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(tái)具有維護(hù)方便、費(fèi)用低、可在多種海況下進(jìn)行作業(yè)的特點(diǎn)，是淺海油氣開(kāi)采首選裝備。在自升式鉆井平臺(tái)建造中，樁腿是要求最嚴(yán)的鋼結(jié)構(gòu)工程,對(duì)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(tái)是通過(guò)升降裝置齒輪帶動(dòng)樁腿上齒條上下移動(dòng)來(lái)升降平臺(tái)的，在施工作業(yè)時(shí)樁腿承受著整個(gè)平臺(tái)的重量及各種海況產(chǎn)生的外力，樁腿建造質(zhì)量好壞對(duì)平臺(tái)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(duì)場(chǎng)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(chǎng)情況，我們?cè)诮ㄔ爝^(guò)程中將樁腿分為三段建造。為了保證樁腿主舷管對(duì)接達(dá)到精度要求，在建造過(guò)程中要求在專(zhuān)用場(chǎng)地進(jìn)行，并要有一定的保溫措施；胎架要滿(mǎn)足樁腿定位、劃線及焊接的要求。

（3）主舷管建造對(duì)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(duì)接焊的順序是：

① 齒條板與齒條板對(duì)接焊→半圓板與半圓板對(duì)接焊→半圓板與齒條板角接焊；

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

③ 齒條板垂直胎架面檢測(cè)后，對(duì)其半圓板和窗戶(hù)板進(jìn)行手工焊接；需使用專(zhuān)用焊條，安排四個(gè)焊工對(duì)四個(gè)對(duì)接縫對(duì)稱(chēng)焊接；

④ 為防止裂紋產(chǎn)生和減少殘余應(yīng)力，焊前對(duì)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(cè)量，對(duì)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(shí)打上洋沖；

⑥ 主舷管對(duì)接完成后，對(duì)齒條需焊處進(jìn)行焊前清理，再測(cè)量尺寸；

⑦ 主舷管焊接完成后，清理齒條焊縫，再測(cè)量尺寸；

⑧ 焊接工作完成后72小時(shí)后，方可對(duì)焊縫無(wú)損檢測(cè)。

（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(zhuān)用胎架上接長(zhǎng)，然后焊接EQ70主弦管（窗戶(hù)板）；

② 齒條開(kāi)X型坡口對(duì)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(zhuān)用胎架上裝配，預(yù)留約2.5 mm收縮補(bǔ)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(zhǎng)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(shí)對(duì)稱(chēng)施焊或兩人交替對(duì)稱(chēng)施焊；

⑤ 焊接過(guò)程中應(yīng)派專(zhuān)人對(duì)變形實(shí)時(shí)跟蹤，隨時(shí)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(guò)程中層間溫度控制在160 ℃～200 ℃；焊接完成后對(duì)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(hù)板焊接：半圓板及窗戶(hù)板來(lái)料加工好坡口，先焊兩側(cè)焊縫，再焊窗戶(hù)板與齒條連接的焊縫，安排2名焊工對(duì)稱(chēng)同時(shí)燒焊。

（5）主舷管與斜撐管的單片預(yù)裝

在樁腿組立前，對(duì)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(chǎng)地進(jìn)行；

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

③ 預(yù)裝前需要安裝支胎并交驗(yàn)，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(diǎn)圖，如圖3所示；

圖3 斜撐管與主舷管的連接節(jié)點(diǎn)

·管上作出中心線和中心點(diǎn)；

·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(wú)法檢測(cè)，故檢測(cè)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(yàn)線及地樣檢驗(yàn)線要與舷管中心線對(duì)齊；

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

·在焊接過(guò)程中要經(jīng)常檢測(cè)其主要尺寸，并及時(shí)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(duì)構(gòu)件焊前預(yù)熱、焊后保溫；

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

⑦ 吊裝單片樁腿時(shí)，用吊帶或有保護(hù)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(shí)，其裝配間隙2～3 mm，焊接收縮余量留3～4 mm。

⑨在測(cè)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(jī)上開(kāi)好坡口上胎架組裝，自由端應(yīng)加支撐固定，焊前檢驗(yàn)合格后開(kāi)始焊接；焊接時(shí)應(yīng)安排雙數(shù)焊工從中間向兩邊對(duì)稱(chēng)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(guò)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(chǎng)地進(jìn)行；

② 分段裝配的流程為：劃地樣線→交驗(yàn)→支胎→胎架定位→交驗(yàn)→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(yàn)→焊接；

③ 樁腿分段中組在專(zhuān)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(guò)程中，要經(jīng)常檢驗(yàn)地樣線、胎架、焊接過(guò)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(shí)安排2～3組，分別位于主弦管上與斜撐管相連接的3個(gè)位置上，對(duì)稱(chēng)同時(shí)跳焊，以控制焊接變形；

·焊后修磨焊縫，要求外觀圓滑過(guò)渡，消除焊趾應(yīng)力集中；

·樁腿焊接完成72小時(shí)后，進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)

⑤ 無(wú)損檢測(cè)：

·UT檢測(cè)——引用標(biāo)準(zhǔn)APIRP2X：2004

·參考標(biāo)準(zhǔn)——ANSI/AWS；A3.0焊接術(shù)語(yǔ)和定義；D1.1鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范；B1.10焊縫無(wú)損檢測(cè)指南；B1.11焊縫外觀檢驗(yàn)指南；ABS船體焊縫無(wú)損檢測(cè)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(jī)械去除或砂輪去除，如果磨后焊縫尺寸不夠應(yīng)補(bǔ)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(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼修理焊縫長(zhǎng)大于50 mm；

·原焊縫與修補(bǔ)焊縫應(yīng)圓滑過(guò)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(yǔ)

樁腿主舷管因材料特殊，在裝配、焊接每一個(gè)與其相連的零件時(shí)，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(huà)出相貫線并仔細(xì)核對(duì)好再切割；在建造自升式鉆井平臺(tái)時(shí)，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(yàn)的積累和結(jié)合一些船廠建造經(jīng)驗(yàn)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(píng)和指教，以便在以后的工作中做到更好。