CN109648269B - 一种海洋生活平台的提升腿桩建造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海洋生活平台的提升腿桩建造工艺，其特征在于：包括节管制作、单元段对接、分段对接、T型框架装焊、外贴腹板装焊、桩腿筒体曲面制孔并封闭、喷砂涂装和插桩总组；在本发明中，桩腿分段为筒体结构，由多个筒节拼接装配成一分段，提高建造效率、降低建造成本；垂直加强筋、T型加强圈分别起到纵向以及横向固定加强的作用，结构管在筒体内部起到横向加强作用，保证桩腿结构的强度；通过约束齿条板的直线度、齿间距和公法线间距等主要指标来提高齿条板的建造精度，提高桩腿的支撑性与稳定性，避免焊接变形或者焊缝开裂。

Description

一种海洋生活平台的提升腿桩建造工艺

技术领域

本发明涉及腿桩建造领域，尤其涉及一种海洋生活平台的提升腿桩建造工艺。

背景技术

随着海上风电能源开发步伐的加快，风电安装设备的发展前景越来越广阔。自升自航式海洋钻井平台作为风电管桩安装使用的必需设备，也出现了供不应求的局面，自然也成为了各大装备企业争相制造的工程船之一。自升自航式海洋钻井平台工作时，通常用升降机构将平台举升到海洋面以上，使其免受海浪冲击，依靠桩腿的支撑站立在海面上进行钻井工作，完成钻探任务后，降下自升自航式平台到海面，将桩腿升降到拖航位置，即可将自升自航式平台拖航到下一个作业井位，因此，桩腿是自升自航式海洋钻井平台的关键部件之一。

桩腿是海洋平台最重要的部件之一，是平台的主要承载构件，故对其齿条板焊接的质量要求十分严格，因此在建造海洋钻井平台时，齿条板焊接及其精度控制一直占据着十分重要的地位。申请号201610013969.1公开的一种自升式风电船桩腿建造工艺，包括筒体卷制、筒体间焊接、车间预拼装、插销孔切割四个工艺步骤，该桩腿设计时要求很高强度的同时要求尽量的减轻自身重量，从而采用了 70mm 厚度的 E690 材质的高强度钢板来制作直径仅 3600mm 的圆筒，具有提高建造效率、降低建造成本的优点，但是该专利缺少齿条板装焊工艺步骤，因此桩腿的支撑性与稳定性较差，容易引起焊接变形或者焊缝开裂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种海洋生活平台的提升腿桩建造工艺, 保证桩腿的支撑性及稳定性提升腿桩建造工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种海洋生活平台的提升腿桩建造工艺，其创造性在于：包括节管制作、单元段对接、分段对接、T型框架装焊、外贴腹板装焊、桩腿筒体曲面制孔并封闭、喷砂涂装和插桩总组；具体制造工艺如下：

S1：节管制作：经过下料包含坡口切割的钢板通过大型的液压机及卷板机卷制成单节筒体,纵缝焊接完成经过检测回圆整形形成单个节管零件；

S2：单元段对接：将3-4个节管利用胎架及专用滚轮架完成对接,环缝焊接完成经过检测形成单元段；

S3：分段对接：将2-3个单元段在重型滚轮架上完成对接,环缝焊接完成经过检测形成分段；

S4：T型框架装焊：在筒体分段上划线装配T型加强圈梁，加强圈梁在小组立预制完成；

S5：外贴腹板装焊：外壁腹板切割下料后上弯板机弯曲加工，需要预制加工样板，加工完成后检查直线度，装配到筒体分段上；

S6：桩腿筒体曲面制孔并封闭：分段完成后,检查并划出销孔切割线,利用专用制孔机完成开孔；

S7：喷砂涂装和总组：分段完成后,运至涂装车间喷砂涂装；

S8：插桩总组：经过涂装的桩腿分段可运输到大合拢场地进行插桩总组。

进一步的，所述S1节管制作中，经过下料包含坡口切割的钢板具体工艺为按照图纸要求和相应数据划出桩腿圆筒检测尺寸用的纵向等分检验线及四根母线，并用洋冲打上标记，以便于在尺寸检测和装配阶段对位时使用；根据套料图及施工图里的详细信息正确切割焊接坡口。

进一步的，所述S1节管制作中，钢板卷制成单节筒体具体为

（1） 板材卷圆前，一定要根据设计部门提供的图纸认真核对并熟悉每一块板材的加工参数，加工后控制每一块板的加工尺寸在允许范围内；

（2）板材卷圆方向两端不放加工余量；

（3）准备好各种内外样板，并根据卷制筒体的直径大小、壁厚选择合适的胎模；

（4）根据钢板的厚度、宽度、卷管直径、材质，通过电脑运算给出相应的卷圆数据，然后卷制；

（5）卷制过程中，用铁皮样板经常检查筒体的圆度；

（6）经过数圈的卷制，上辊的逐步加压，使钢板成圆合口，合口时需用电焊每500mm 点一个50〜100 mm的点焊点，为控制变形，利用对称点焊，纵缝保证在2〜3 mm间隙，错皮不超过皮厚的十分之一或3.2mm，二者取最小值，圆管两端错皮不超 过1.5 mm；

（7）圆筒的卷制、定位在卷板机上一次性完成，对接错板≯2mm，板缝两端用至少100mm长同材质同等厚度的钢板作为引熄弧板固定，中间部分用有过焊孔的同材质马板固定，马板长度为母材厚度的10倍；

（8）圆筒焊接完成后，圆度必须再次检测，特别要注意焊接周围圆筒的外部；检测方法：一是用铁皮样板检测局部椭圆，并用石笔画好位置；二是用盒尺测量管材的圆度，以管材周长的四分之一或八分之一管段为基准进行测量，把量好的尺寸写在钢管上；三是制作与圆筒同径的内外样板各一个，样板宽度200mm，长度根据管径大小决定；样板与纵缝坡口边缘间隙由管径确定，管径 400mm〜700mm，间隙为0〜2 mm；管径700 mm〜1000 mm，间隙为1〜3 mm； 管径1000 mm以上，间隙为2〜4 mm；对于压制没有达到要求的应调整胎模再压制直到满足要求为止。

进一步的，所述S2中单元段对接和S3中分段对接环缝焊接，具体工艺如下：

（1） 桩腿筒体组对在组对机及滚轮架上进行，直接将若干个筒体组对结束后转移至滚轮架上进行焊接，在组对过程中需注意内部环形加强的位置；

（2） 焊接前，应进行尺寸检验，主要是直线度及错边量，错边量≤2mm；

（3） 焊接方法采用埋弧自动焊，焊接材料选用规定焊材；焊前应先把焊道清理干净，由两个焊工对两条焊缝同时进行施焊；先对筒体内侧进行焊接，再外侧碳刨清根、盖面；

（4） 为防止产生裂纹和减少残余应力，在焊前需进行预热，预热方法可以采用火焰或电加热器进行，焊接过程中应控制层间温度，焊后应控制冷却速度；

（5） 焊接结束后进行交验，包括焊接检验和尺寸检验，48小时后进行焊缝探伤。

进一步的，所述S4中T型框架装焊具体工艺如下：

（1）T型加强圈梁下料后，卷制圈梁面板，在内场小组立装焊圈梁腹板及面板，制作时应保证面板与腹板的垂直度；

（2）每2-3节筒节组成筒体单元后，在筒体内壁划线并安装T型加强圈梁；

（3）装配结束，经检验人员确认无误后焊接，焊接时注意焊接顺序。

进一步的，所述S5中外贴腹板装焊具体工艺如下：

（1）筒体外壁贴板下料后，上弯板机按样板做曲面弯曲加工，严格控制加工曲面度及加工后贴板整体直线度，要求直线度控制在±3mm之内；

（2）单个桩腿分段筒节组对焊接完成，内部T型加强圈梁安装按成后，整体检测并重新在筒体的内外壁划四等分线作为贴板安装基准线；

（3）以四等分线为基准中心线安装外贴板，定位后点焊报检合格才能施焊；

（4）贴板焊接一定要遵循WPS相关要求，做好预热和保温工作，焊前应先把焊道清理干净。采用手工电弧焊时，由八个焊工对两条焊缝同时进行对称施焊；如果采用埋弧自动焊，则通过翻转对两条焊缝进行对称施焊。不论采取哪种焊接方法，焊接过程中要不间断地进行尺寸监控；

（5）焊接结束后进行交验，包括焊接检验和尺寸检验，48小时后进行焊缝探伤。

进一步的，所述S6中桩腿筒体曲面制孔并封闭具体工艺如下：

（1）贴板装焊完成后，以筒体分段内壁上的四等分线为基准在筒体四周划出插销孔切割线；

（2）将分段吊至专用的切割胎架(滚轮架)上进行切割；

（3）火焰切割前需预演，确认无误后方可切割；

（4）在切割孔近边缘用磁力钻先行钻火焰起刀孔；

（5）工面切割完后,转动滚轮架180°对面孔切割,再转动对侧面孔切割；

（6）切割完成后进行打磨处理。

本发明的优点在于：

1）在本发明中，桩腿分段为筒体结构，由多个筒节拼接装配成一分段，提高建造效率、降低建造成本；垂直加强筋、T型加强圈分别起到纵向以及横向固定加强的作用，结构管在筒体内部起到横向加强作用，保证桩腿结构的强度；通过约束齿条板的直线度、齿间距和公法线间距等主要指标来提高齿条板的建造精度，提高桩腿的支撑性与稳定性，避免焊接变形或者焊缝开裂。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的桩腿结构节段的结构示意图。

图2为本发明的桩腿结构节段半剖截面的结构示意图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1和图2所示的一种海洋生活平台的提升腿桩建造工艺，包括节管制作、单元段对接、分段对接、T型框架装焊、外贴腹板装焊、桩腿筒体曲面制孔并封闭、喷砂涂装和插桩总组；具体制造工艺如下：

S1：节管制作：经过下料包含坡口切割的钢板通过大型的液压机及卷板机卷制成单节筒体,纵缝焊接完成经过检测回圆整形形成单个节管零件；

S2：单元段对接：将3-4个节管利用胎架及专用滚轮架完成对接,环缝焊接完成经过检测形成单元段；

S3：分段对接：将2-3个单元段在重型滚轮架上完成对接,环缝焊接完成经过检测形成分段；

S4：T型框架装焊：在筒体分段上划线装配T型加强圈梁，加强圈梁在小组立预制完成；

S5：外贴腹板装焊：外壁腹板切割下料后上弯板机弯曲加工，需要预制加工样板，加工完成后检查直线度，装配到筒体分段上；

S6：桩腿筒体曲面制孔并封闭：分段完成后,检查并划出销孔切割线,利用专用制孔机完成开孔；

S7：喷砂涂装和总组：分段完成后,运至涂装车间喷砂涂装；

S8：插桩总组：经过涂装的桩腿分段可运输到大合拢场地进行插桩总组。

S1节管制作中，经过下料包含坡口切割的钢板具体工艺为按照图纸要求和相应数据划出桩腿圆筒检测尺寸用的纵向等分检验线及四根母线，并用洋冲打上标记，以便于在尺寸检测和装配阶段对位时使用；根据套料图及施工图里的详细信息正确切割焊接坡口。

S1节管制作中，钢板卷制成单节筒体具体为

（1） 板材卷圆前，一定要根据设计部门提供的图纸认真核对并熟悉每一块板材的加工参数，加工后控制每一块板的加工尺寸在允许范围内；

（2）板材卷圆方向两端不放加工余量；

（3）准备好各种内外样板，并根据卷制筒体的直径大小、壁厚选择合适的胎模；

（4）根据钢板的厚度、宽度、卷管直径、材质，通过电脑运算给出相应的卷圆数据，然后卷制；

（5）卷制过程中，用铁皮样板经常检查筒体的圆度；

（6）经过数圈的卷制，上辊的逐步加压，使钢板成圆合口，合口时需用电焊每500mm 点一个50〜100 mm的点焊点，为控制变形，利用对称点焊，纵缝保证在2〜3 mm间隙，错皮不超过皮厚的十分之一或3.2mm，二者取最小值，圆管两端错皮不超 过1.5 mm；

（7）圆筒的卷制、定位在卷板机上一次性完成，对接错板≯2mm，板缝两端用至少100mm长同材质同等厚度的钢板作为引熄弧板固定，中间部分用有过焊孔的同材质马板固定，马板长度为母材厚度的10倍；

（8）圆筒焊接完成后，圆度必须再次检测，特别要注意焊接周围圆筒的外部；检测方法：一是用铁皮样板检测局部椭圆，并用石笔画好位置；二是用盒尺测量管材的圆度，以管材周长的四分之一或八分之一管段为基准进行测量，把量好的尺寸写在钢管上；三是制作与圆筒同径的内外样板各一个，样板宽度200mm，长度根据管径大小决定；样板与纵缝坡口边缘间隙由管径确定，管径 400mm〜700mm，间隙为0〜2 mm；管径700 mm〜1000 mm，间隙为1〜3 mm； 管径1000 mm以上，间隙为2〜4 mm；对于压制没有达到要求的应调整胎模再压制直到满足要求为止。

S2中单元段对接和S3中分段对接环缝焊接，具体工艺如下：

（1） 桩腿筒体组对在组对机及滚轮架上进行，直接将若干个筒体组对结束后转移至滚轮架上进行焊接，在组对过程中需注意内部环形加强的位置；

（2） 焊接前，应进行尺寸检验，主要是直线度及错边量，错边量≤2mm；

（3） 焊接方法采用埋弧自动焊，焊接材料选用规定焊材；焊前应先把焊道清理干净，由两个焊工对两条焊缝同时进行施焊；先对筒体内侧进行焊接，再外侧碳刨清根、盖面；

（4） 为防止产生裂纹和减少残余应力，在焊前需进行预热，预热方法可以采用火焰或电加热器进行，焊接过程中应控制层间温度，焊后应控制冷却速度；

（5） 焊接结束后进行交验，包括焊接检验和尺寸检验，48小时后进行焊缝探伤。

S4中T型框架装焊具体工艺如下：

（1）T型加强圈梁下料后，卷制圈梁面板，在内场小组立装焊圈梁腹板及面板，制作时应保证面板与腹板的垂直度；

（2）每2-3节筒节组成筒体单元后，在筒体内壁划线并安装T型加强圈梁；

（3）装配结束，经检验人员确认无误后焊接，焊接时注意焊接顺序。

S5中外贴腹板装焊具体工艺如下：

（1）筒体外壁贴板下料后，上弯板机按样板做曲面弯曲加工，严格控制加工曲面度及加工后贴板整体直线度，要求直线度控制在±3mm之内；

（2）单个桩腿分段筒节组对焊接完成，内部T型加强圈梁安装按成后，整体检测并重新在筒体的内外壁划四等分线作为贴板安装基准线；

（3）以四等分线为基准中心线安装外贴板，定位后点焊报检合格才能施焊；

（4）贴板焊接一定要遵循WPS相关要求，做好预热和保温工作，焊前应先把焊道清理干净。采用手工电弧焊时，由八个焊工对两条焊缝同时进行对称施焊；如果采用埋弧自动焊，则通过翻转对两条焊缝进行对称施焊。不论采取哪种焊接方法，焊接过程中要不间断地进行尺寸监控；

（5）焊接结束后进行交验，包括焊接检验和尺寸检验，48小时后进行焊缝探伤。

S6中桩腿筒体曲面制孔并封闭具体工艺如下：

（1）贴板装焊完成后，以筒体分段内壁上的四等分线为基准在筒体四周划出插销孔切割线；

（2）将分段吊至专用的切割胎架(滚轮架)上进行切割；

（3）火焰切割前需预演，确认无误后方可切割；

（4）在切割孔近边缘用磁力钻先行钻火焰起刀孔；

（5）工面切割完后,转动滚轮架180°对面孔切割,再转动对侧面孔切割；

（6）切割完成后进行打磨处理。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种海洋生活平台的提升腿桩建造工艺，其特征在于：包括节管制作、单元段对接、分段对接、T型框架装焊、外贴腹板装焊、桩腿筒体曲面制孔并封闭、喷砂涂装和插桩总组；具体制造工艺如下：

S1：节管制作：经过下料包含坡口切割的钢板通过大型的液压机及卷板机卷制成单节筒体,纵缝焊接完成经过检测回圆整形形成单个节管零件；

S2：单元段对接：将3-4个节管利用胎架及滚轮架完成对接,环缝焊接完成经过检测形成单元段；

S3：分段对接：将2-3个单元段在重型滚轮架上完成对接,环缝焊接完成经过检测形成分段；

S4：T型框架装焊：在筒体分段上划线装配T型加强圈梁，T型加强圈梁在小组立预制完成；

S5：外贴腹板装焊：外贴腹板切割下料后上弯板机弯曲加工，需要预制加工样板，加工完成后检查直线度，装配到筒体分段上；

S6：桩腿筒体曲面制孔并封闭：分段完成后,检查并划出销孔切割线,利用制孔机完成开孔；

S7：喷砂涂装：分段完成后,运至涂装车间喷砂涂装；

S8：插桩总组：经过涂装的桩腿分段可运输到大合拢场地进行插桩总组；

所述S5中外贴腹板装焊具体工艺如下：

（1）筒体外贴腹板下料后，上弯板机按样板做曲面弯曲加工，严格控制加工曲面度及加工后外贴腹板整体直线度，要求直线度控制在±3mm之内；

（2）单个桩腿分段筒节组对焊接完成，内部T型加强圈梁安装完成后，整体检测并重新在筒体的内外壁划四等分线作为外贴腹板安装基准线；

（3）以四等分线为基准中心线安装外贴腹板，定位后点焊报检合格才能施焊；

（4）外贴腹板焊接一定要遵循WPS相关要求，做好预热和保温工作，焊前应先把焊道清理干净；采用手工电弧焊时，由八个焊工对两条焊缝同时进行对称施焊；如果采用埋弧自动焊，则通过翻转对两条焊缝进行对称施焊；不论采取哪种焊接方法，焊接过程中要不间断地进行尺寸监控；

（5）焊接结束后进行交验，包括焊接检验和尺寸检验，48小时后进行焊缝探伤。

2.根据权利要求1所述的一种海洋生活平台的提升腿桩建造工艺，其特征在于：所述S1节管制作中，经过下料包含坡口切割的钢板具体工艺为按照图纸要求和相应数据划出桩腿圆筒检测尺寸用的纵向等分检验线及四根母线，并用洋冲打上标记，以便于在尺寸检测和装配阶段对位时使用；根据套料图及施工图里的详细信息正确切割焊接坡口。

3.根据权利要求1所述的一种海洋生活平台的提升腿桩建造工艺，其特征在于：所述S1节管制作中，钢板卷制成单节筒体具体为

（1）板材卷圆前，一定要根据设计部门提供的图纸认真核对并熟悉每一块板材的加工参数，加工后控制每一块板的加工尺寸在允许范围内；

（2）板材卷圆方向两端不放加工余量；

（3）准备好各种内外样板，并根据卷制筒体的直径大小、壁厚选择合适的胎模；

（4）根据钢板的厚度、宽度、卷管直径、材质，通过电脑运算给出相应的卷圆数据，然后卷制；

（5）卷制过程中，用铁皮样板经常检查筒体的圆度；

（6）经过数圈的卷制，上辊的逐步加压，使钢板成圆合口，合口时需用电焊每500 mm 点一个50〜100 mm的点焊点，为控制变形，利用对称点焊，纵缝保证在2〜3 mm间隙，错皮不超过皮厚的十分之一或3.2mm，二者取最小值，圆管两端错皮不超过1.5 mm；

（7）圆筒的卷制、定位在卷板机上一次性完成，对接错板≯2mm，板缝两端用至少100mm长同材质同等厚度的钢板作为引熄弧板固定，中间部分用有过焊孔的同材质马板固定，马板长度为母材厚度的10倍；

（8）圆筒焊接完成后，圆度必须再次检测，特别要注意焊接周围圆筒的外部；检测方法：一是用铁皮样板检测局部椭圆，并用石笔画好位置；二是用盒尺测量管材的圆度，以管材周长的四分之一或八分之一管段为基准进行测量，把量好的尺寸写在钢管上；三是制作与圆筒同径的内外样板各一个，样板宽度200mm，长度根据管径大小决定；样板与纵缝坡口边缘间隙由管径确定，管径 400mm〜700mm，间隙为0〜2 mm；管径700 mm〜1000 mm，间隙为1〜3mm；管径1000 mm以上，间隙为2〜4 mm；对于压制没有达到要求的应调整胎模再压制直到满足要求为止。

4.根据权利要求1所述的一种海洋生活平台的提升腿桩建造工艺，其特征在于：所述S2中单元段对接和S3中分段对接环缝焊接，具体工艺如下：

（1）桩腿筒体组对在组对机及滚轮架上进行，直接将若干个筒体组对结束后转移至滚轮架上进行焊接，在组对过程中需注意内部环形加强的位置；

（2）焊接前，应进行尺寸检验，主要是直线度及错边量，错边量≤2mm；

（3）焊接方法采用埋弧自动焊，焊接材料选用规定焊材；焊前应先把焊道清理干净，由两个焊工对两条焊缝同时进行施焊；先对筒体内侧进行焊接，再外侧碳刨清根、盖面；

（4）为防止产生裂纹和减少残余应力，在焊前需进行预热，预热方法可以采用火焰或电加热器进行，焊接过程中应控制层间温度，焊后应控制冷却速度；

（5）焊接结束后进行交验，包括焊接检验和尺寸检验，48小时后进行焊缝探伤。

5.根据权利要求1所述的一种海洋生活平台的提升腿桩建造工艺，其特征在于：所述S4中T型框架装焊具体工艺如下：

（1）T型加强圈梁下料后，卷制T型加强圈梁面板，在内场小组立装焊T型加强圈梁腹板及面板，制作时应保证面板与腹板的垂直度；

（2）每2-3节筒节组成筒体单元后，在筒体内壁划线并安装T型加强圈梁；

（3）装配结束，经检验人员确认无误后焊接，焊接时注意焊接顺序。

6.根据权利要求1所述的一种海洋生活平台的提升腿桩建造工艺，其特征在于：所述S6中桩腿筒体曲面制孔并封闭具体工艺如下：

（1）外贴腹板装焊完成后，以筒体分段内壁上的四等分线为基准在筒体四周划出插销孔切割线；

（2）将筒体 分段吊至滚 轮架上进行切割；

（3）火焰切割前需预演，确认无误后方可切割；

（4）在切割孔近边缘用磁力钻先行钻火焰起刀孔；

（5）工面切割完后,转动滚轮架180°对面孔切割,再转动对侧面孔切割；

（6）切割完成后进行打磨处理。

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