CN106808128A - 用于自升式平台冲桩管线制作的方法及工装胎架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于自升式平台冲桩管线制作的方法及工装胎架，所述方法包括步骤：将管道和轨道板分别限位设置于工装胎架上，将管道和轨道板焊接固定构成单根冲桩管线；使两根上述冲桩管线的轨道板相向设置并位于同一平面内，利用筋板连接两轨道板将两根冲桩管线连为整体，对两根冲桩管线构成的整体进行镀锌。本发明可以控制冲桩管线镀锌热输入以及后期合拢的变形，同时还可确保两冲桩管线的轨道板间距以及平面度能够符合潜水泵塔的滑移要求，有效提高冲桩管线的精度。

Description

用于自升式平台冲桩管线制作的方法及工装胎架

技术领域

本发明涉及海洋工程建造技术领域，特别涉及一种用于自升式平台冲桩管线制作的方法及工装胎架。

背景技术

近年来，伴随着海洋资源的不断开发，自升式钻井平台项目订单逐渐增多，各大企业对自升式钻井平台的建造技术逐渐受到重视，每一个区域的生产建造技术都势必对整个平台的质量有重大的影响。

冲桩管线及潜水泵塔作为自升式平台建造中的一项重要区域，如图1所示，冲桩管线1包括管道11和焊接于管道11外壁的轨道板12，管道11一般由多个管道分段对接形成。冲桩管线1制作完成后，以两个为一组，分别通过连接架3焊接固定于桩腿分段的水平管4上，两冲桩管线1的轨道板12相对，供潜水泵塔2升降滑动。在桩腿建造的过程中，随着桩腿分段的合拢，各桩腿分段上的冲桩管线随之合拢。桩腿建造完成，各桩腿分段上的冲桩管线组合形成完整的冲桩结构。

通常情况下，在冲桩管线预制及合拢过程，如未采用有效的方法进行精度的控制，在平台进行潜水泵的安装以及后期平台全程升降试验的阶段，容易使潜水泵塔与冲桩管线造成严重干涉，而此干涉不得不通过大范围的修改才能解决。造成此种结果的主要原因体现在以下几个方面：

1）针对此种冲桩管线结构，未制作专用的工装夹具进行管道的制作。

2）冲桩管线的管道与轨道板装配焊接时，由于结构的不对称性导致焊接热量输入不均，精度偏差较大。

3）单根冲桩管线镀锌时，由于镀锌热量的输入而加大变形，而镀锌后的管道不允许再火工校正，无法校正偏差。

4）冲桩管线在桩腿分段安装时，由于缺少安装基准或者管道自身的精度不足，导致在桩腿分段合拢时，合拢口处冲桩管线弯曲。

5）平台升降过程中，由于冲桩管线制作精度超差，致使潜水泵塔卡槽与轨道板碰撞摩擦严重，加大轨道板的变形，影响主船体升降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于自升式平台冲桩管线制作的方法及工装胎架，提高冲桩管线的精度，解决现有技术中冲桩管线精度控制不足导致容易与潜水泵塔干涉的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种用于自升式平台冲桩管线制作的方法，包括步骤：将管道和轨道板分别限位设置于工装胎架上，将管道和轨道板焊接固定构成单根冲桩管线；使两根上述冲桩管线的轨道板相向设置并位于同一平面内，利用筋板连接两轨道板将两根冲桩管线连为整体，对两根冲桩管线构成的整体进行镀锌。

优选地，沿冲桩管线的长度方向间隔设置多个筋板，各筋板的两端分别与两冲桩管线的轨道板相连接。

优选地，所述方法还包括：在镀锌后，将两根冲桩管线整体焊接至自升式平台的桩腿分段上。

优选地，将冲桩管线焊接至桩腿分段上时，以桩腿分段上齿条的特征点确定冲桩管线的安装基准。

优选地，在将管道和轨道板焊接固定的步骤中，将轨道板保持为竖直状态，对轨道板进行双面同时对称焊接，使轨道板与管道焊接固定。

优选地，将管道和轨道板焊接固定的步骤具体包括：将轨道板呈水平状态放置于工装胎架上，并对应于管道设置；对轨道板与管道进行定位焊接；将轨道板与管道一同旋转90度，使轨道板呈竖直状态；将轨道板限位固定保持为竖直状态，将轨道板与管道焊接固定。

优选地，所述方法还包括：将多个管道分段分别支撑于工装胎架上并在工装胎架上限位，将管道分段对接焊接而形成所述管道。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种用于自升式平台冲桩管线制作的工装胎架，其中，冲桩管线包括管道和设置于管道外壁的轨道板；所述工装胎架包括沿纵向间隔布置的多个支撑架；各支撑架包括横向间隔布置的两支柱、水平设置于两支柱之间的横梁，以及分别设置在横梁两端的两支撑结构；每一支撑结构均设有向上突出于横梁的第一支撑面和第二支撑面；所述第一支撑面与所述支柱、所述横梁之间形成能够支撑并限位所述管道的支撑空间；所述第二支撑面呈水平状态，对应于所述支撑空间设置，用于支撑所述轨道板；第二支撑面位于所述支撑空间的内侧；两组支撑结构之间具有间隔，两组支撑结构的第二支撑面在同一水平面上。

优选地，所述工装胎架还包括限位件；所述限位件安装于所述支柱上，并对应位于所述支撑空间的上方，以在所述轨道板呈竖直状态时限位固定所述轨道板。

优选地，所述限位件上设有面向所述支撑空间的限位槽，所述限位槽与所述轨道板适配。

优选地，所述第一支撑面为倾斜的平面，且在所述管道位于所述支撑空间内时，所述第一支撑面与所述管道相切。

优选地，所述第一支撑面为弧面。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：本发明的方法中，可通过工装胎架来控制管道和轨道板各自的精度以及两者相对位置的精度，使单根冲桩管线即具有较高的精度；再将两根冲桩管线连接成整体一同镀锌，不仅可以控制镀锌热输入以及后期合拢的变形，同时还可确保两冲桩管线的轨道板间距以及平面度能够符合潜水泵塔的滑移要求，有效避免冲桩管线后期与潜水泵塔的干涉问题。

附图说明

图1是自升式平台中冲桩管线与潜水泵塔的配合结构示意图。

图2是本发明方法优选实施例的流程示意图。

图3是自升式平台桩腿分段上齿条的特征点示意图。

图4是图3的左视图。

图5是本发明工装胎架优选实施例的结构示意图。

图6是本发明图5的俯视图。

图7是本发明工装胎架优选实施例中支撑架的结构示意图。

图8至图11是利用本发明工装胎架制作冲桩管线的过程示意图。

附图标记说明如下：1、冲桩管线；11、管道；12、轨道板；2、潜水泵塔；3、连接架；4、水平管；5、齿条；8、支撑架；81、支柱；82、横梁；83、支撑结构；831、第一支撑板；8311、第一支撑面；832、第二支撑板；8321、第二支撑面；84、限位件；841、限位槽；85、膨胀螺丝；86、支撑空间；9、筋板。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

参阅图2，本发明首先提供一种用于自升式平台冲桩管线制作的方法，包括步骤：

S10：将管道和轨道板分别限位设置于工装胎架上，将管道和轨道板焊接固定构成单根冲桩管线；

S20：使两根上述冲桩管线的轨道板相向设置并位于同一平面内，利用筋板连接两轨道板将两根冲桩管线连为整体，对两根冲桩管线构成的整体进行镀锌。

根据该方法，可通过工装胎架来控制管道和轨道板各自的精度以及两者相对位置的精度，使单根冲桩管线即具有较高的精度；再将两根冲桩管线连接成整体一同镀锌，不仅可以控制镀锌热输入以及后期合拢的变形，同时还可确保两冲桩管线的轨道板间距以及平面度能够符合潜水泵塔的滑移要求，有效避免冲桩管线后期与潜水泵塔的干涉问题。

在步骤S10中包括以下步骤：将多个管道分段分别支撑于工装胎架上并在工装胎架上限位，将管道分段对接焊接而形成管道。

该过程中，利用工装胎架可控制管道分段的直线度以及管道分段对接时长度方向的弯曲变形，保证最终形成的管道的精度，为冲桩管线整体精度控制提供基础。

管道成型后，管道仍限位于工装胎架上，再放置轨道板，将管道与轨道板焊接固定构成单根冲桩管线。

较优地，管道与轨道板焊接时，将轨道板保持为竖直状态，对轨道板进行双面同时对称焊接，使轨道板与管道焊接固定。利用双面对称焊接，可控制焊接引起的变形，控制轨道板与管道的安装精度。

管道与轨道板双面对称焊接的步骤具体可按下述过程进行：

S11：将轨道板呈水平状态放置于工装胎架上，并对应于管道设置；

S12：对轨道板与管道进行定位焊接；

S13：将轨道板与管道一同旋转90度，使轨道板呈竖直状态；

S14：将轨道板限位固定保持为竖直状态，将轨道板与管道焊接固定。

依据上述过程，轨道板可先由工装胎架控制水平度，并在水平状态下初步控制轨道板与管道的安装位置精度，在双面焊接固定时即可保证轨道板与管道的精度。

在步骤S20中，可设置多个筋板对两根冲桩管线进行连接，各筋板沿冲桩管线的长度方向间隔设置，筋板的两端分别与两冲桩管线的轨道板相连接。

在镀锌后，将两根冲桩管线整体焊接至自升式平台的桩腿分段上，保证桩腿分段上两冲桩管线的相对位置。

冲桩管线焊接至桩腿分段上后，可先移除两根冲桩管线之间除两端外的其他筋板。随着桩腿分段的合拢，在冲桩管线合拢后再移除剩下的筋板，以控制冲桩管线合拢时的弯曲变形。筋板连接冲桩管线的轨道板，后期移除时不会破坏管道上的镀锌层。

较优地，将冲桩管线焊接至桩腿分段上时，以桩腿分段上齿条的特征点确定冲桩管线的安装基准。

参阅图3，桩腿分段上水平管4在安装前需在齿条5上勘划基准线，并洋冲标记，图中L1和L2即为水平管4的两处安装位置的基准线，该基准线L1、L2与齿条5边缘的交点P1、P2即为齿条5的特征点。参阅图4，根据两齿条5相应的特征点P1可确定L1位置处水平管4的中点CP，在安装冲桩管线时，即可以该点CP为中心基准点。L2位置处水平管4上的基准点以此类推。水平管4在齿条5上的安装位置一定，因此该齿条5上的特征点位置也一定，由于齿条5的精度要求非常高，以齿条5的特征点确定冲桩管线的安装基准即可确保冲桩管线的安装精度以及后期合拢时的精度，解决合拢口处冲桩管线弯曲的现状。

再参阅图5至图11，本发明还提供一种用于自升式平台冲桩管线制作的工装胎架，通过该工装胎架，可以配合上述方法制作具有高精度的冲桩管线1。

该工装胎架主要由多个纵向间隔布置的支撑架8构成。其中，“纵向”与冲桩管线1的长度方向一致，相应地，下述的“横向”垂直于冲桩管线1长度方向。以图6的视图方向来看，图6中左右方向即为“纵向”，上下方向为“横向”。

支撑架8的间隔可依构成冲桩管线1管道11的各管道分段长度而进行设置，相邻两支撑架8之间的间隔大于最短的管道分段的长度。支撑架8的数量可根据所需制作的冲桩管线1的总长度而定。

各支撑架8包括两支柱81、设置在两支柱81之间的横梁82以及分别设置在横梁82两端的两组支撑结构83。

支柱81竖直安装于地面，可通过膨胀螺丝85固定。两支柱81沿横向间隔布置。支柱81安装前，可在地面上放线，并通过经纬仪保证各支撑架8的支柱81之间的直线度和垂直度。

横梁82呈水平设置，其两端分别固定于两支柱81上。横梁82安装于支柱81上时可利用水平仪保证横梁82的水平度。

每一支撑结构83均设有向上突出于横梁82的第一支撑面8311和第二支撑面8321。

本实施例中，支撑结构83包括第一支撑板831和第二支撑板832，第一支撑板831提供第一支撑面8311，第二支撑板832提供第二支撑面8321。在其他实施例中，第一支撑板831和第二支撑板832可为一体结构，即：在一个支撑件上同时设置第一支撑面8311和第二支撑面8321。

第一支撑板831与支柱81之间具有间隔，第一支撑板831上的第一支撑面8311与支柱81、横梁82之间形成能够支撑并限位冲桩管线1管道11的支撑空间86。

本实施例中，第一支撑板831为一倾斜设置的平板，其上第一支撑面8311即为倾斜的平面，在管道11位于支撑空间86内时，该第一支撑面8311与所支撑的管道11相切。

在其他实施例中，第一支撑面8311还可为弧面，弧面与所支撑的管道11适配，在管道11位于支撑空间86内时，管道11可贴合于该第一支撑面8311上。

第二支撑板832向上突出于横梁82，其顶面呈水平状态，构成第二支撑面8321，用于支撑轨道板12，从而控制轨道板12的水平度；第二支撑板832对应于支撑空间86设置，位于支撑空间86的内侧，与第一支撑板831相配合，控制轨道板12与管道11的相对位置精度。

两组支撑结构83之间具有间隔，两组支撑结构83的第二支撑面8321在同一水平面F上。两组支撑结构83之间的间隔依据潜水泵塔的尺寸以及潜水泵塔与冲桩管线的轨道板滑移精度要求而定。

进一步地，支撑架8还包括限位件84，限位件84一端安装于支柱81上，并对应位于支撑空间86的上方，以在轨道板12呈竖直状态时限位固定轨道板12。

具体地，限位件84上设有面向支撑空间86的限位槽841，该限位槽841与轨道板12适配，限位槽841的开槽宽度略大于轨道板12的厚度。

利用该限位件84将轨道板12保持为竖直状态，可以对轨道板12与管道11焊接的双面焊缝进行同时对称焊接，将轨道板12与管道11焊接固定，轨道板12双面热量输入均匀，避免产生精度偏差，有效控制焊接变形。

参阅图8至图11，利用该工装胎架制作冲桩管线1的大致步骤如下：

一、管道分段上胎，利用第一支撑面8311与支柱81、横梁82所围成的支撑空间86对管道分段进行限位固定。将管道分段对接施焊，构成管道11。该过程中，利用纵向间隔设置的多个支撑架8可控制管道11长度方向的弯曲变形。该过程的状态如图8所示。

二、装配轨道板12，直接将轨道板12平放在支撑结构83的第二支撑面8321上，由第二支撑面8321控制轨道板12的水平度。将轨道板12和管道11定位焊接，但不满焊，起到固定作用。该过程如图9所示。

三、将管道11与轨道板12一同向外（即向支柱81方向）旋转90度，使轨道板12呈竖直状态。粗略调整轨道板12的垂直度和直线度，然后将限位件84安装于支柱81上，利用限位件84夹持固定轨道板12，并最终调节轨道板12的垂直度和直线度。对轨道板12的双面进行对称性同时焊接，完成轨道板12与管道11之间的焊接固定，形成冲桩管线1。焊接完毕后，拆除限位件84。焊接过程如图10所示。

四、将冲桩管线1向内（即向横梁82方向）旋转90度，使轨道板12再次平躺放置于第二支撑面8321上，通过第二支撑面8321调整轨道板12的水平度。将两冲桩管线1利用筋板9连接为一个整体，筋板9每隔一段距离设置一个，筋板9两端分别连接两冲桩管线1的轨道板12。为保证两冲桩管线1的轨道板12之间的平面度，在焊接筋板9前，可先将轨道板12与支撑结构83定位焊接，焊接筋板9后再解焊。该过程如图11所示。

五、将两冲桩管线1构成的整体放入镀锌池镀锌，后根据基准点整体安装于桩腿分段上。

该工装胎架中，利用支撑结构83的第一支撑面8311和第二支撑面8321，可分别对冲桩管线1的管道11和轨道板12进行支撑定位，方便调节并控制管道11和轨道板12的精度。两组支撑结构83的第二支撑面8321可将两冲桩管线1的轨道板12保持在同一水平面上，配合筋板9连接两冲桩管线1的轨道板12，保持两冲桩管线1相对位置精度，将两冲桩管线1连接为一个整体进行后续的镀锌及安装于桩腿分段的操作，控制镀锌热输入及后期合拢的变形，确保冲桩管线1能够与潜水泵塔2顺畅配合，实现潜水泵的顺利滑移以及全船升降。

本发明的工装胎架结构相对简单、材料普通，制作成本低；根据冲桩管线制作方法的需求设置相应构件，便于冲桩管线的制作。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种用于自升式平台冲桩管线制作的方法，包括步骤：

将管道和轨道板分别限位设置于工装胎架上，将管道和轨道板焊接固定构成单根冲桩管线；

使两根上述冲桩管线的轨道板相向设置并位于同一平面内，利用筋板连接两轨道板将两根冲桩管线连为整体，对两根冲桩管线构成的整体进行镀锌。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿冲桩管线的长度方向间隔设置多个筋板，各筋板的两端分别与两冲桩管线的轨道板相连接。

3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于，还包括：在镀锌后，将两根冲桩管线整体焊接至自升式平台的桩腿分段上。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将冲桩管线焊接至桩腿分段上时，以桩腿分段上齿条的特征点确定冲桩管线的安装基准。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在将管道和轨道板焊接固定的步骤中，将轨道板保持为竖直状态，对轨道板进行双面同时对称焊接，使轨道板与管道焊接固定。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将管道和轨道板焊接固定的步骤具体包括：

将轨道板呈水平状态放置于工装胎架上，并对应于管道设置；

对轨道板与管道进行定位焊接；

将轨道板与管道一同旋转90度，使轨道板呈竖直状态；

将轨道板限位固定保持为竖直状态，将轨道板与管道焊接固定。

7.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，还包括：将多个管道分段分别支撑于工装胎架上并在工装胎架上限位，将管道分段对接焊接而形成所述管道。

8.一种用于自升式平台冲桩管线制作的工装胎架，其中，冲桩管线包括管道和设置于管道外壁的轨道板；其特征在于，所述工装胎架包括沿纵向间隔布置的多个支撑架；

各支撑架包括横向间隔布置的两支柱、水平设置于两支柱之间的横梁，以及分别设置在横梁两端的两支撑结构；

每一支撑结构均设有向上突出于横梁的第一支撑面和第二支撑面；所述第一支撑面与所述支柱、所述横梁之间形成能够支撑并限位所述管道的支撑空间；所述第二支撑面呈水平状态，对应于所述支撑空间设置，用于支撑所述轨道板；第二支撑面位于所述支撑空间的内侧；

两组支撑结构之间具有间隔，两组支撑结构的第二支撑面在同一水平面上。

9.根据权利要求8所述的工装胎架，其特征在于，还包括限位件；所述限位件安装于所述支柱上，并对应位于所述支撑空间的上方，以在所述轨道板呈竖直状态时限位固定所述轨道板。

10.根据权利要求9所述的工装胎架，其特征在于，所述限位件上设有面向所述支撑空间的限位槽，所述限位槽与所述轨道板适配。

11.根据权利要求8-10任一项所述的工装胎架，其特征在于，所述第一支撑面为倾斜的平面，且在所述管道位于所述支撑空间内时，所述第一支撑面与所述管道相切。

12.根据权利要求8-10任一项所述的工装胎架，其特征在于，所述第一支撑面为弧面。