BOP吊裝系統(tǒng)的制造技術(shù)

黨曙昕　李宏杰

摘 要：文章針對(duì)海洋鉆機(jī)配套的BOP吊裝系統(tǒng)的生產(chǎn)，提出了比較合理的生產(chǎn)工藝，解決了BOP吊裝系統(tǒng)生產(chǎn)過程中的難題，在演裝中既驗(yàn)證了設(shè)計(jì)制造的正確性又驗(yàn)證了系統(tǒng)工作的安全性及可靠性等問題。

關(guān)鍵詞：BOP吊裝系統(tǒng)；BOP防噴器升降裝置；采油樹小車及升降機(jī)

引言

BOP吊裝系統(tǒng)項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)2010年首次研發(fā)及制造，是依靠液壓傳動(dòng)及電路系統(tǒng)控制的升降設(shè)備，能快速地將BOP吊裝系統(tǒng)放置在工作平臺(tái)上，上下前后移動(dòng)，并能準(zhǔn)確的到達(dá)指定位置；用于海洋平臺(tái)上的采油及壓井工作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作和自動(dòng)控制，使有限的平臺(tái)面積最大化被利用，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)操作。

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

BOP吊裝系統(tǒng)是由12個(gè)模塊組成，其中BOP防噴器升降裝置和采油樹移動(dòng)裝置制造最有難度。

BOP防噴器升降裝置主體是由四個(gè)立柱上端連接兩個(gè)橫梁，下部連接兩個(gè)分體底座組成的。全高12.325米、長(zhǎng)11.355米、寬5.405米，工作狀態(tài)時(shí)，平臺(tái)等其余部件要在四立柱八個(gè)方向32個(gè)滾輪中，依靠4個(gè)液缸頂起上下移動(dòng)，共有40處可定位，其中8個(gè)制動(dòng)銷同步制動(dòng)。

采油樹移動(dòng)裝置是由采油樹、采油樹小車及升降機(jī)組成，采油樹放置在鉆井臺(tái)面上，采油樹小車及升降機(jī)是由內(nèi)外兩層高11.36米、長(zhǎng)6.8米、寬6.936米U型框架組成，內(nèi)框由分體的四部分組成，各部分間法蘭面貼合，螺栓連接，上平面有兩排四組軌道；外框由六部件組成，各部分間法蘭面貼合，螺栓連接，上平面有兩排兩組軌道。當(dāng)內(nèi)部U型框上升至外U型框等高時(shí)，內(nèi)外框上兩排共6組軌道，內(nèi)U型框各主腿與外U型框各主腿都有2個(gè)方向的滑動(dòng)，共有16處，當(dāng)需要工作時(shí)升降機(jī)從臺(tái)面下上升至臺(tái)面，采油樹沿鉆臺(tái)面軌道移動(dòng)到上升的升降機(jī)上，此時(shí)升降機(jī)帶動(dòng)采油樹上下移動(dòng)到指定位置，進(jìn)行工作。它們之間的配合間隙需嚴(yán)格控制。采油樹移動(dòng)裝置才能正常上下，前后運(yùn)行。

2 制造工藝

2.1 難點(diǎn)一

防噴器升降裝置中，主腿立柱的制造：其結(jié)構(gòu)為800×800×30mm的自制方管，全長(zhǎng)10408mm，BOP采油樹小車及升降機(jī)中主腿結(jié)構(gòu)為450mm*450mm的自制方管，全長(zhǎng)11000mm，四條焊道設(shè)計(jì)為單V型45°帶襯板的熔透焊，焊后要求UT并對(duì)縱向及橫向裂紋進(jìn)行檢測(cè)，線性及平面度要求公差±2mm，這是達(dá)到理想運(yùn)行的基本條件。焊接變形不僅會(huì)影響結(jié)構(gòu)尺寸的準(zhǔn)確和外形美觀，而且還會(huì)加大機(jī)加，裝配的累積誤差，增加后續(xù)裝配難度，嚴(yán)重時(shí)可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)與相關(guān)部件的裝配而報(bào)廢。

解決方案：

（1）首先為防止細(xì)長(zhǎng)型板下料過程中產(chǎn)生扭曲變形，采用半自動(dòng)火焰切割機(jī)下料，然后用機(jī)械校平，減少下料時(shí)產(chǎn)生板料的平面度和直線度的誤差。

（2）在組裝時(shí)為保證箱體結(jié)構(gòu)安裝的準(zhǔn)確性，依靠輔具，采用定位安裝。由于焊縫采用V型45°坡口帶襯板的熔透焊的結(jié)構(gòu)，為減小焊后變形，組裝時(shí)先將兩側(cè)板與底板組裝成U型框，在適當(dāng)位置點(diǎn)固增加工藝撐板，隨后進(jìn)行第四塊板安裝。撐板設(shè)計(jì)時(shí)尺寸小于方管內(nèi)框的尺寸，留有機(jī)械校正的空間，撐板中間設(shè)計(jì)減重孔，既增加剛性，又減少重量。

（3）由于既要控制焊后的變形量，又要保證焊縫熔透后符合100%UT的要求，還有提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)場(chǎng)采用了CO2藥芯焊絲氣體保護(hù)焊和埋弧焊兩種方式交替進(jìn)行。既可以發(fā)揮CO2藥芯焊絲氣體保護(hù)焊焊接變形小，電流密度高，熱量集中，受熱面積小，焊后變形小，又可以發(fā)揮埋弧焊高焊速和高熔敷率，利用焊劑對(duì)焊縫的脫氧反應(yīng)以及滲合金作用，獲得力學(xué)性能優(yōu)良，致密性高的優(yōu)勢(shì)的焊縫金屬，且焊接過程穩(wěn)定，焊縫外觀平整光滑，無(wú)需大量修磨即可得到優(yōu)質(zhì)的焊縫表面，而且改善了工人的勞動(dòng)條件。

（4）將四條焊縫點(diǎn)固后，安裝在特制的工裝支撐上，在同面兩條焊道上間斷施焊，焊道均布對(duì)稱位置焊接，在采用埋弧焊時(shí)，將埋弧焊機(jī)安置在固定的軌道上，以保證焊道成型及焊接質(zhì)量，多次翻轉(zhuǎn)對(duì)稱焊接，嚴(yán)格控制焊接參數(shù)，采用多層多道焊接代替多層單道焊接，起到熱處理的作用，既細(xì)化晶粒，又提高機(jī)械性能。在機(jī)械校正與熱矯正的工藝安排下減少了制造及焊接造成的超差，達(dá)到了每米1mm，全長(zhǎng)4mm范圍內(nèi)的線性及平面度要求。

2.2 難點(diǎn)二

采油樹在軌道上的移動(dòng)，由于移動(dòng)方式為依靠液壓系統(tǒng)使采油樹的齒與軌道上的槽嚙合后前后移動(dòng)，只有當(dāng)升降機(jī)上升至工作臺(tái)面時(shí)，內(nèi)外框上兩排共6組軌道，滿足每排三組軌道的直線度，平面度不超過±0.5mm，兩排之間的平面度，及軌道長(zhǎng)槽之間的錯(cuò)位不超過±0.5mm，每排三個(gè)軌道長(zhǎng)槽之間的誤差不超過±0.5mm，采油樹移動(dòng)裝置才能正常工作。

解決方案：在安裝過程上，先安裝內(nèi)U型框中有導(dǎo)軌且連接的部分，再安裝導(dǎo)軌無(wú)連接的兩部分，最后安裝完整的內(nèi)框，外框的安裝尺寸參考內(nèi)框尺寸，便于控制軌道的平面度，直線度及內(nèi)外框之間的間隙。

（1）內(nèi)U型框的安裝。a.對(duì)內(nèi)U型框中有導(dǎo)軌連接的兩部分分別在同一地樣及工裝上進(jìn)行預(yù)安裝，調(diào)整軌道與橫梁的垂直度，兩軌道之間的平面度，開檔尺寸及對(duì)應(yīng)孔的位置度及與外框有工作關(guān)系的滾輪面法蘭的安裝尺寸，為保證內(nèi)外框的安裝間隙，組裝時(shí)法蘭暫時(shí)不固定。b.對(duì)內(nèi)U型框中有連接關(guān)系的兩部分，進(jìn)行安裝，調(diào)整兩組導(dǎo)軌的平面度及各孔之間的位置度及外形尺寸，保證兩部件的外部尺寸以便于控制與外框的間隙，控制導(dǎo)軌上平面度及導(dǎo)軌上各長(zhǎng)孔的間距尺寸后，左右兩部分之間的組合關(guān)系將待外框組裝尺寸到位后配裝。c.內(nèi)U型框四部分安裝為一體，再次檢測(cè)軌道的平面度，平行度及孔的位置度，并軌道內(nèi)對(duì)角線的尺寸誤差，無(wú)誤后安裝連接法蘭。

（2）外U型框的安裝。外框的四大部分都是由板材組裝的安裝于不同方向的12支矩形梁組成，每支梁都要求全熔透焊接，每三組梁組裝為一個(gè)部件，高11.36m，兩兩部件之間有法蘭連接。a.先對(duì)兩部分片架進(jìn)行定位安裝，由于尺寸較大，安裝時(shí)側(cè)立裝的安全也成為注意考慮的問題，采取人字型定位方式。將有連接關(guān)系的兩片架進(jìn)行預(yù)安裝，吊線檢查內(nèi)外框各面的平面度與垂直度，在內(nèi)開檔尺寸滿足圖紙、兩片架平行及外框的對(duì)角線等尺寸符合圖紙要求后，將點(diǎn)固好橫向滾輪的內(nèi)框架穿入外u型框內(nèi)，內(nèi)框的中心線與外框的中心線重合后，以下面的滾輪定位調(diào)整上面的間隙，由于自重，下滾輪與外框內(nèi)側(cè)無(wú)間隙量，通過增大下滾輪的直徑，減少上滾輪之間的間隙尺寸，此時(shí)將滾輪支座焊死，再調(diào)整縱向滾輪支座的安裝位置調(diào)整到圖紙要求，驗(yàn)證內(nèi)外框間隙的均勻性；b.內(nèi)框上升到一定位置時(shí)，需同步定位，驗(yàn)證了四部件上孔的位置，及液缸的安裝位置尺寸，定位了各連接法蘭的安裝，待外框固定后，安裝外框的橫梁部分，安裝定位裝置及液缸到位的定位板，最后將外U型框上帶有長(zhǎng)槽的兩部分導(dǎo)軌與內(nèi)框進(jìn)行組裝焊接，主體結(jié)構(gòu)的尺寸要求及功能才能基本滿足。

為保證內(nèi)外框間軌道上長(zhǎng)槽的位置度及平面度的要求，各梁的組裝加工及兩兩相關(guān)件之間的連接都是決定其要求的關(guān)鍵。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過此項(xiàng)目的順利制造，突破了“BOP吊裝系統(tǒng)”的零制造業(yè)績(jī)，在同行的競(jìng)爭(zhēng)中增加了砝碼，為企業(yè)贏得了榮譽(yù)。在制造工藝技術(shù)上，大膽采取新技術(shù)，新方法，為今后制造系列產(chǎn)品奠定了工藝基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]董濤，李興春.焊接變形的控制方法[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2007（2）.

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