CJ50自升式鉆井平臺樁腿建造

王興策，彭仁俊，顧智明

（1.廣州文沖船舶修造有限公司，廣州 511462 ; 2. 中海油田服務(wù)股份有限公司，廣州 226116）

1 前言

自升式鉆井平臺具有維護方便、費用低、可在多種海況下進(jìn)行作業(yè)的特點，是淺海油氣開采首選裝備。在自升式鉆井平臺建造中，樁腿是要求最嚴(yán)的鋼結(jié)構(gòu)工程,對施工精度要求極高，必須保持與升降裝置齒輪之間嚙合良好。為了保證樁腿齒條間的間距、齒條的平面度及直線度符合要求，必須在建造前制訂嚴(yán)格的工藝措施。

2 樁腿建造

2.1 樁腿的作用

自升式鉆井平臺是通過升降裝置齒輪帶動樁腿上齒條上下移動來升降平臺的，在施工作業(yè)時樁腿承受著整個平臺的重量及各種海況產(chǎn)生的外力，樁腿建造質(zhì)量好壞對平臺施工作業(yè)有重要影響。

2.2 樁腿的組成

樁腿通常由齒條板、舷管（齒條板與舷管組成主舷管）、斜撐管、內(nèi)水平管組成。

2.3 樁腿的建造

（1）樁腿建造流程

樁腿建造流程圖，如圖1所示。

圖1 樁腿建造流程示意圖

（2）主舷管建造對場地的要求

因CJ50樁腿高達(dá)165 m，根據(jù)公司的設(shè)備及現(xiàn)場情況，我們在建造過程中將樁腿分為三段建造。為了保證樁腿主舷管對接達(dá)到精度要求，在建造過程中要求在專用場地進(jìn)行，并要有一定的保溫措施；胎架要滿足樁腿定位、劃線及焊接的要求。

（3）主舷管建造對裝配焊接的要求

先把主舷管進(jìn)行左右、水平定位，定位后將主舷管與胎架固定。主舷管之間對接焊的順序是：

① 齒條板與齒條板對接焊→半圓板與半圓板對接焊→半圓板與齒條板角接焊；

② 齒條板對接焊時，應(yīng)經(jīng)常對尺寸進(jìn)行檢測，檢測其水平度、直線度及齒間距；

③ 齒條板垂直胎架面檢測后，對其半圓板和窗戶板進(jìn)行手工焊接；需使用專用焊條，安排四個焊工對四個對接縫對稱焊接；

④ 為防止裂紋產(chǎn)生和減少殘余應(yīng)力，焊前對焊件應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱和焊后保溫；

⑤ 為方便分段裝配及尺寸測量，對全部主舷管齒條板的縱向中心線、板厚中心線進(jìn)行劃線；齒條板縱向中心線在半圓板上劃出，板厚中心線在齒頂上劃出，并及時打上洋沖；

⑥ 主舷管對接完成后，對齒條需焊處進(jìn)行焊前清理，再測量尺寸；

⑦ 主舷管焊接完成后，清理齒條焊縫，再測量尺寸；

⑧ 焊接工作完成后72小時后，方可對焊縫無損檢測。

（4）焊接材料及焊接方法（表1）

表1 主舷管使用的焊接材料及焊接方法

① 齒條為EQ70Mod材質(zhì)，厚度180 mm；首先在專用胎架上接長，然后焊接EQ70主弦管（窗戶板）；

② 齒條開X型坡口對接，反面碳刨清根后按WPS文給予的方法施焊；

③ 齒條單元在專用胎架上裝配，預(yù)留約2.5 mm收縮補償量；焊接后齒距公差：±2 mm；

④ 位于立焊位置的焊接，正面焊接長約10～15 mm后反面碳刨清除缺陷，再用砂輪去掉滲碳層，用兩人正反面同時對稱施焊或兩人交替對稱施焊；

⑤ 焊接過程中應(yīng)派專人對變形實時跟蹤，隨時調(diào)整焊接順序控制焊接變形；

⑥ 焊前預(yù)熱160 ℃～180 ℃并保持2 h以上；焊接過程中層間溫度控制在160 ℃～200 ℃；焊接完成后對焊縫及其臨近地方用電阻絲加熱至200 ℃并保持4 h，再用巖棉布包好緩慢冷卻；

⑦ 窗戶板焊接：半圓板及窗戶板來料加工好坡口，先焊兩側(cè)焊縫，再焊窗戶板與齒條連接的焊縫，安排2名焊工對稱同時燒焊。

（5）主舷管與斜撐管的單片預(yù)裝

在樁腿組立前，對主舷管與斜撐管小組立預(yù)裝，要求如下：

① 預(yù)裝在樁腿制作場地進(jìn)行；

② 為了檢測方便需劃出各種結(jié)構(gòu)位置線及其對位線，在主舷管一端還應(yīng)劃出每一檢測點的投影線；

③ 預(yù)裝前需要安裝支胎并交驗，胎架形式如圖2所示；

圖2 胎架布置圖

④ 斜撐管與主舷管的連接節(jié)點圖，如圖3所示；

圖3 斜撐管與主舷管的連接節(jié)點

·管上作出中心線和中心點；

·節(jié)線分別向上、下平移120 mm或96 mm，作為斜撐管端口的定位線；

·因斜撐管中心線與齒條中心線無法檢測，故檢測其外壁母線；

⑤ 單片劃分及預(yù)裝，如圖4所示；

圖4 樁腿分片裝配示意圖

·胎架上檢驗線及地樣檢驗線要與舷管中心線對齊；

· 斜撐管與胎架及主舷管與胎架均不可點焊固定、斜撐管采用專用模板，主舷管可以用鐵剎；焊前需用加強材把各個自由端和胎架連接固定；

·在焊接過程中要經(jīng)常檢測其主要尺寸，并及時進(jìn)行修正；

·為防止裂紋的產(chǎn)生和減少構(gòu)件的殘余應(yīng)力，要求對構(gòu)件焊前預(yù)熱、焊后保溫；

⑥ 樁腿預(yù)裝時，必須經(jīng)常對各尺寸進(jìn)行檢測，包括：地樣線、胎架、焊前、焊接過程中、焊后尺寸。

⑦ 吊裝單片樁腿時，用吊帶或有保護的吊繩進(jìn)行斜拉撐和水平拉撐安裝；斜拉撐和水平拉撐與主主舷管裝配時，其裝配間隙2～3 mm，焊接收縮余量留3～4 mm。

⑨在測平的胎架上，以主弦管為基準(zhǔn)進(jìn)行單片制作，斜撐管在相貫線切割機上開好坡口上胎架組裝，自由端應(yīng)加支撐固定，焊前檢驗合格后開始焊接；焊接時應(yīng)安排雙數(shù)焊工從中間向兩邊對稱跳焊，焊完一面后翻面焊另一面；焊后修磨焊縫，要求外觀圓滑過渡，消除焊趾應(yīng)力集中。

（6）樁腿分段的分段總組裝配

① 分段總組裝配在總組場地進(jìn)行；

② 分段裝配的流程為：劃地樣線→交驗→支胎→胎架定位→交驗→安裝底部主舷管與斜撐管的片體→上右側(cè)主舷管與斜撐管的片體→上左側(cè)主舷管與斜撐管的片體→上散件斜撐管→上內(nèi)水平管→焊前尺寸及坡口檢驗→焊接；

③ 樁腿分段中組在專用胎架上進(jìn)行，胎架模板加工和劃線按胎架模板施工圖；在組立樁腿過程中，要經(jīng)常檢驗地樣線、胎架、焊接過程中及焊后尺寸。

④ 樁腿分段大組焊接：

·組裝桁架、桁架中心距應(yīng)預(yù)留1～2 mm焊接收縮量；

·應(yīng)先焊單片斜撐管與主弦管的連接焊縫，后焊其它支撐管/水平管接口；安排3名焊工一組，同時安排2～3組，分別位于主弦管上與斜撐管相連接的3個位置上，對稱同時跳焊，以控制焊接變形；

·焊后修磨焊縫，要求外觀圓滑過渡，消除焊趾應(yīng)力集中；

·樁腿焊接完成72小時后，進(jìn)行無損檢測

⑤ 無損檢測：

·UT檢測——引用標(biāo)準(zhǔn)APIRP2X：2004

·參考標(biāo)準(zhǔn)——ANSI/AWS；A3.0焊接術(shù)語和定義；D1.1鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范；B1.10焊縫無損檢測指南；B1.11焊縫外觀檢驗指南；ABS船體焊縫無損檢測指南；2011,ASMEB31.3Processpiping,AWSD1.1/D1.1M2010，APIRP2X2004

⑥ 焊接缺陷的處理：

·返修焊道要預(yù)熱和后熱；

·焊縫表面的焊接缺陷用機械去除或砂輪去除，如果磨后焊縫尺寸不夠應(yīng)補焊；

·焊縫內(nèi)部缺陷采用砂輪磨出缺陷或碳刨扣除缺陷后焊接處理；船用高強度結(jié)構(gòu)鋼修理焊縫長大于50 mm；

·原焊縫與修補焊縫應(yīng)圓滑過渡，突變位置需處理光順；

·焊縫返修第三次，必須經(jīng)焊接室確認(rèn)并有相應(yīng)的措施后，方可返修。

3 結(jié)束語

樁腿主舷管因材料特殊，在裝配、焊接每一個與其相連的零件時，都要注意焊前預(yù)熱、焊后緩冷；管在施工前要先將中心線標(biāo)出，先畫出相貫線并仔細(xì)核對好再切割；在建造自升式鉆井平臺時，樁腿因其近乎金加工的要求，是最難建造的部件。

本文根據(jù)作者多年工作經(jīng)驗的積累和結(jié)合一些船廠建造經(jīng)驗進(jìn)行了歸納總結(jié)，文中可能有不完善之處，懇望得到同行的批評和指教，以便在以后的工作中做到更好。