鉆井平臺(tái)懸臂梁建造工藝

李俊林 李書建 房春雷

摘 要：本論文主要介紹了SUPPER M2型自升式鉆井平臺(tái)懸臂梁的建造工藝方案，根據(jù)懸臂梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)劃分為四個(gè)區(qū)域，并根據(jù)各區(qū)域的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用不同的建造工藝，最后介紹各區(qū)域吊裝總組成為懸臂梁的方案。

關(guān)鍵詞：懸臂梁；建造；精度；工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.124

0 引言

SUPPER M2型自升式鉆井平臺(tái)結(jié)構(gòu)建造主要有幾大難點(diǎn)分別是：樁腿的建造，升降裝置的建造，懸臂梁鉆臺(tái)區(qū)域的建造。其共同的特點(diǎn)為：大部分角焊縫采用全焊透，并且主要采用EQ等級(jí)的材料（主要是EQ47，EQ56），板厚很厚，焊接量大，易變形，在此前提條件下卻對(duì)焊縫質(zhì)量、結(jié)構(gòu)成型精度要求很高。所以這幾部分是整個(gè)平臺(tái)建造的關(guān)鍵點(diǎn)，也是難點(diǎn)。由于懸臂梁的結(jié)構(gòu)不同于普通船體結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)主要采用的鋼架設(shè)計(jì)原則，按不同功能區(qū)域采用縱橫鋼架設(shè)計(jì)。由于懸臂梁上方承載整個(gè)鉆臺(tái)，下面與主船體連接，并且需要懸臂梁和鉆臺(tái)整體滑移，所以精度要求很高。本文主要介紹了懸臂梁的建造方式以及建造過程中精度控制，對(duì)懸臂梁的建造方式做一個(gè)技術(shù)總結(jié)，為海上鉆井平臺(tái)的項(xiàng)目提供必要的技術(shù)支持。

1 概述

SUPPER M2懸臂梁鋼結(jié)構(gòu)總重424噸，外形尺寸為38190×19990×7620mm。將懸臂梁如圖1所示主要分為四大區(qū)域：左主梁，右主梁，堆管平臺(tái)以及鉆臺(tái)支撐鋼架。

2 懸臂梁的建造工藝

左主梁，右主梁，堆管平臺(tái)以及鉆臺(tái)支撐鋼架區(qū)域采取正造，四大區(qū)域建造完成后再按一定順序正態(tài)總組在一起，形成整個(gè)懸臂梁結(jié)構(gòu)。

2.1 懸臂梁的精度要求

懸臂梁主梁下面板的總長為31890mm，但要求應(yīng)許誤差為±5mm，左右主梁之間寬度為18280mm，要求應(yīng)許誤差為±3mm。而其與船體連接的下面板也精度要求，如圖2所示。 總體來說精度要求很高，實(shí)際建造過種中要通過加裝工裝件來控制結(jié)構(gòu)變形。

2.2 懸臂梁區(qū)域劃分

懸臂梁分成四大區(qū)域建造：左、右主梁，堆管平臺(tái)，鉆臺(tái)支撐鋼架。將這四部分分別單獨(dú)同時(shí)建造，不僅能提高建造的精度，還可以提高結(jié)構(gòu)建造的效率。

2.3 主梁的建造

為要保證主梁的上下面板的直線度，以及焊接后的平面度，將主梁腹板根據(jù)板縫從中間分開分為上下兩部分T形結(jié)構(gòu)分別同時(shí)制作。首先將主梁的面板吊裝到胎架固定（胎架采用鋼梁胎架，首先用水平儀測量保證鋼梁上表面的水平度，再將另一部分的面板吊至胎架上，用激光儀保證直線度，焊接面板的對(duì)接焊），調(diào)整好面板水平度后畫出中心線，將腹板吊至面板正上方，根據(jù)中心線點(diǎn)焊定位，為了減少焊接時(shí)的變形，約每隔250mm左右需設(shè)置卡板，并用楔子塞緊，以防止焊接時(shí)引起的面板上翹。面板與腹板焊接結(jié)束后（此區(qū)域焊縫母材為EQ47和EQ56的全焊透焊縫，焊接前要預(yù)熱，焊接過程中控制溫度，焊后要保溫，防止產(chǎn)生焊接裂紋），用全站儀測量需要的檢測分析數(shù)據(jù)，分析確認(rèn)是否合格，合格后方可將上半部分的T形結(jié)構(gòu)的腹板翻身，翻身后與下半部分T形結(jié)構(gòu)腹板對(duì)接。為了保證腹板對(duì)接的垂直度和平整度，對(duì)接前在腹板對(duì)接處兩側(cè)可設(shè)置工字梁作為工裝，以及約3米左右間距在腹板兩邊設(shè)置法蘭螺絲。工裝安裝結(jié)束后，對(duì)接縫焊接過程與此前焊接類似。用全站儀檢測腹板的垂直度、平整度以及面板的平面度。合格后安裝腹板上的垂向加強(qiáng)T型材，以及預(yù)制好的大型肘板（加強(qiáng)與腹板焊縫為母材EQ47的全焊透焊縫，注意焊接質(zhì)量以及預(yù)熱保溫）。最后整個(gè)主梁制作完成，測量檢驗(yàn)。

2.4 堆管平臺(tái)的建造

由圖2可以看出，堆管平臺(tái)是由工字鋼梁和板架組成，并且板架是嵌入在工字梁中間，并且板架是有傾斜坡度的，因此采用正造方式。根據(jù)工字梁的間距鋪設(shè)平臺(tái)胎架，用水平儀測量胎架的水平度，合格后，在胎架上預(yù)制工字梁（工字梁面板與腹板是EQ47的材質(zhì)，焊 縫為全焊透焊縫，注意焊接質(zhì)量以及預(yù)熱保溫），并同時(shí)在板架工位預(yù)制板架結(jié)構(gòu)。最后按照工字梁板架工字梁的順序從首向尾拼裝堆管平臺(tái)。

2.5 鉆臺(tái)支撐鋼架的建造

鉆臺(tái)支撐鋼架是寬度方向高2440mm內(nèi)部設(shè)置加強(qiáng)的工字梁，長度方向高約1000mm的工字梁，中間設(shè)有較小的工字梁加強(qiáng)結(jié)構(gòu)（所有材質(zhì)都是EQ47或EQ56）連接長寬方向上的工字梁。由于鉆臺(tái)安裝在鉆臺(tái)支撐鋼架上，并且要左右滑移，因此在制作過程中需要保證鉆臺(tái)支撐鋼架的上表面的水平度。制作時(shí)，首先在車間鋪設(shè)鋼梁，再鋪設(shè)立柱，制作高低胎架。寬度方向的工字梁采用由下向上在胎架制作的方式建造，長度方向的工字梁以及其余工字梁在車間預(yù)制。將預(yù)制好的工字梁吊至胎架上，為了保證平整度，設(shè)置支撐工裝。焊接時(shí)要由外向內(nèi)的順序焊接，減少焊接變形，保證結(jié)構(gòu)成形尺寸。

2.6 四部分總裝成懸臂梁

組裝順序如下：左主梁堆管平臺(tái)右主梁鉆臺(tái)支撐鋼架。左右主梁放置在原胎架上，在左主梁的右側(cè)鋪設(shè)大型的支撐鋼架，用于吊裝堆管平臺(tái)時(shí)的支撐。主梁的上面板需要插入到堆管平臺(tái)的工字鋼腹板中，首先左主梁位置不動(dòng)，用2臺(tái)150噸的行車（前后設(shè)置四個(gè)吊耳）將堆管平臺(tái)吊起，運(yùn)至接近左主梁的位置，然后從右向左將堆管平臺(tái)平移安裝到左主梁上。用液壓油泵頂住堆管平臺(tái)調(diào)整平臺(tái)的水平，到位后，松開行車吊鉤用馬板以及定位焊將堆管平臺(tái)固定在左主梁上。在安裝右主梁前，根據(jù)左主梁的位置及圖紙主尺寸，需事先劃地樣線，并根據(jù)地樣線設(shè)置卡板。由于主梁長度為38.19米，故采用兩部150噸的行車前后吊運(yùn)。將右主梁整體吊起，向左側(cè)靠攏。到位后下放，將右主梁的面板插入到堆管平臺(tái)上。用全站儀測量兩個(gè)主梁間的主要尺寸，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，用行車和油泵結(jié)合的方式調(diào)整尺寸，直到合格。焊接堆管平臺(tái)與主梁間的連接處焊縫，并保證焊接質(zhì)量。焊接結(jié)束后測量檢驗(yàn)，復(fù)查安裝鉆臺(tái)支撐鋼架區(qū)域的水平度，此時(shí)數(shù)據(jù)誤差應(yīng)該在2mm以內(nèi)，為了便于調(diào)節(jié)鋼架吊運(yùn)時(shí)以及安裝時(shí)的水平，采用前后設(shè)置吊耳，用兩部行車吊運(yùn)。由于鉆臺(tái)支撐鋼架直接與主梁的上面連接，因此只能用行車調(diào)整水平度。用手拉葫蘆以及油泵做微調(diào)，鉆臺(tái)支撐鋼架安裝到位，松開吊車。

3 總結(jié)

懸臂梁的建造與普通船體分段建造模式有所不同，需要設(shè)置大量的特殊的胎架和工裝件。在整個(gè)建造工程中，最重要的兩點(diǎn)是必須要保證建造精度和焊接質(zhì)量。為了保證精度，必須分區(qū)域建造，區(qū)域建造過程中設(shè)置大量的工裝，先滿足局部的高精度，再拼裝、調(diào)整滿足整體精度。由于懸臂梁的材質(zhì)主要是EQ56或EQ47，焊條的選用、保溫，焊前預(yù)熱、焊接間溫度控制和焊后保溫非常重要，為了保證焊接質(zhì)量，通常采用對(duì)稱分段燒焊。總的來說，SUPPER M2 鉆井平臺(tái)懸臂梁的成功建造為后續(xù)建造高難度的船舶或海工平臺(tái)提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒和技術(shù)支撐。

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