勝利作業五號平臺齒輪齒條式升降系統焊接順序優化

中石化勝利油建工程有限公司 （山東 東營 257073） 李 震

1.工程概況

勝利作業五號平臺是勝利油田第一座自主建造的齒輪齒條 升降的修井作業平臺。平臺主體型長43m，型寬36m，型深4.7m，重為3327t，配有三根圓柱形樁腿，樁腿長60m（見圖1），主要適用于4500m深度范圍內直井、斜井的大修、小修作業。作業范圍為渤海灣水深5～25m內泥砂質海底的海域。平臺設有動力系統、移動修井作業系統、船用設備及生活設施等，具有提供生產、生活、動力和外輸以及人員居住等功能。升降系統如圖2所示。

圖1 勝利作業五號平臺

圖2 升降系統

2.焊接難點

升降系統是實現平臺升降的重要組成部分，結構復雜，板材較厚，焊縫密集，組對和焊接變形對系統總裝精度影響較大。如圖3所示，上下筒體導向環控制樁腿的整體垂直度，上下齒條導向槽控制齒條與齒輪的嚙合精度。根據設計圖樣，升降系統的總裝精度要求為：①齒輪箱垂直度≤0.5mm。②齒輪齒條嚙合精度偏差±0.5mm。③樁腿與導向環、齒條與導向槽的配合間隙偏差≤6.5mm。

圖3 升降系統結構

3.關鍵焊接工藝

（1）焊前準備 為控制各個部件在安裝焊接時的變形，制定以下措施：①通過優化分段合攏的焊接順序等措施，保證平臺主體及圍阱區的安裝精度。②通過優化樁腿分段吊裝合攏的焊接順序及其他控制措施，保證樁腿的整體尺寸精度。③通過控制固樁架各部件在組裝時的焊接順序，保證固樁架各個部件的安裝尺寸精度。

由于整個升降系統焊接量較大，焊接所引起的受損量不宜控制，為保證在焊接完成后達到設計要求的精度，在施工之前首先需要確定各個焊縫收縮量的變化，為此，首先進行了4組試驗確定焊縫的收縮量。①模擬試驗分段合攏縫的焊接，測量焊縫收縮量。②模擬試驗樁腿筒體環縫的焊接，測量焊縫收縮量。③結合齒條對接縫的焊評試驗，測量焊縫收縮量。④模擬固樁架現場組裝的焊接，測量焊縫收縮量。經過試驗確定各位置焊縫的收縮量如表1～表3所示。

表1 圍阱區合攏焊縫收縮量

表2 樁腿筒體合攏焊縫焊接收縮量

由表2可以看出，組對間隙小，雙面坡口，焊接收縮較明顯，板厚30mm與40mm幾乎無差別。

表3 齒條焊縫焊接收縮量

（2）主要構件焊接順序確定 根據試驗，確定了各個主要構件的焊接收縮量，從而制定各個主要位置的焊接施工順序。

第一，確定平臺主體的總裝焊接順序。根據平臺主體結構的組成形式及試驗所得到的合攏焊縫收縮量試驗參數，先焊并排的縱焊縫，將并排的分段連成整體。然后再焊橫焊縫，將前后的大分段進行連接。在各個分段的焊接中特別要注意的是，先焊內部結構對接縫，再焊板材對接縫，每道板材對接縫都從中心往兩端同步對稱施焊。

對于橫向環形合攏縫應按照以下順序進行合攏焊接：首先進行甲板構件對接縫，底板構件對接縫，艙壁構件對接縫；然后進行縱艙壁及舷側對接縫按從上至下分段退焊。外板環縫安排6名焊工對稱施焊。

第二，樁腿合攏縫的焊接順序。樁腿焊接按照：筒體環焊縫→構件合攏縫→齒條對接縫→底板合攏縫的順序進行焊接，并由4名焊工中心對稱同步同向施焊。齒條對接則由2名焊工對稱同步施焊，這達到了焊接變形幾乎為0的效果（見圖4）。

圖4 樁腿筒體焊接

4.結語

通過改變齒輪齒條式升降系統的焊接順序，有效提高了升降系統的安裝精度，填補了公司在齒輪齒條式升降平臺建造領域的空白，為公司開拓市場奠定了堅實的基礎。

（20140103）