一種自升式海工平臺圓柱形樁腿的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于海工平臺制造技術領域，尤其涉及一種自升式海工平臺圓柱形粧腿的制造方法。
【背景技術】
[0002]自升式海工平臺主要用于配合鉆進平臺鉆井、油田生產服務、海上油田建設、油田增產、修井作業(yè)、生活支持、風電安裝等。以自升式鉆井平臺為例，其上裝載有鉆井機械、動力、器材、居住設備一級若干可升降的粧腿，鉆井時，粧腿底部的粧靴著底，平臺則沿粧腿升離海面一定高度；移位時，平臺降至水面，粧腿升起，平臺就像駁船，可由拖輪把它拖到新的井位。可見，粧腿是自升式海工平臺的關鍵部位，當自升式海工平臺實施作業(yè)的時候，需要通過升降機構將平臺舉升到海面以上安全高度，接著進行粧腿的插粧，并由粧靴來支撐整個平臺。
[0003]目前，自升式海工平臺圓柱形粧腿的主要結構形式是圓柱形的筒體外加兩側齒條，升降系統(tǒng)是整個自升式平臺能夠順利升降的關鍵，粧腿作為升降系統(tǒng)的主要結構，無論是粧腿的焊接質量還是其精度控制，都顯得尤為重要。
[0004]利用現(xiàn)有技術制造粧腿的過程中，存在以下問題:(1)、難以保證齒條高強鋼的焊接需求；(2)、粧腿長度長，尺寸測量、控制難度大，制作施工時難以保證粧腿與圍阱內部單邊僅6mm的間隙的施工需求；(3)、齒條與圍阱齒輪箱內的齒輪嚙合，焊接完成后的粧腿對齒條精度的要求極高，而粧腿的筒體在制造過程中不可能是一個理論的規(guī)則的圓柱形，現(xiàn)有技術難以保證齒條的裝配以及焊接后的精度；(4)、現(xiàn)有的自升式海工平臺的圓柱形的粧腿一般都有70m?90m長，受限于場地和起重設備，粧腿的制作周期長，且精度難以保證。
[0005]由此可見，現(xiàn)有技術有待于進一步的改進和提高。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明為避免上述現(xiàn)有技術存在的不足之處，提供了一種能夠在有限的工期內完成粧腿的制造，并使粧腿的焊接質量和焊接精度均達到規(guī)定要求的自升式海工平臺圓柱形粧腿的制造方法。
[0007]本發(fā)明所采用的技術方案為:
[0008]一種自升式海工平臺圓柱形粧腿的制造方法，包括如下步驟:
[0009]步驟1，筒體的組對與分段制作:在保證筒體橢圓度的前提下，將筒體卷圓并裝配焊接其內部結構；再以三節(jié)筒體為單位進行筒體的小組組對，小組組對完成后對多組三節(jié)筒體進行分段的大組接長，得到分段筒體；
[0010]步驟2，齒條的接長:對齒條進行分段制作，在齒條分段制作前，先從齒條上截取多段齒條嵌補段，分段制作完成后，對各分段齒條在胎架上進行焊接接長，得到多組接長齒條段，各接長齒條段的長度與上述分段筒體的長度相當；
[0011]步驟3，接長齒條段與分段筒體的分段裝焊:選取一段接長齒條段作為齒條基準段，將該齒條基準段與對應的分段筒體進行焊接，焊接完成后以焊接好的齒條基準段和筒體段為基準預裝與其相鄰的兩個接長齒條段和齒條嵌補段，齒條嵌補段位于相鄰的兩個接長齒條段之間，預裝完成后焊接與接長齒條段對應的分段筒體，以此類推，以上一段接好的接長齒條段和分段筒體為基準段，預裝下一個分段的接長齒條段與齒條嵌補段，直至將所有的接長齒條段與分段筒體焊接完成；
[0012]步驟4，粧腿入圍阱:接長齒條段與分段筒體接長合攏完成后得到粧腿，將粧腿插入圍講。
[0013]所述步驟1中，在對筒體卷圓加工的過程中會產生延展量，為避免邊卷圓邊修割筒體的情況發(fā)生，在前期的筒體下料時，需減去筒體卷圓的延展量9?11mm下料到位，不留預彎段。
[0014]所述步驟2中，分段齒條與分段齒條之間的焊接選用的是美國林肯焊條C0NARC85。
[0015]所述步驟3中，接長齒條段與分段筒體之間的焊接選用的是CHE58-1焊條打底，GFL-71Ni 二氧化碳藥性焊絲蓋面。
[0016]所述步驟2中，在分段齒條的焊接過程中，需對各分段齒條的齒距進行控制，齒距的控制可以通過下述方法實現(xiàn):利用焊評的時機，直接通過焊接試驗的試板測算出分段齒條在焊接時，焊后的收縮量，由此確定焊前齒距，就能夠保證焊后的齒距在理論齒距偏差范圍內。
[0017]所述步驟3中，在進行接長齒條段與筒體段的裝焊時，需借助齒條定位工裝，該齒條定位工裝包括沿接長齒條段長度方向均布的碼板，各碼板均呈門型，相鄰碼板之間夾設有齒條加熱帶，各碼板上均開設有過焊孔。
[0018]所述齒條定位工裝還包括用于限制接長齒條段移動的楔塊組，楔塊組的數(shù)量與碼板的數(shù)量相等，各楔塊組均包括多塊限制齒條段移動的楔塊，各楔塊的一端與碼板相連、另一端與齒條段相抵接。
[0019]所述步驟3中，在進行接長齒條段與筒體段的裝焊之前，需在接長齒條段與筒體段之間增設墊板，且焊接時熔敷金屬不得與墊板接觸。
[0020]所述步驟1中，筒體的材質為H136鋼；所述步驟2中，齒條的材質為A514GRQ鋼。
[0021]所述步驟2和步驟3中，在對筒體進行分段組對焊接前以及在對齒條進行焊接接長前，需對EH36鋼、A514GRQ鋼進行焊前預熱，預熱溫度為150?170°C ;所述步驟2和步驟3中，焊接完成后，需對焊接好的接長齒條段和筒體段進行后熱，后熱溫度230°C保溫2?3小時后溫度降至50 V，后熱完成后，將接長齒條段和筒體段放在空氣中自然冷卻。
[0022]由于采用了上述技術方案，本發(fā)明所取得的有益效果為:
[0023]1、利用本發(fā)明可以實現(xiàn)同一根粧腿的數(shù)個分段的同時施工，先做好的下面的粧腿可以先進行與粧靴、圍阱的總裝合攏以及陸上升降試驗等，大大節(jié)省了工期，保障了項目進度。
[0024]2、齒條在焊接時因受熱伸長量較大，每段約伸長30?40mm，采用嵌補段并進行焊前預裝，有效地避免了齒條伸長帶來的與筒體焊接收縮量不一致的問題，有效地避免了應力集中。
[0025]3、利用本發(fā)明可使各工序之間同時交叉作業(yè)，大大縮短了粧腿的制造周期，并且解決了圓柱形粧腿制造過程中的技術問題，制造過程中的焊接質量和精度變得可控和有效，是自升式海工平臺在升降試驗以及后續(xù)使用過程中可以安全、順利和精確運行的有力保障。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明中齒條定位工裝的示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明中齒條與筒體的裝焊示意圖。
[0028]圖3為本發(fā)明中利用光學經瑋儀保證粧腿半徑的示意圖。
[0029]圖4為利用本發(fā)明進行分段合攏粧腿的示意圖。
[0030]其中，
[0031]1、筒體1.1、第一筒體段1.2、第二筒體段1.3、第三筒體段1.4、第四筒體段2、齒條2.1、第一齒條段2.2、第二齒條段2.3、第二齒條段2.4、第四齒條段3、楔塊4、碼板5、墊板6、齒條嵌補段
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖和具體的實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明并不限于這些實施例。
[0033]如圖1至圖4所示，一種自升式海工平臺圓柱形粧腿的制造方法，包括如下步驟:
[0034]步驟1，筒體的組對與分段制作:在保證筒體橢圓度的前提下，將筒體卷圓并裝配焊接其內部結構；再以三節(jié)筒體為單位進行筒體的小組組對，小組組對完成后對多組三節(jié)筒體進行分段的大組接長，得到分段筒體；
[0035]步驟2，齒條的接長:受限于廠家齒條的制作能力和運輸能力，購買的齒條往往只有七八米長，因此需對齒條進行分段制作，在齒條分段制作前，先從齒條上截取多段齒條嵌補段，分段制作完成后，對各分段齒條在胎架上進行焊接接長，得到多組接長齒條段，各接長齒條段的長度與上述分段筒體的長度相當；
[0036]步驟3，接長齒條段與分段筒體的分段裝焊:從接長齒條段中選取一段作為齒條基準段，如圖4所示，將第二齒條段2.2選作齒條基準段，將該第二齒條段2.2與對應的第二筒體段1.2進行焊接，焊接完成后以焊接好的第二齒條段2.2和第二筒體段1.2為基準預裝相鄰的筒體段1.1和齒條段2.1、筒體段1.3和齒條段2.3，焊接前，需在第二齒條段2.2的兩端分別預裝齒條嵌補段6，預裝完成后焊接再這兩個分段的齒條與筒體，焊接時，需四人同時施焊，以保證齒條的同步和不側彎；焊接完成后，再以第三齒條段2.3和第三筒體段1.3為基準在兩者的右側預裝第四齒條段2.4和第四筒體段1.4，如此依序進行，直至將所有的齒條段與筒體段焊接完成；
[0037]步驟4，粧腿插入圍阱后與粧靴對接，對接完成后，對粧腿進行分段的接長合攏。由于之前的預裝過程，粧腿合攏后的數(shù)據(jù)均可以達到要求。
[0038]粧腿的質量控制的重點是控制齒條對接的質量和齒條與粧腿角焊縫的質量。齒條2的材質是A514GRQ、厚度為114mm，該材質的屈服強度大于720Mpa，是一種高強度淬火加回火調質鋼，由于鋼種加入了 Mn、Cr、Mo等合金元素，焊接時容易產生冷裂紋，熱影響區(qū)受加熱溫度和冷卻速度的影響容易形成軟化帶和脆性組織，筒體1為EH36鋼，材料厚度40_52mmo
[0039]所述步驟2和步驟3中，在對筒體1進行分段組對焊接前以及在對齒條2進行焊接接長前，需對H136鋼、A514GRQ鋼進行焊前預熱，預熱溫度為150?170°C，通過焊前預熱降低A514GRQ、EH36鋼中馬氏體轉變時的冷卻速度，同時通過馬氏體的自回火作用提高A514GRQ的抗裂性；因A514GRQ這種高強度淬火加回火調制鋼中加入了 Mn、Cr、Mo等合金元素，焊接時容易產生冷裂紋，熱影響區(qū)受加熱溫度和冷卻速度的影響容易形成軟化帶和脆性組織，因此預熱溫度不宜過高，否則不僅對防止裂紋不利，更會使800?500°C的冷卻速度低于出現(xiàn)脆性混合物組織的臨界