CN105057857B - 海洋平台桩腿组装焊接的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产速度快、产品合格率高的海洋平台桩腿组装焊接的工艺方法，一根桩腿组件由一件齿条及两件半圆管构成，组装前应对齿条与半圆管进行认真的来货检验，利用工装安装半圆管和齿条，然后利用翻转装置翻转齿条，将组装检查合格的桩腿吊放在电加热炉台车上，然后进炉加热，温度150‑200℃，炉膛内温度应保持均匀，将加热后的桩腿放在地上，先使两条焊缝处于水平状态，用手工焊条进行打底焊接，四名焊工从桩腿中间开始，两侧同时对称焊接，完成后翻转桩腿，继续焊接，焊缝打底1‑2层后，将桩腿吊到埋弧焊生产线的滚轮架上后正式焊接，将焊接完成的桩腿送入热处理炉中，加热温度200‑280℃并保温2‑3小时，出炉。

Description

海洋平台桩腿组装焊接的工艺方法

技术领域

本发明涉及到一种海洋平台桩腿组装焊接的工艺方法。

背景技术

升降式海洋平台桩腿通常由齿条及半圆管组成，材料为ASTM A517/A514或等同的超高强度调质钢，焊接难度比较大，同时对精度也有较高的要求。目前采用的一些工艺方法均存在一定的问题。如焊接变形大；组装困难，效率低；焊接合格率低，返修率高；焊接效率低等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种生产速度快、产品合格率高的海洋平台桩腿组装焊接的工艺方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种海洋平台桩腿组装焊接的工艺方法，

a组装前的准备工作

一根桩腿组件由一件齿条及两件半圆管构成，组装前应对齿条与半圆管进行认真的来货检验，以确保流入下道工序的是合格产品，将齿条平放在地面上，通过打磨方式完全去除干净朝上一面待焊接区域表面，表面打磨光亮，半圆管端部内表面进行除锈处理，通过电加热片进行局部加热，待温度符合要求后，装焊钢衬垫，焊接完后立即用电加热片进行焊后热处理并保温，焊缝经无损检测合格后，对纵向焊缝坡口及附近30mm区域进行打磨除锈，表面打磨光亮；

b桩腿组装

将一打磨好的齿条平放在组装支座上，用样板划出端部定位线；按照上面定位线，将一根半圆管平放在齿条上，在齿条齿根处放置若干套工装，工装包括压在海洋平台桩腿上的U形夹具，U形夹具的两端分别开设有通孔，通孔内分别设置有销轴，U形夹具的弧形段内侧均布有至少三个楔块，U形夹具的弧形段外侧设置有压紧装置，压紧装置包括两相互平行的挡块及连接两挡块的横块，横块位于U形夹具的那侧设置有若干个卡槽，U形夹具卡入卡槽中，其中一个挡块和其中一个楔块之间设置有千斤顶，所述U形夹具的弧形段内侧均布有至少三个导向槽，楔块对应的卡入导向槽中且能沿导向槽滑动，所述导向槽内分别设置有一对方向相反的楔块，利用工装对半圆管进行位置调整并锁紧，然后将齿条插入翻转装置中，翻转装置包括一对转盘，两转盘同轴，转盘分别由圆形撑板和围绕在圆形撑板的筒状撑圈组成，撑板上分别设置有与海洋平台桩腿的齿条的端部相当的矩形孔和一对通孔，撑板位于通孔的两侧分别设置有一对夹持海洋平台桩腿的齿条齿上的夹板，夹板通过螺栓和螺母固定在撑板上，通过翻转装置，使得已装半圆管的一面朝下后将齿条重新放置在组装支座上，对待焊接区域表面进行打磨处理，并安装另外一根半圆管；

c焊前预热

将组装检查合格的桩腿吊放在电加热炉台车上，然后进炉加热，温度150-200℃，炉膛内温度应保持均匀；

d桩腿焊接

将加热后的桩腿放在地上，先使两条焊缝处于水平状态，用拉线方式测量桩腿齿条平面度及半圆管横向位置，测量合格后，用手工焊条进行打底焊接，四名焊工从桩腿中间开始，两侧同时对称焊接，完成后翻转桩腿，使另外两条焊缝处于水平状态，四名焊工从桩腿中间开始，两侧同时对称焊接，焊缝打底1-2层后，拆除工装，将桩腿吊到埋弧焊生产线的滚轮架上，滚轮架可方便地对桩腿进行翻转操作，埋弧焊生产线布置悬臂式焊接装置两台，呈对称布置，齿轮齿条驱动，焊接装置的悬臂有升降、横移功能，同时配备有焊剂自动回收装置、自动送丝装置、红外定位，在初始定位后，启动焊接装置，即可开始桩腿自动焊，两侧焊缝保持同步，焊接2层后，翻转桩腿，焊接另外两条焊缝，如此循环直到焊接完成；

e焊后热处理

将焊接完成的桩腿送入热处理炉中，加热温度200-280℃并保温2-3小时，出炉后自然冷却到室温，72小时后进行焊缝无损检测及精度测量。

本发明的有益效果是：运用本工艺方法及配套的设备工装进行桩腿组装及焊接，将大大降低施工难度、提高施工效率，有利于实现作业标准化、自动化，从而确保桩腿焊接质量、尺寸精度完全可控。

1.本工艺方法实现了桩腿完全自由状态下组装及焊接，整个过程，无外力对桩腿强制约束，配合对称焊接工艺，桩腿内焊接应力小，避免了焊缝裂纹倾向及变形风险。

2.本工艺方法通过一些特制工装，实现了桩腿所有焊缝在水平位置焊接，极大地降低了焊接难度，提高了焊接效率及焊接质量。

3.本工艺方法中使用的工装，具有重量轻、操作快速、结构简单的特点，更重要的是不但可以将半圆管牢固地定位在齿条上，而且组装时两根半圆管互不影响。这样，上下半圆管可基本实现平放到位即完成组装的目的，大大减轻了组装难度及工作量，单人即可完成组装。

4.本工艺方法中采用的组装支座，具有稳定性好、结构简单、实用广泛的特点，可用于焊前组装、焊前测量、焊后精度测量等。

5.本工艺方法中采用的翻转装置，拆装方便、操作简单、安全可靠，对桩腿翻转操作时，既可单独使用，也可同特制滚轮架配合使用，可用于桩腿组装、焊接、检测等。

6.本工艺中使用的内置式补偿电加热器，放置于半圆管内部，具有温度自动控制；加热效果好、能量消耗少；对焊接施工无任何妨碍；重量轻；操作简单、安全等特点。

7.本工艺中使用的自动焊接生产线，为悬臂式结构、对称布置，相对的两台焊机在焊接过程中，独立运行，互不影响，焊接自动化程度高，单人即可操作。

8.本工艺中使用的桩腿加热炉，可有效避免加热变形，同时进炉吊放时非常方便，桩腿容易一次搁放到位。

9.本工艺中使用的特制滚轮架，具有防窜动、横向位置调整、水平调整、线遥控等功能，非常利于桩腿在自动焊接生产线上的初始定位。

附图说明

图1是本发明海洋平台桩腿组装焊接的工艺方法中桩腿的结构图；

图2是本发明海洋平台桩腿组装焊接的工艺方法中桩腿组装图；

图3是本发明海洋平台桩腿组装焊接的工艺方法中的工装结构图；

图4是图3局部侧视图；

图5是本发明海洋平台桩腿组装焊接的工艺方法中的翻转装置结构图；

图6是图5局部侧视图。

图中：1、U形夹具，2、销轴，3、楔块，4、挡块，5、横块，6、卡槽，7、螺旋千斤顶，8、导向槽，9、半圆管，10、齿条，11组装支座，12、底座，13、滚轮，14、撑板，15、撑圈，16、夹板，17、螺栓，18、螺母，19、减轻孔，20、限位凸起。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。

本发明所述的海洋平台桩腿组装焊接的工艺方法，

a组装前的准备工作

如图1所示，一根桩腿组件由一件齿条10及两件半圆管9构成，组装前应对齿条10与半圆管9进行认真的来货检验，以确保流入下道工序的是合格产品，将齿条10平放在地面上，通过打磨方式完全去除干净朝上一面待焊接区域表面，表面打磨光亮，半圆管9端部内表面进行除锈处理，通过电加热片进行局部加热，待温度符合要求后，装焊钢衬垫，焊接完后立即用电加热片进行焊后热处理并保温，焊缝经无损检测合格后，对纵向焊缝坡口及附近30mm区域进行打磨除锈，表面打磨光亮；

b桩腿组装

将一打磨好的齿条10平放在组装支座11上，用样板划出端部定位线；按照上面定位线，将一根半圆管9平放在齿条10上，在齿条10齿根处放置若干套工装，如图3、图4所示，工装包括压在海洋平台桩腿上的U形夹具1，U形夹具1的两端分别开设有通孔，通孔内分别设置有销轴2，U形夹具1的弧形段内侧均布有至少三个楔块3，U形夹具1的弧形段外侧设置有压紧装置，压紧装置包括两相互平行的挡块4及连接两挡块的横块5，横块5位于U形夹具1的那侧设置有若干个卡槽6，U形夹具1卡入卡槽6中，其中一个挡块5和其中一个楔块3之间设置有螺旋千斤顶7。

为了保证楔块3在移动时不会跑偏，所述U形夹具1的弧形段内侧均布有至少三个导向槽8，楔块3对应的卡入导向槽8中且能沿导向槽8滑动。

为了进一步提高所述工装对海洋平台桩腿的加紧程度，所述导向槽8内分别设置有一对方向相反的楔块3。

工装具体的使用方法是，将U形夹具1放到海洋平台桩腿的半圆管9上，然后U形夹具1的两端穿过海洋平台桩腿的齿条10后，在两通孔内插入销轴2，销轴2与齿条10侧面相抵从而将海洋平台桩腿包住，在U形夹具1的导向槽8中分别卡入楔块3，然后将压紧装置放到半圆管9上，将U形夹具1的弧形段底部插入压紧装置的横块5的一个卡槽6中，然后利用螺旋千斤顶7，螺旋千斤顶7的一端与楔块3相抵，另一端与对应的挡块4内侧相抵，之后螺旋千斤顶7工作，强行将楔块3卡紧U形夹具1，使得半圆管9与齿条10抱紧，按此步骤将其余的楔块3也卡紧，这样能很好的保证半圆管9和齿条10在焊接的时候不会发生偏差，满足工艺要求。利用工装对半圆管9进行位置调整并锁紧，然后将齿条10插入翻转装置中，如图5、图6所示，翻转装置包括一对转盘，两转盘同轴，转盘分别由圆形撑板14和围绕在圆形撑板14的筒状撑圈15组成，撑板14上分别设置有与海洋平台桩腿的齿条10的端部相当的矩形孔和一对通孔，撑板14位于通孔的两侧分别设置有一对夹持海洋平台桩腿的齿条10齿上的夹板16，夹板16通过螺栓17和螺母18固定在撑板14上。

所述撑板14上分别设置有一圈减轻孔19。减轻孔19既可以减轻撑板14的重量，同时还可以作为吊装孔使用，十分方便。

所述其中一个撑圈15外表面设置有限位凸起20，这样在翻转海洋平台桩腿至适当位置，限位凸起20与滚轮13接触，可防止海洋平台桩腿在焊接时晃动。所述夹板16为V形，当两夹板16固定在撑板14上时，夹板16的其中两段成八字形且与海洋平台桩腿的齿条10齿形相当，能很好的起到夹持作用，当齿条10的端部伸入撑板14的矩形孔中后，在撑板14的作用下，海洋平台桩腿就能翻转了，实际操作的时候，底座12放在升降平台上，撑圈15与铰接在底座12上的滚轮13接触，在需要翻转桩腿时，先上升升降平台，即抬高翻转装置，使得桩腿有翻转的空间后再对桩腿进行翻转，使得已装半圆管9的一面朝下后降低升降平台使得齿条10重新放置在组装支座11上，对待焊接区域表面进行打磨处理，并安装另外一根半圆管；

c焊前预热

将组装检查合格的桩腿吊放在电加热炉台车上，然后进炉加热，温度150-200℃，炉膛内温度应保持均匀；

d桩腿焊接

将加热后的桩腿放在地上，先使两条焊缝处于水平状态，用拉线方式测量桩腿齿条10平面度及半圆管9横向位置，测量合格后，用手工焊条进行打底焊接，四名焊工从桩腿中间开始，两侧同时对称焊接，完成后翻转桩腿，使另外两条焊缝处于水平状态，四名焊工从桩腿中间开始，两侧同时对称焊接，焊缝打底1-2层后，拆除U型夹具1，将桩腿吊到埋弧焊生产线的滚轮架上，滚轮架可方便地对桩腿进行翻转操作，埋弧焊生产线布置悬臂式焊接装置两台，呈对称布置，齿轮齿条驱动，焊接装置的悬臂有升降、横移功能，同时配备有焊剂自动回收装置、自动送丝装置、红外定位，在初始定位后，启动焊接装置，即可开始桩腿自动焊，两侧焊缝保持同步，焊接2层后，翻转桩腿，焊接另外两条焊缝，如此循环直到焊接完成；

e焊后热处理

将焊接完成的桩腿送入热处理炉中，加热温度200-280℃并保温2-3小时，出炉后自然冷却到室温，72小时后进行焊缝无损检测及精度测量。

Claims (1)

1.海洋平台桩腿组装焊接的工艺方法，其特征在于：

a组装前的准备工作

一根桩腿组件由一件齿条及两件半圆管构成，组装前应对齿条与半圆管进行认真的来货检验，以确保流入下道工序的是合格产品，将齿条平放在地面上，通过打磨方式完全去除干净朝上一面待焊接区域表面，表面打磨光亮，半圆管端部内表面进行除锈处理，通过电加热片进行局部加热，待温度符合要求后，装焊钢衬垫，焊接完后立即用电加热片进行焊后热处理并保温，焊缝经无损检测合格后，对纵向焊缝坡口及附近30mm区域进行打磨除锈，表面打磨光亮；

b桩腿组装

将一打磨好的齿条平放在组装支座上，用样板划出端部定位线；按照上面定位线，将一根半圆管平放在齿条上，在齿条齿根处放置若干套工装，工装包括压在海洋平台桩腿上的U形夹具，U形夹具的两端分别开设有通孔，通孔内分别设置有销轴，U形夹具的弧形段内侧均布有至少三个楔块，U形夹具的弧形段外侧设置有压紧装置，压紧装置包括两相互平行的挡块及连接两挡块的横块，横块位于U形夹具的那侧设置有若干个卡槽，U形夹具卡入卡槽中，其中一个挡块和其中一个楔块之间设置有千斤顶，所述U形夹具的弧形段内侧均布有至少三个导向槽，楔块对应的卡入导向槽中且能沿导向槽滑动，所述导向槽内分别设置有一对方向相反的楔块，利用工装对半圆管进行位置调整并锁紧，然后将齿条插入翻转装置中，翻转装置包括一对转盘，两转盘同轴，转盘分别由圆形撑板和围绕在圆形撑板的筒状撑圈组成，撑板上分别设置有与海洋平台桩腿的齿条的端部相当的矩形孔和一对通孔，撑板位于通孔的两侧分别设置有一对夹持海洋平台桩腿的齿条齿上的夹板，夹板通过螺栓和螺母固定在撑板上，通过翻转装置，使得已装半圆管的一面朝下后将齿条重新放置在组装支座上，对待焊接区域表面进行打磨处理，并安装另外一根半圆管；

c焊前预热

将组装检查合格的桩腿吊放在电加热炉台车上，然后进炉加热，温度150-200℃，炉膛内温度应保持均匀；

d桩腿焊接

将加热后的桩腿放在地上，先使两条焊缝处于水平状态，用拉线方式测量桩腿齿条平面度及半圆管横向位置，测量合格后，用手工焊条进行打底焊接，四名焊工从桩腿中间开始，两侧同时对称焊接，完成后翻转桩腿，使另外两条焊缝处于水平状态，四名焊工从桩腿中间开始，两侧同时对称焊接，焊缝打底1-2层后，拆除工装，将桩腿吊到埋弧焊生产线的滚轮架上，滚轮架可方便地对桩腿进行翻转操作，埋弧焊生产线布置悬臂式焊接装置两台，呈对称布置，齿轮齿条驱动，焊接装置的悬臂有升降、横移功能，同时配备有焊剂自动回收装置、自动送丝装置、红外定位，在初始定位后，启动焊接装置，即可开始桩腿自动焊，两侧焊缝保持同步，焊接2层后，翻转桩腿，焊接另外两条焊缝，如此循环直到焊接完成；

e焊后热处理

将焊接完成的桩腿送入热处理炉中，加热温度200-280℃并保温2-3小时，出炉后自然冷却到室温，72小时后进行焊缝无损检测及精度测量。