cj46自升式钻井平台桩腿制作工艺
自升式钻井平台自上世纪50年代加入海洋石油开发大军，至今已成功应用在海洋石油开采、钻井、生产、储存、平台维护等各个方面。平台绝大多数时间处于恶劣的海洋作业环境中，桩腿更是起着支撑、稳定和起升导向总重近万吨的钻井平台的作用，其尺度大、结构复杂、制造精度要求高、难度大，除了承受静水压力外，还要经受风浪、潮汐、海流、船舶刮碰、钻探工作时的动负荷等外力作用以及海水的腐蚀，工作条件苛刻，受力情况复杂。 因此，在整座平台的建造中，桩腿的制作是最为关键的项目之一。本文以 CJ46 自升式钻井平台桩腿制作为例，主要通过熟悉并且绘制图纸、学习CAD三维建模以及去现场了解船厂各方面工作条件进行研究与学习。 从桩腿的分段划分、 管材加工、胎架制作、精度控制、焊接作业、吊装合拢等几个方面系统阐述整个桩腿的制作流程。按文中工艺制作要求，CJ46自升式钻井平台桩腿顺利完成， 并通过质量验收。通过本论文的制作实践， 解决了斜撑管与主舷管角接的关键技术问题， 保证了齿条板焊接质量、尺寸精度，同时也极大地降低了产品成本，缩短了安装周期，提高了自升式钻井平台起升精度，为制作同类桩腿积累了丰富的施工经验。关键词：自升式钻井平台；桩腿；制作工艺；焊接工艺；精度控制目 录
第一章 绪论 1
1.1 论文的背景及意义 1
1.1.1 课题背景 1
1.1.2 课题研究意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 本文研究的主要内容 4
1.3.1 主要研究内容包括 4
1.3.2 论文框架 4
第二章 自升式平台简介 6
2.1 自升式平台结构特点 6
2.2 自升式平台载荷及受力分析 8
2.2.1 环境载荷 8
2.2.2 使用载荷 2
2.2.3 施工载荷 2
2.3 自升式平台桩腿的建造特点 2
2.3.1 桁架式桩腿分段划分特点 2
2.3.2 桁架式桩腿片体划分特点 3
2.3.3 桁架式桩腿结构焊接特点 2
第三章 CJ46自升式钻井平台桩腿建造工艺 3
3.1 概述 3
3.2 桩腿分段划分及胎架制作
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
荷 2
2.2.3 施工载荷 2
2.3 自升式平台桩腿的建造特点 2
2.3.1 桁架式桩腿分段划分特点 2
2.3.2 桁架式桩腿片体划分特点 3
2.3.3 桁架式桩腿结构焊接特点 2
第三章 CJ46自升式钻井平台桩腿建造工艺 3
3.1 概述 3
3.2 桩腿分段划分及胎架制作 3
3.2.1 桩腿分段划分 3
3.2.2 胎架制作 2
3.3 材料验收 2
3.3.1 来料情况检验 2
3.3.2 主舷管的来料检验 3
3.3.3 斜撑管的来料检验 7
3.4 建造程序及精度控制 7
3.4.1 主舷管对接 7
3.4.2 斜撑管对接 8
3.4.3 主舷管和斜撑管的单片预装 10
3.4.4 桩腿分段的分段总组装配 13
第四章 CJ46自升式钻井平台桩腿焊接工艺 17
4.1 焊接方法及焊接材料 17
4.1.1 概述 17
4.1.2 焊接方法及焊接材料 17
4.2 斜撑管对接及齿条主舷管焊接 18
4.2.1 斜撑管对接 18
4.2.2 齿条主舷管焊接 18
4.3 桩腿桁架单片焊接及桩腿分段大组焊接 20
4.3.1 桩腿桁架单片焊接 20
4.3.2 桩腿分段大组焊接 20
4.4 焊接修补 20
第五章 CJ46自升式钻井平台桩腿合拢总装工艺 21
5.1 桩腿合拢总装工艺 21
5.2 桩腿合拢焊接工艺 22
总 结 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
第一章 绪论
1.1 论文的背景及意义
1.1.1 课题背景
海洋平台的制造工艺一直以来都是各船厂和相关工作人员探索的重点，并且伴随着海洋油气开发由温暖浅海区域向更深的低温寒冷海域发展，平台工作时所遭受的环境日趋恶劣，导致我们必须要提高平台的使用寿命和安全要求，同时对海洋平台的用钢特点和焊接工艺的探索已成为海洋工程领域研究的热点。而平台桩腿中交错的管节点是平台在工作中承受各种载荷的主要结构，对管节点用钢和焊接工艺的研究尤为重要。
海洋平台由于灾难性事故导致的人员伤亡、经济损失也促进了其建造技术的发展。1979年11月25日，我国渤海2号自升式海洋平台由于操作不当翻沉，死亡人数72人，直接经济损失达3700多万元；1980年3月27日，在北海挪威Ekofisk（埃科菲斯克）油田服役的Alexander Kielland（亚历山大基兰）号半潜式平台由于应力集中而倾覆，死亡123人，被称为海洋工程界的“Titanic”灾难；2010年4月20日，英国石油公司(BP)的“深水地平线”钻井平台在美国墨西哥湾喷发引起剧烈爆炸，不仅使11人丧生，而且导致大量原油向世界最富饶的渔场喷涌而入，堪称美国历史上最严重的人为环境灾难之一。
在开采海洋石油的海工装备中，海洋平台占有很重要的份额，对于保有量和手持订单来说，整个钻井装备中，自升式海洋钻井平台最多。
自升式海洋钻井平台工作时，一般是用升降机构举升平台，使它到达海面以上，这样可以避免受海浪冲击，使平台依靠桩腿的支撑力量站立在海面上，然后进行钻井作业。在完成钻探任务后，将钻井平台降到海面就可以拖航到下一个作业井位。由此而知，桩腿是自升式海洋钻井平台的关键部件之一。[1]
1.1.2 课题研究意义
本文以 CJ46 自升式钻井平台桩腿制作为例，主要通过熟悉并且绘制图纸、学习CAD三维建模以及去现场了解船厂各方面工作条件进行研究与学习。 从桩腿的分段划分、 管材加工、胎架制作、精度控制、焊接作业、吊装合拢等几个方面系统阐述整个桩腿的制作流程。
目前国内各船厂的自升式钻井平台桩腿制造工艺流程各异，没有形成统一的风格，不利于船厂的交流与合作。因此，本论文的研究，对其他船厂借鉴招商局重工技术具有理论指导意义，并且对降低产品成本，缩短安装周期，提高自升式钻井平台起升精度具有实际意义，为制作同类桩腿积累了丰富的施工经验。
1.2 国内外研究现状
(1) 在海洋平台桩腿装配与焊接工艺的研究方面
国外主要研究了管节点制造。二十世纪70年代初，法国已将铸钢管节点应用到海洋平台上。1980年英国钢铁公司开始生产用于海洋平台上的大型铸钢管节点，并取得英国劳氏船级社认可证书。1977年日本根据工作水深90m自升式海洋平台桩腿节点要求，由住友金属公司、川崎重工、日本钢管等单位对屈服强度大于686N/mm2的铸钢节点进行研究，对焊接节点和铸钢节点模型作结构对比试验，取得良好结果，证明了铸钢节点无论从降低应力系数还是从改善疲劳强度方面都比焊接节点优越。但是，现在的自升式海洋平台桩腿长度不断增大，管节点的尺寸也随之扩大，使用铸钢节点加大了建造工艺的难度。而在管节点的装配与焊接方面，国内鲜有研究。
江苏熔盛船舶工程研究设计院有限公司黄俊宏[2]研究了自升式海洋平台桩腿建造工艺，得到了桁架式桩腿总段的建造顺序，但是他没有考虑桩腿整体的吊装方法。海洋石油工程（青岛）有限公司的芦斐等[3]对自升式海洋平台桩腿建造技术进行了研究，结合中海油建造的自升式海洋平台，对自升式海洋平台桩腿结构和材质特性进行分析，并对桩腿预制工艺及建造过程中易出现的问题和解决措施做了研究，但是他仅仅给出了部分分段的预制工艺，而没有给出整个桩腿分段的预制工艺。中国石油集团海洋工程有限公司的孙培东等[4]研究了桁架式海洋平台桩腿的结构形式和建造流程，总结了桁架式桩腿结构施工的精度控制和焊接质量控制，但是他没有考虑到分段的预制工艺和具体的精度控制尺寸。中国石油集团海洋工程有限公司的郑庆涛等[5]以中海油5#和6#自升式海洋平台为例，研究了桩腿的建造组装，其中重点从坡口形式、预热及层间温度、焊接顺序和焊接要求对齿条与齿条座板焊接工艺进行了研究，但是他仅仅考虑了一种坡口型式，没有综合对比多种坡口型式，选择一种较优的坡口。青岛北海船舶重工有限责任公司的冉绍春等[6]研究了海
第一章 绪论 1
1.1 论文的背景及意义 1
1.1.1 课题背景 1
1.1.2 课题研究意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 本文研究的主要内容 4
1.3.1 主要研究内容包括 4
1.3.2 论文框架 4
第二章 自升式平台简介 6
2.1 自升式平台结构特点 6
2.2 自升式平台载荷及受力分析 8
2.2.1 环境载荷 8
2.2.2 使用载荷 2
2.2.3 施工载荷 2
2.3 自升式平台桩腿的建造特点 2
2.3.1 桁架式桩腿分段划分特点 2
2.3.2 桁架式桩腿片体划分特点 3
2.3.3 桁架式桩腿结构焊接特点 2
第三章 CJ46自升式钻井平台桩腿建造工艺 3
3.1 概述 3
3.2 桩腿分段划分及胎架制作
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
荷 2
2.2.3 施工载荷 2
2.3 自升式平台桩腿的建造特点 2
2.3.1 桁架式桩腿分段划分特点 2
2.3.2 桁架式桩腿片体划分特点 3
2.3.3 桁架式桩腿结构焊接特点 2
第三章 CJ46自升式钻井平台桩腿建造工艺 3
3.1 概述 3
3.2 桩腿分段划分及胎架制作 3
3.2.1 桩腿分段划分 3
3.2.2 胎架制作 2
3.3 材料验收 2
3.3.1 来料情况检验 2
3.3.2 主舷管的来料检验 3
3.3.3 斜撑管的来料检验 7
3.4 建造程序及精度控制 7
3.4.1 主舷管对接 7
3.4.2 斜撑管对接 8
3.4.3 主舷管和斜撑管的单片预装 10
3.4.4 桩腿分段的分段总组装配 13
第四章 CJ46自升式钻井平台桩腿焊接工艺 17
4.1 焊接方法及焊接材料 17
4.1.1 概述 17
4.1.2 焊接方法及焊接材料 17
4.2 斜撑管对接及齿条主舷管焊接 18
4.2.1 斜撑管对接 18
4.2.2 齿条主舷管焊接 18
4.3 桩腿桁架单片焊接及桩腿分段大组焊接 20
4.3.1 桩腿桁架单片焊接 20
4.3.2 桩腿分段大组焊接 20
4.4 焊接修补 20
第五章 CJ46自升式钻井平台桩腿合拢总装工艺 21
5.1 桩腿合拢总装工艺 21
5.2 桩腿合拢焊接工艺 22
总 结 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
第一章 绪论
1.1 论文的背景及意义
1.1.1 课题背景
海洋平台的制造工艺一直以来都是各船厂和相关工作人员探索的重点，并且伴随着海洋油气开发由温暖浅海区域向更深的低温寒冷海域发展，平台工作时所遭受的环境日趋恶劣，导致我们必须要提高平台的使用寿命和安全要求，同时对海洋平台的用钢特点和焊接工艺的探索已成为海洋工程领域研究的热点。而平台桩腿中交错的管节点是平台在工作中承受各种载荷的主要结构，对管节点用钢和焊接工艺的研究尤为重要。
海洋平台由于灾难性事故导致的人员伤亡、经济损失也促进了其建造技术的发展。1979年11月25日，我国渤海2号自升式海洋平台由于操作不当翻沉，死亡人数72人，直接经济损失达3700多万元；1980年3月27日，在北海挪威Ekofisk（埃科菲斯克）油田服役的Alexander Kielland（亚历山大基兰）号半潜式平台由于应力集中而倾覆，死亡123人，被称为海洋工程界的“Titanic”灾难；2010年4月20日，英国石油公司(BP)的“深水地平线”钻井平台在美国墨西哥湾喷发引起剧烈爆炸，不仅使11人丧生，而且导致大量原油向世界最富饶的渔场喷涌而入，堪称美国历史上最严重的人为环境灾难之一。
在开采海洋石油的海工装备中，海洋平台占有很重要的份额，对于保有量和手持订单来说，整个钻井装备中，自升式海洋钻井平台最多。
自升式海洋钻井平台工作时，一般是用升降机构举升平台，使它到达海面以上，这样可以避免受海浪冲击，使平台依靠桩腿的支撑力量站立在海面上，然后进行钻井作业。在完成钻探任务后，将钻井平台降到海面就可以拖航到下一个作业井位。由此而知，桩腿是自升式海洋钻井平台的关键部件之一。[1]
1.1.2 课题研究意义
本文以 CJ46 自升式钻井平台桩腿制作为例，主要通过熟悉并且绘制图纸、学习CAD三维建模以及去现场了解船厂各方面工作条件进行研究与学习。 从桩腿的分段划分、 管材加工、胎架制作、精度控制、焊接作业、吊装合拢等几个方面系统阐述整个桩腿的制作流程。
目前国内各船厂的自升式钻井平台桩腿制造工艺流程各异，没有形成统一的风格，不利于船厂的交流与合作。因此，本论文的研究，对其他船厂借鉴招商局重工技术具有理论指导意义，并且对降低产品成本，缩短安装周期，提高自升式钻井平台起升精度具有实际意义，为制作同类桩腿积累了丰富的施工经验。
1.2 国内外研究现状
(1) 在海洋平台桩腿装配与焊接工艺的研究方面
国外主要研究了管节点制造。二十世纪70年代初，法国已将铸钢管节点应用到海洋平台上。1980年英国钢铁公司开始生产用于海洋平台上的大型铸钢管节点，并取得英国劳氏船级社认可证书。1977年日本根据工作水深90m自升式海洋平台桩腿节点要求，由住友金属公司、川崎重工、日本钢管等单位对屈服强度大于686N/mm2的铸钢节点进行研究，对焊接节点和铸钢节点模型作结构对比试验，取得良好结果，证明了铸钢节点无论从降低应力系数还是从改善疲劳强度方面都比焊接节点优越。但是，现在的自升式海洋平台桩腿长度不断增大，管节点的尺寸也随之扩大，使用铸钢节点加大了建造工艺的难度。而在管节点的装配与焊接方面，国内鲜有研究。
江苏熔盛船舶工程研究设计院有限公司黄俊宏[2]研究了自升式海洋平台桩腿建造工艺，得到了桁架式桩腿总段的建造顺序，但是他没有考虑桩腿整体的吊装方法。海洋石油工程（青岛）有限公司的芦斐等[3]对自升式海洋平台桩腿建造技术进行了研究，结合中海油建造的自升式海洋平台，对自升式海洋平台桩腿结构和材质特性进行分析，并对桩腿预制工艺及建造过程中易出现的问题和解决措施做了研究，但是他仅仅给出了部分分段的预制工艺，而没有给出整个桩腿分段的预制工艺。中国石油集团海洋工程有限公司的孙培东等[4]研究了桁架式海洋平台桩腿的结构形式和建造流程，总结了桁架式桩腿结构施工的精度控制和焊接质量控制，但是他没有考虑到分段的预制工艺和具体的精度控制尺寸。中国石油集团海洋工程有限公司的郑庆涛等[5]以中海油5#和6#自升式海洋平台为例，研究了桩腿的建造组装，其中重点从坡口形式、预热及层间温度、焊接顺序和焊接要求对齿条与齿条座板焊接工艺进行了研究，但是他仅仅考虑了一种坡口型式，没有综合对比多种坡口型式，选择一种较优的坡口。青岛北海船舶重工有限责任公司的冉绍春等[6]研究了海
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jtgc/cbyhy/457.html
