构示意图。

图33是图31中J处的放大图。

图34是图32中 K处的放大图。

图35是图32的左视图。

图36是图31中桩腿大合拢导向工装的工作过程示意。

图37是本发明制成的一节桩腿的立体结构示意图。

图38－图41是本发明水平撑管的焊接顺序示意图。

图42－图45是本发明内水平撑管的焊接顺序示意图。

图46－图49是本发明一次斜撑管与水平撑管焊缝的焊接顺序示意图。

图50－图53是本发明二次斜撑管与水平撑管焊缝的焊接顺序示意图。

图54－图57是本发明一次斜撑管、二次斜撑管与主弦管焊缝的焊接顺序示意图。

具体实施方式

参见图1～图57，本发明的具体工艺流程如下：

1. 底部两根主弦管定位：

1）底部两根主弦管1吊装；主弦管1由中部的齿条板11及其两侧焊接的两个半圆（或略小于半圆）的半圆管12组成；

2）以地样线为基准调整底部两根主弦管1相对位置及其齿条板角度、平面度、拱度等尺寸；

3）调整结束将主弦管1与胎架固定牢固。

所述的胎架包括基础胎架2，在基础胎架2的中部设有一排立柱3，其顶端设有用于安装固定顶端的主弦管1的固定头（凹槽）31，在一排立柱3上部装有操作台6。在立柱3上部与基础胎架2的两端之间连接有拉绳和锁紧器4。在基础胎架2的两端装有主弦管定位装置5主弦管定位装置5包括底座51和锁盖52，两者一端相互铰接。主弦管1调整到位后使用贴板53、54固定主弦管1；齿顶12与调整垫板14间再垫一块不锈钢板13，不锈钢板13上下表面涂黄油；主弦管调整到位后，调整垫板14与齿顶12贴合定位焊固定。

水平撑管 7 的吊装：

1）将上部的工艺平台6支撑安装到位；

2）以半圆管12表面的对合线以及地样线为基准，吊装底部水平撑管7，调整到位后定位焊；

3）吊装两侧水平撑管7（人字形），暂不定位。

顶部主弦管 1 吊装：

1）顶部主弦管1吊装；

2）以地样线为基准调整顶部主弦管1，保证三根主弦管1的相对位置端部同面度及其顶部主弦管平面度、拱度等尺寸；

3）调整结束将顶部主弦管1与胎架的立柱3顶端的固定头31固定牢固；

4）两侧水平撑管7调整到位、定位焊。

4. 内水平撑管 9 的装配：

1）内水平撑管9吊装；

2）调整内水平撑管9相对位置，保证端部装配间隙满足焊接全熔透焊缝要求，然后点焊固定。

在进行内水平撑管9的装配前，在人字形的两根水平撑管7的中下部装有卡套8，用于安装中间平台15（参见图7－图11）；并在桩腿自由端增加工艺撑10（参见图8）。

水平撑管 7 的焊接：

1）水平撑管7烧焊：按照一定顺序将各水平撑管7与各主弦管1烧焊。在桩腿自由端内侧增加由三脚架17支撑的工艺撑16；

2）焊后热处理；

3）焊接冷却后72小时NDT检测。

内水平撑管 9 的焊接：

1）内水平撑管9的焊接：在每一层的三根水平撑管7的中部之间各焊接一根内水平撑管9；

2）焊接冷却后72小时NDT检测。

一次斜撑管 18 装焊：

1）一次斜撑管18预装，端部口型修割；

2）待水平撑管探伤检验合格后，一次斜撑管18定位；

3）烧焊一次斜撑管18与水平撑管7相贯焊缝，与主弦管1相贯焊缝暂不焊；

4）焊接冷却后72小时NDT检测。

二次斜撑管 19 的装焊：

1）二次斜撑管19预装，端部口型修割；

2）待一次斜撑管18探伤检验合格后，二次斜撑管19定位；

3）烧焊二次斜撑管19与水平撑管相贯焊缝，与主弦管1相贯焊缝暂不焊；

4）焊接冷却72小时后NDT检测。

斜撑管与主弦管相贯焊缝烧焊：

1）打磨去除一次、二次斜撑管与主弦管1定位焊缝；

2）微调一次、二次斜撑管与主弦管1装配间隙；

3）调整三根主弦管1上端同面度，合格后在三根主弦管1的上端和下端增加限位工装；

4）一次、二次斜撑管与主弦管1相贯焊缝烧焊；

5）焊接冷却72小时后NDT检测。

分段预拼、大合拢导向安装：

1）桩腿分段制作结束后，相邻两分段在立体成形胎架上预拼；

2）预拼调整好后安装大合拢导向工装。

参见图38～图41，所述的步骤5中水平撑管7的焊接顺序如下：

（1）先同时烧焊A、C、E、G、I截面上①、②、③、④、⑤、⑥处的6道焊缝；

（2）再同时烧焊B、D、F、H截面上①、②、③、④、⑤、⑥处的6道焊缝；

注：每个截面6道焊口划分三个工位（如下图所示：①②、③④、⑤⑥三个工位），每个工位2道焊口布置两名焊工，这两名焊工以水平撑管为界对称站位，交替烧焊这两道焊口。

参见图42～图45，所述的步骤6中内水平撑管9的焊接顺序如下：

注：每个截面6道焊口划分三个工位（如下图所示：①②、③④、⑤⑥三个工位），每个工位布置2名焊工，这2名焊工以水平撑管为界对称站位，交替烧焊这两道焊口。

参见图46～图49，所述的步骤7中一次斜撑管18与水平撑管7焊缝焊接顺序如下：

（1）所有截面上的一次斜撑管定位焊；

（2）同时烧焊B、D、F、H截面上①、②、③处的3道焊缝；

（3）同时烧焊C、E、G、I截面上①、②、③处的3道焊缝；

注：1）每个截面3道焊口，每个焊口布置1名焊工；

2）所有截面上④、⑤、⑥处焊缝暂不焊。

参见图50～图53，所述的步骤8中二次斜撑管19与水平撑管7焊缝焊接顺序如下：

（1）所有截面上的二次斜撑管19定位焊；

（2）同时烧焊B、D、F、H截面上①、②、③处的3道焊缝；

（3）同时烧焊C、E、G、I截面上①、②、③处的3道焊缝；

注：1）每个截面3道焊口，每个焊口布置1名焊工；

2）所有截面上④、⑤、⑥处焊缝暂不焊。

参见图54～图57，所述的步骤9中一次斜撑管18、二次斜撑管19与主弦管1焊缝焊接顺序如下：

（1）先同时烧焊B、D、F、H截面上①、②、③、④、⑤、⑥处的6道焊缝；

（2）再同时烧焊A、C、E、G截面上①、②、③、④、⑤、⑥处的6道焊缝；

Claims

1.一种自升式钻井平台桩腿的制作方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

1）底部两根主弦管定位：将底部两根主弦管吊装固定在胎架上；

2）水平撑管吊装：以半圆管表面的对合线以及地样线为基准，吊装底部水平撑管（7），调整到位后定位焊；吊装两侧水平撑管，暂不定位；

3）顶部主弦管吊装：将顶部主弦管（1）吊装到胎架中部支撑（3）的顶端，调整后固定，并将两侧水平撑管（7）调整到位、定位焊，三根水平撑管（7）形成三角形；

4）内水平撑管装配：在三角形的三根水平撑管的中部之间吊装三根内水平撑管（9），点焊固定；

5）水平撑管焊接：按照一定顺序将各水平撑管与各主弦管烧焊；

6）内水平撑管焊接：将点焊固定的内水平撑管（9）与水平撑管（7）之间焊接；

7）斜撑管装焊：对于两侧的水平撑管，位于相同一侧的一根水平撑管（7）的中部与相邻的一根水平撑管（7）的两端之间分别焊接两根斜撑管；

8）斜撑管与主弦管相贯焊缝烧焊；

9）分段预拼、大合拢导向安装：桩腿分段制作结束后，相邻两分段对接；

所述的步骤7）中斜撑管装焊的流程分为一次斜撑管装焊和二次斜撑管装焊，在相同侧面的一根水平撑管的中间与相邻的一根水平撑管的两端之间连接的两根斜撑管分别是一、二次斜撑管：

（1）一次斜撑管与水平撑管焊缝焊接顺序如下：

（a）所有截面上的一次斜撑管定位焊；

（b）同时烧焊奇数层面上一次斜撑管与水平撑管的中间的3道焊缝；

（c）同时烧焊其余层面上一次斜撑管与水平撑管的中间的3道焊缝；

（2）二次斜撑管与水平撑管焊缝焊接顺序如下：

（a）二次斜撑管预装，端部口型修割；

（b）待一次斜撑管探伤检验合格后，二次斜撑管定位；

（c）烧焊二次斜撑管与水平撑管相贯焊缝，与主弦管相贯焊缝暂不焊；

（d）焊接冷却72小时后NDT检测。

2.根据权利要求1所述的自升式钻井平台桩腿的制作方法，其特征在于：所述的步骤4），调整内水平撑管相对位置，保证端部装配间隙满足焊接全熔透焊缝要求，然后点焊固定。

3.根据权利要求1所述的自升式钻井平台桩腿的制作方法，其特征在于：所述的步骤5）中水平撑管焊接顺序如下：

（1）先同时烧焊奇数层的三根水平撑管（7）两端与主弦管之间的6道焊缝；

（2）再同时烧焊其余偶数层的三根水平撑管（7）两端与主弦管之间的6道焊缝。

4.根据权利要求1所述的自升式钻井平台桩腿的制作方法，其特征在于：所述的步骤6）中内水平撑管的焊接顺序如下：

（1）先同时烧焊奇数层的三根内水平撑管（9）两端与水平撑管（7）的中部之间的6道焊缝；

（2）再同时烧焊其余偶数层的三根内水平撑管（9）两端与水平撑管（7）的中部之间的6道焊缝。

5.根据权利要求1所述的自升式钻井平台桩腿的制作方法，其特征在于：所述的步骤8）中斜撑管与主弦管相贯焊缝烧焊的方法：

（1）打磨去除一次、二次斜撑管与主弦管定位焊缝；

（2）微调一次、二次斜撑管与主弦管装配间隙；

（3）调整三根主弦管上端同面度，合格后在三根主弦管的上端和下端增加限位工装；

（4）一次、二次斜撑管与主弦管相贯焊缝烧焊；

（5）焊接冷却72小时后NDT检测。

6.根据权利要求1所述的自升式钻井平台桩腿的制作方法，其特征在于：

所述的步骤8）中分段预拼、大合拢导向安装的方法：

（1）桩腿分段制作结束后，相邻两分段在立体成形胎架上预拼；

（2）预拼调整好后安装大合拢导向工装，安装在主弦管内侧。

7.根据权利要求6所述的自升式钻井平台桩腿的制作方法，其特征在于：所述的大合拢导向工装包括内导向块（22）和外导向块（21）组成，每一该内导向块（22）的底端与一节桩腿的一个主弦管内侧连接，该内导向块（22）顶端设有斜面；该外导向块（21）为L形，其底端与另一节桩腿的一个主弦管内侧连接，在其L形的内侧设有与内导向块（22）顶端的斜面对应的斜面，内导向块（22）和外导向块（21）的斜面在合拢时具有导向的作用。