CN108487213B - 一种自升式钻井平台悬臂梁主梁建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自升式钻井平台悬臂梁主梁建造方法，经过材料准备、上下翼板对接、腹板拼接、斜V板拼接、T排制作和T排合拢步骤，完成自升式钻井平台悬臂梁主梁建造；采用本发明的建造工艺，解决了火焰切割窄条形零件坡口导致单个零件变形大的问题；结构装配、焊接相对分散，流水线作业，有利于车间合理布置，同时可有效控制变形；在水平胎架上进行主梁合拢，避免高空作业，进一步降低风险；构件分段之后，可同步施工，缩短建造周期，提高生产效率。

Description

一种自升式钻井平台悬臂梁主梁建造方法

技术领域

本发明涉及一种主梁的建造方法，具体涉及一种自升式钻井平台悬臂梁主梁建造方法。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，油气勘探与开发已转向了海洋。海洋平台是海洋石油天然气资源开发的基础性设施，是海上生产作业和生活的基地，它为开发和利用海洋资源提供了海上作业与生活的场所。悬臂梁作为钻井平台的关键结构，提高了平台的钻井数量、钻井效率及钻井作业的灵活性。安装精度极高，其中悬臂梁主梁作为悬臂梁基础结构，要求总长56.5m，悬臂梁A、B梁下面板宽度公差+1.6/-0.8mm，下面板宽度方向翘曲度±1.6mm，对于此类钢结构建造，其精度控制在国内没有得到很好的解决。

发明内容

针对现有技术的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、设计合理、使用方便的自升式钻井平台悬臂梁主梁建造方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自升式钻井平台悬臂梁主梁建造方法，其创新点在于：经过材料准备、上下翼板对接、腹板拼接、斜V板拼接、T排制作和T排合拢步骤，完成自升式钻井平台悬臂梁主梁建造；具体步骤如下：

（1）材料准备：分别下料悬臂梁主梁所需的上下翼板、腹板以及T排零件，并将下料件摆放整齐，备用；

（2）上下翼板对接：零件余量、坡口加工完成后，布置于水平胎架上，两两对接，正面焊接，反面清根焊接，实施对称焊接，控制变形，接长后的上下翼板分为艏艉两段；

（3）腹板拼接：腹板各零件余量、坡口加工完成后，布置于水平胎架上，焊接时正面打底，翻身清根焊接，最后焊接剩余部分的焊缝；腹板拼接后，长度方向上分为艏艉两大段，高度方向上分为上下两大段；

（4）斜V板拼接：零件余量、坡口加工完成后，布置于水平胎架上，两两对接,考虑到装配便利，整长方向上分为三段；

（5）T排制作：首先将翼板布置在特制的刚性胎架上，调整其直线度至符合要求，然后安装腹板组成T排，后续需安装肘板、斜V板，焊接过程中需控制腹板的直线度、垂直度以及翼板的平整度、直线度；

（6）T排合拢：将加工后的面板、腹板构件放置在水平胎架上，调整其直线度至符合要求，然后两两组对成工字型大梁，并安装主梁加强筋，过程中需控制上下翼板之间开档、腹板与主板的垂直度要求以及上下翼板直线度、平整度要求。

进一步的，所述步骤（2）中，上下翼板宽度方向单边余量+10mm，分段位置预留合拢余量+30mm，其他拼缝位置预留余量+8mm，艏艉段上翼板端部预留余量+50mm，艏段下翼板端部预留余量+50mm，为较好的控制上下翼板直线度，所有余量均采用机加工余量及坡口，采用对称加工方式。

进一步的，所述步骤（3）中，为了保证主梁腹板整体拼接尺寸，主梁腹板采用整体预拼的方法，尺寸检验合格后，焊接需拼接位置的焊缝，将分段位置的点焊缝去除，为后续腹板分段作准备。

进一步的，所述步骤（4）中，上下斜V板宽度方向预留单边余量+10mm，分段位置预留合拢余量+30mm，拼接位置预留余量+8mm，整长方向上预留长度补偿余量+50mm，为了后续调整便利，增加嵌补段设计。

进一步的，所述步骤（5）中，根据上下翼板腹板安装尺寸线，将腹板吊装至对应的上下翼板上，注意上翼板厚薄板过渡斜势与腹板对应尺寸，采用中间向两端施焊，分段跳焊；针对不同的腹板板厚，制定不等的焊接熔深，焊接结束后，最后一道盖面焊，要求在整长方向上，从中间向两端施焊，腹板两侧需安装肘板，要求对称施焊，斜V板装配时，需增加卡马及楔块敲紧。

进一步的，所述步骤（6）中，将悬臂梁上下各分段T排依次吊装上胎架，注意腹板外侧朝上。由于腹板板厚不一致，利用牙板调整腹板整体水平，平整度要求L/1000mm，整体不大于4mm。

进一步的，所述步骤（6）中，采用对称、分中以及同时焊接原则完成主梁合拢焊缝。

进一步的，所述步骤（6）中，所有筋板的定位以井心十字中心线为基准，焊接原则为：一个方向施焊，对称跳焊，首先焊接腹板内外侧对筋的加强筋，再施焊外侧非对筋筋板。

本发明有益效果为：采用本发明的建造工艺，解决了火焰切割窄条形零件坡口导致单个零件变形大的问题；结构装配、焊接相对分散，流水线作业，有利于车间合理布置，同时可有效控制变形；在水平胎架上进行主梁合拢，避免高空作业，进一步降低风险；构件分段之后，可同步施工，缩短建造周期，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明一种自升式钻井平台悬臂梁主梁结构示意图；

图2为本发明一种自升式钻井平台悬臂梁主梁上下翼板分段示意图；

图3为本发明一种自升式钻井平台悬臂梁主梁腹板拼接示意图；

图4为本发明一种自升式钻井平台悬臂梁主梁腹板焊接顺序示意图；

图5为本发明一种自升式钻井平台悬臂梁斜V板限位块安装示意图；

图6为本发明一种自升式钻井平台悬臂梁主梁T排装配示意图；

图7为本发明一种自升式钻井平台悬臂梁主梁T排变形控制示意图；

图8为本发明一种自升式钻井平台悬臂梁主梁T排合拢示意图；

图9为本发明一种自升式钻井平台悬臂梁主梁固定示意图；

图10为本发明一种自升式钻井平台悬臂梁主梁筋板安装示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种自升式钻井平台悬臂梁主梁建造方法，其创新点在于：经过材料准备、上下翼板对接、腹板拼接、斜V板拼接、T排制作和T排合拢步骤，完成自升式钻井平台悬臂梁主梁建造；具体步骤如下：

（1）材料准备：分别下料悬臂梁主梁所需的上下翼板、腹板以及T排零件，并将下料件摆放整齐，备用；

（2）上下翼板对接：零件余量、坡口加工完成后，布置于水平胎架上，两两对接，正面焊接，反面清根焊接，实施对称焊接，控制变形，接长后的上下翼板分为艏艉两段；

（3）腹板拼接：腹板各零件余量、坡口加工完成后，布置于水平胎架上，焊接时正面打底，翻身清根焊接，最后焊接剩余部分的焊缝；腹板拼接后，长度方向上分为艏艉两大段，高度方向上分为上下两大段；

（4）斜V板拼接：零件余量、坡口加工完成后，布置于水平胎架上，两两对接,考虑到装配便利，整长方向上分为三段；

（5）T排制作：首先将翼板布置在特制的刚性胎架上，调整其直线度至符合要求，然后安装腹板组成T排，后续需安装肘板、斜V板，焊接过程中需控制腹板的直线度、垂直度以及翼板的平整度、直线度；

（6）T排合拢：将加工后的面板、腹板构件放置在水平胎架上，调整其直线度至符合要求，然后两两组对成工字型大梁，并安装主梁加强筋，过程中需控制上下翼板之间开档、腹板与主板的垂直度要求以及上下翼板直线度、平整度要求。

步骤（2）中，上下翼板宽度方向单边余量+10mm，分段位置预留合拢余量+30mm，其他拼缝位置预留余量+8mm，艏艉段上翼板端部预留余量+50mm，艏段下翼板端部预留余量+50mm，为较好的控制上下翼板直线度，所有余量均采用机加工余量及坡口，采用对称加工方式。

步骤（3）中，为了保证主梁腹板整体拼接尺寸，主梁腹板采用整体预拼的方法，尺寸检验合格后，焊接需拼接位置的焊缝，将分段位置的点焊缝去除，为后续腹板分段作准备。

步骤（4）中，上下斜V板宽度方向预留单边余量+10mm，分段位置预留合拢余量+30mm，拼接位置预留余量+8mm，整长方向上预留长度补偿余量+50mm，为了后续调整便利，增加嵌补段设计。

步骤（5）中，根据上下翼板腹板安装尺寸线，将腹板吊装至对应的上下翼板上，注意上翼板厚薄板过渡斜势与腹板对应尺寸，采用中间向两端施焊，分段跳焊；针对不同的腹板板厚，制定不等的焊接熔深，焊接结束后，最后一道盖面焊，要求在整长方向上，从中间向两端施焊，腹板两侧需安装肘板，要求对称施焊，斜V板装配时，需增加卡马及楔块敲紧。

步骤（6）中，将悬臂梁上下各分段T排依次吊装上胎架，注意腹板外侧朝上。由于腹板板厚不一致，利用牙板调整腹板整体水平，平整度要求L/1000mm，整体不大于4mm。

步骤（6）中，采用对称、分中以及同时焊接原则完成主梁合拢焊缝。

步骤（6）中，所有筋板的定位以井心十字中心线为基准，焊接原则为：一个方向施焊，对称跳焊，首先焊接腹板内外侧对筋的加强筋，再施焊外侧非对筋筋板。

实施例1

一种自升式钻井平台悬臂梁主梁结构建造工艺方法，如图1所示， 悬臂梁主梁主要由上翼板1、腹板2、下翼板3、斜V板4、三角肘板5、内侧大加强筋6、内侧小加强筋7、外侧筋板8以及外侧加强筋9组成。零件下料后，首先进行坡口加工，然后进行各板件拼接，进行T排预制，上下T排合拢成工字梁，装焊内外侧加强筋板，完成悬臂梁主梁制作。主要步骤如下（以一根主梁为例阐述）：

1、主梁上下翼板拼接：上翼板分为7个零件数控下料，其中件11、件12板厚51mm，材质为EH36，其余零件板厚76mm，材质为EQ63。下翼板分为7个零件数控下料，板厚均为76mm，材质为EQ63。余量设置如下:

宽度方向单边余量+10mm，分段位置预留合拢余量+30mm，其他拼缝位置预留余量+8mm。艏艉段上翼板端部预留余量+50mm，艏段下翼板端部预留余量+50mm。为较好的控制上下翼板直线度，所有余量均采用机加工余量及坡口，采用对称加工方式。

拼接后，上翼板艏段由件11~件13组成，艉段由件14~17组成。同样的，上翼板艏段由件31~件33组成，艉段由件34~37组成，具体见图2。

2、主梁腹板拼接：为了保证主梁腹板整体拼接尺寸，拼接要求如下，示意图见图3：

（1）零件余量设置：各腹板预留机加工余量5mm，焊缝收缩余量+3mm；长度、宽度方向预留收缩余量1/2000mm；分段位置预留合拢余量+50mm；艏艉段腹板端部预留收缩余量+50mm，余量设置细节图见图2。

（2）针对t=32mm、材质为EQ63的腹板零件，采用机加工铣边以及坡口机加工处理，t=25.5mm、材质为EH36的腹板零件，采用等离子切割下料，手工开制对接坡口。

（3）拼板前去除毛刺，检查并矫正钢板平整度合格，要求L/1000mm，整体≤4mm，机加工直线度≤2mm。

（4）吊放腹板各零件至水平胎架上，以机加工过的腹板边为基准，装焊拼板夹具，用斜锲调整拼板错边量。

（5）定位点焊，点焊距离艉100~200mm，焊缝长度约30mm。

（6）检验各相关尺寸，符合要求后，将图3中的波浪线范围内的点焊缝去除，为腹板拆分作准备。

（7）按照图4中标注的焊接顺序施焊，翻身焊接控制变形。焊后检查各分段腹板平整度L/1000mm，整体≤3mm，尺寸公差±3mm。

3、上下斜V板拼接：整长方向上分为三段，具体余量设置如下：

宽度方向预留单边余量+10mm，分段位置预留合拢余量+30mm，拼接位置预留余量+8mm，整长方向上预留长度补偿余量+50mm。增加了嵌补段设计。

斜V板属于长条形板材拼接，装配时需安装限位块，通过限位块控制拼接直线度，见图5。

4、悬臂梁主梁T排制作，本步骤在特制胎架上进行，操作要求如下：

（1）悬臂梁主梁上下翼板对接完成，报验合格后，划出腹板安装中心线，分别将艏艉段腹板吊装至上下翼板上，具体见图6；

（2）在腹板两侧安装工装件与地面固定，并安装调节设备可随时调整腹板垂直度；

（3）腹板两侧加装工艺三角筋板以及上口增加工字钢，保证腹板焊接垂直度以及直线度要求，见图7；

（4）采用中间向两端施焊，分段跳焊。焊接熔深至8~12mm，反面碳刨。碳刨侧焊接熔深与非碳刨侧一致，即8~12mm。腹板各分段整长方向上，最后一道盖面焊，要求从中间向两端分段施焊，保证焊缝成型美观。

5、根据装配线，将斜V板内部三角肘板件5到位，若原先安装的工艺筋板与三角肘板干涉，则干涉区域的工艺筋板，其余则保留，待斜V板安装之前全部拆除。

6、依次将斜V板装配到位，要求斜V板与腹板之间不点焊，增加斜锲和卡马固定，保证有一定自由度。采用对称、分段跳焊原则焊接，先焊接斜V板与上下翼板之间的焊缝，再焊接斜V板与腹板之间的焊缝。焊接过程中需随时测量悬臂梁上下翼板直线度、平整度，若变化较大，需及时调整焊接量。

7、主梁装配，本步骤在水平胎架上进行，具体要求如下：

（1）将悬臂梁上下各分段T排依次吊装上胎架，注意腹板外侧朝上。由于腹板板厚不一致，利用牙板调整腹板整体水平，平整度要求L/1000mm，整体不大于4mm，具体见图8。

（2）在胎架上安装限位块，限位块安装完成后必须测量直线度，要求≤1mm。

（3）主梁上下端固定形式，要求下翼板固定，上翼板自由，允许向下翼板方向收缩，见图9。

（4）悬臂梁主梁调整整体调整到位后，要求下翼板一侧腹板与胎架封胎，同时主梁中心线位置均布5T配重，以控制焊接变形。

（5）采用对称、分中以及同时焊接原则，完成腹板之间合拢缝。测量基准为下翼板，测量直线度、平整度以及腹板平整度等相关尺寸。

8、主梁加强筋装配。在悬臂梁主梁外侧朝上的状态下，重新调整悬臂梁主梁至水平状态，以下翼板为在基准，要求直线度±1.5mm/15000，整体≤3mm。

划出悬臂梁艏段井心十字中心线，并以样冲标定，所有筋板的定位以中心线为基准，见图10。

主梁重新用卡马、楔块固定，定位安装外侧筋板件8、件9，一次翻身后安装内侧筋板件7，超大型筋板件6待悬臂梁整体合拢时安装。

焊接原则为：向一个方向施焊、对称跳焊，首先焊接主梁内外侧对筋的加强筋，主梁不翻身，主梁内外侧同时施焊。然后再施焊外侧非对筋筋板，要求先施焊悬臂梁主梁长度方向的筋板焊缝，再施焊高度方向上的筋板焊缝。

9、整体测量报验：测量主梁整体尺寸，公差±3mm。主梁下翼板直线度L/1000，全长范围内≤4mm，上面板平整度局部L/1000，全长范围内≤5mm。腹板平整度L/1000，高度方向上≤3mm，整长方向≤5mm。

采用本发明的建造工艺，解决了火焰切割窄条形零件坡口导致单个零件变形大的问题；结构装配、焊接相对分散，流水线作业，有利于车间合理布置，同时可有效控制变形；在水平胎架上进行主梁合拢，避免高空作业，进一步降低风险；构件分段之后，可同步施工，缩短建造周期，提高生产效率。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种自升式钻井平台悬臂梁主梁建造方法，其特征在于：经过材料准备、上下翼板对接、腹板拼接、斜V板拼接、T排制作和T排合拢步骤，完成自升式钻井平台悬臂梁主梁建造；具体步骤如下：

(1)材料准备：分别下料悬臂梁主梁所需的上、下翼板、腹板以及T排零件，并将下料件摆放整齐，备用；

(2)上下翼板对接：零件余量、坡口加工完成后，布置于水平胎架上，两两对接，正面焊接，反面清根焊接，实施对称焊接，控制变形，接长后的上下翼板分为艏艉两段；

(3)腹板拼接：腹板各零件余量、坡口加工完成后，布置于水平胎架上，焊接时正面打底，翻身清根焊接，最后焊接剩余部分的焊缝；腹板拼接后，长度方向上分为艏艉两大段，高度方向上分为上下两大段；

(4)斜V板拼接：零件余量、坡口加工完成后，布置于水平胎架上，两两对接,考虑到装配便利，整长方向上分为三段；

(5)T排制作：首先将上、下翼板布置在刚性胎架上，调整直线度至符合要求，然后安装腹板组成T排，后续需安装肘板和斜V板，焊接过程中需控制腹板的直线度、垂直度以及翼板的平整度和直线度，其中，所述的上翼板和下翼板相互平行设置，在所述的上翼板和下翼板之间安装有所述的腹板，所述的肘板和斜V板安装在下翼板上；

(6)T排合拢：将加工后的面板、腹板构件放置在水平胎架上，调整其直线度至符合要求，然后两两组对成工字型大梁，并安装主梁加强筋，过程中需控制上下翼板之间开档、腹板与主板的垂直度要求以及上下翼板直线度、平整度要求。

2.根据权利要求1所述的一种自升式钻井平台悬臂梁主梁建造方法，其特征在于：所述步骤(2)中，上下翼板宽度方向单边余量+10mm，分段位置预留合拢余量+30mm，其他拼缝位置预留余量+8mm，艏艉段上翼板端部预留余量+50mm，艏段下翼板端部预留余量+50mm，为较好的控制上下翼板直线度，所有余量均采用机加工余量及坡口，采用对称加工方式。

3.根据权利要求1所述的一种自升式钻井平台悬臂梁主梁建造方法，其特征在于：所述步骤(3)中，为了保证主梁腹板整体拼接尺寸，主梁腹板采用整体预拼的方法，尺寸检验合格后，焊接需拼接位置的焊缝，将分段位置的点焊缝去除，为后续腹板分段作准备。

4.根据权利要求1所述的一种自升式钻井平台悬臂梁主梁建造方法，其特征在于：所述步骤(4)中，上下斜V板宽度方向预留单边余量+10mm，分段位置预留合拢余量+30mm，拼接位置预留余量+8mm，整长方向上预留长度补偿余量+50mm，为了后续调整便利，增加嵌补段设计。

5.根据权利要求1所述的一种自升式钻井平台悬臂梁主梁建造方法，其特征在于：所述步骤(5)中，根据上下翼板腹板安装尺寸线，将腹板吊装至对应的上下翼板上，注意上翼板厚薄板过渡斜势与腹板对应尺寸，采用中间向两端施焊，分段跳焊；针对不同的腹板板厚，制定不等的焊接熔深，焊接结束后，最后一道盖面焊，要求在整长方向上，从中间向两端施焊，腹板两侧需安装肘板，要求对称施焊，斜V板装配时，需增加卡马及楔块敲紧。

6.根据权利要求1所述的一种自升式钻井平台悬臂梁主梁建造方法，其特征在于：所述步骤(6)中，将悬臂梁上下各分段T排依次吊装上胎架，注意腹板外侧朝上。由于腹板板厚不一致，利用牙板调整腹板整体水平，平整度要求L/1000mm，整体不大于4mm。

7.根据权利要求1所述的一种自升式钻井平台悬臂梁主梁建造方法，其特征在于：所述步骤(6)中，采用对称、分中以及同时焊接原则完成主梁合拢焊缝。

8.根据权利要求1所述的一种自升式钻井平台悬臂梁主梁建造方法，其特征在于：所述步骤(6)中，所有筋板的定位以井心十字中心线为基准，焊接原则为：一个方向施焊，对称跳焊，首先焊接腹板内外侧对筋的加强筋，再施焊外侧非对筋筋板。