專利名稱：自升式海洋平臺提升鎖緊系統(tǒng)的定位安裝及分段合攏方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海洋工程裝備的制造安裝技術(shù)領(lǐng)域，特指一種自升式海洋平臺提升鎖 緊系統(tǒng)的定位安裝和分段合攏方法。
背景技術(shù)：
海洋平臺是一種用于海洋石油勘探和開采的海洋結(jié)構(gòu)物，隨著海洋油氣開發(fā)不斷 向深水海域的發(fā)展，適應(yīng)深海環(huán)境的海洋平臺已成為深海油氣開發(fā)的主要裝備。自升式海 洋平臺可使用于不同土壤條件和較大的水深范圍，移動靈活方便，因而得到廣泛應(yīng)用。自升 式海洋平臺又稱為甲板升降式或樁腿式平臺。這種石油鉆采裝置在高于水面的平臺上裝載 鉆井機(jī)械、動力、器材、居住設(shè)備以及若干可升降的樁腿，鉆井時樁腿著底，平臺則沿樁腿升 離海面一定高度；移位時平臺降至水面，樁腿升起，平臺就像駁船，可由拖輪把它拖移到新 的井位。提升鎖緊系統(tǒng)是自升式海洋平臺的關(guān)鍵部位，擔(dān)負(fù)著提升船體的重任，在平臺的 設(shè)計制造中歷來受到高度重視，其性能的優(yōu)劣直接影響平臺的安全和使用效果。提升鎖緊 系統(tǒng)的準(zhǔn)確定位及安裝對于海工項(xiàng)目的建造質(zhì)量至關(guān)重要，其建造精度和要求非常嚴(yán)格， 而且整體外形超高超重，因此建造施工難度很大。目前在海工件建造項(xiàng)目中，自升式平臺的 升降裝置主要分為兩類齒輪齒條式和液壓油缸頂升式。經(jīng)檢索國內(nèi)外關(guān)于海上工程裝備 安裝和建造的專利技術(shù)和報道中，中國中遠(yuǎn)船務(wù)工程集團(tuán)有限公司申請的專利自升式海 洋平臺454噸提升齒輪箱(專利申請?zhí)?00910183009.X)公開了一種由電機(jī)、制動器、四 級平行軸齒輪機(jī)構(gòu)、三級行星齒輪機(jī)構(gòu)、七齒輸出齒輪五個模塊組成的提升齒輪箱，可用于 海洋平臺或船體升降安裝時的動力驅(qū)動。丹麥的麥爾斯克石油及天然氣公司申請的專利 安裝海洋平臺樁腿的方法和裝置(專利號ZL90100117)提出了一種海洋采油平臺安裝中 樁腿穿過導(dǎo)管打入海底的方法及裝置，由一根或多根斜槽組成，斜槽從樁腿套管的上端部 向上傾斜伸展，上方處于樁腿自由懸吊時樁腿尖頭所在位置之下。但是關(guān)于提升鎖緊系統(tǒng) 安裝中的準(zhǔn)確定位和建造中如何控制焊接變形還缺少簡捷有效的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述自升式海洋平臺提升鎖緊系統(tǒng)建造時的技術(shù)問題，提出了一種測 控簡捷的分段定位安裝工藝，并在合攏焊接過程中實(shí)時監(jiān)控其定位誤差，從而保證了海工 項(xiàng)目中這種大型裝置的建造精度。本發(fā)明的技術(shù)特征由于提升鎖緊系統(tǒng)中箱體的裝配精度直接影響到自升式平臺 升降過程的正常工作。本方法提出通過控制箱體的中心線和正面多個點(diǎn)的距離約束箱體在 空間的自由度；在定位時采取了適當(dāng)?shù)姆醋冃未胧?，控制分段合攏過程中的焊接變形；并 對提升鎖緊總段的中心線、樁腿中心線與樁靴中心的距離進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，根據(jù)定位基準(zhǔn)與 焊接構(gòu)件的尺寸狀況及時調(diào)整焊接工藝，最終保證了該提升鎖緊系統(tǒng)的分段定位和合攏焊 接精度。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下所述安裝焊接準(zhǔn)備在提升鎖緊總段吊裝之前，拆掉影響焊接的構(gòu)件，待提升鎖緊主要 合攏縫焊接完成之后裝回；由于提升鎖緊總段須嵌入圍井分段內(nèi)，故在吊裝提升鎖緊總段 之前，測量提升鎖緊總段在主甲板上距基線、平臺及內(nèi)底板處的外形尺寸，根據(jù)距樁靴中心 線的距離，對圍井分段進(jìn)行預(yù)切割，以減少分段吊裝時的切割工作量；定位工藝將樁靴調(diào)整至水平狀態(tài)，找出樁靴頂面的圓心，該圓心是樁靴、樁腿、圍 井制造時的理論基準(zhǔn)。以該圓心為基準(zhǔn)在樁靴上畫出夾角為120°的三根定位線。在三根 120°定位線上各距圓心5m處作標(biāo)記點(diǎn)，確定定位基準(zhǔn)；將經(jīng)緯儀調(diào)至水平狀態(tài)，用對點(diǎn)器 對準(zhǔn)樁靴上的圓心，再用目鏡找到標(biāo)記點(diǎn)。然后用目鏡垂直向上觀察提升鎖緊系統(tǒng)的箱體 中心線。使用專用工裝調(diào)整箱體，直至箱體中心線與圓心、標(biāo)記點(diǎn)兩點(diǎn)所構(gòu)成的線重合為 止。另置一臺經(jīng)緯儀于標(biāo)記點(diǎn)處，調(diào)整經(jīng)緯儀至水平狀態(tài)并用對點(diǎn)器對準(zhǔn)標(biāo)記點(diǎn)。再用目 鏡對準(zhǔn)樁靴的圓心，將經(jīng)緯儀水平角度置零，然后旋轉(zhuǎn)目鏡90°。測量提升齒輪理論中心的 距離，并用工裝調(diào)整使之達(dá)到定位安裝要求；裝配工藝提升鎖緊總段吊裝到位之后，待馬板安裝好，施定位焊，測量定位尺寸 符合要求之后，在鎖緊分段側(cè)壁各加一工字鋼斜撐，在后壁加2根工字鋼斜撐，要求工字鋼 高度不小于300mm，與主甲板連接。并在主甲板上加2條高度不小于300mm的工字鋼，以防止 焊接時提升鎖緊向圍井內(nèi)移動。安裝好加強(qiáng)之后對提升鎖緊總段的定位尺寸進(jìn)行復(fù)核；斜 撐安裝到位之后再安裝提升頂部的3條箱型梁，將圍井內(nèi)的三套提升鎖緊總段連為一體， 以保證三套提升鎖緊的相對位置。并在箱型梁的每個面安裝2塊馬板加強(qiáng)。安裝好箱型梁 加強(qiáng)之后對提升鎖緊總段的定位尺寸再次進(jìn)行復(fù)核；焊接工藝根據(jù)提升鎖緊總段的實(shí)時測量數(shù)據(jù)調(diào)整焊接順序，采用分段合攏對稱 跳焊，以減少焊接變形及調(diào)整提升鎖緊總段的前后位置、中心線偏差；焊接過程中安排專人 對提升鎖緊總段的中心線、樁腿中心線與樁靴中心的距離進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)異常情況 (如局部尺寸超差)，須及時通知施工人員停止施工，并報告現(xiàn)場管理人員，待問題解決后 方可繼續(xù)施焊。焊接工藝是決定提升鎖緊系統(tǒng)最終建造質(zhì)量的關(guān)鍵步驟，需合理安排焊接順序， 采用小規(guī)范焊接參數(shù)的分段跳焊方法1.提升鎖緊總段施定位焊、加馬板、定位報驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行焊接作業(yè)；2.首先焊接主甲板、內(nèi)底板與鎖緊后壁板的平角焊；原則上安排4名焊工對稱焊 接。根據(jù)提升鎖緊定位后的中心線偏差可適當(dāng)調(diào)節(jié)焊接順序已矯正定位偏差；3.然后焊接主甲板往下約800mm艙壁與鎖緊側(cè)板的立對接焊(根據(jù)提升鎖總段中 心線的實(shí)際偏差情況調(diào)整焊接先后順序)；4.焊接鎖緊側(cè)板與艙壁的立對接縫，以及鎖緊前壁板與圍井曲面壁的立對接縫， 采用分段跳焊；5.焊接鎖緊前壁板、飛翼板與圍井分段曲面壁的立對接縫，同時可對鎖緊側(cè)板與 艙壁立對接縫背面進(jìn)行出白、焊接；6.最后焊接余下焊縫。本發(fā)明所提出的提升鎖緊系統(tǒng)的定位安裝和分段合攏方法，具有測控簡捷、精度 高的優(yōu)點(diǎn)，工藝簡單實(shí)用，應(yīng)用范圍廣，可操作性和可重復(fù)性強(qiáng)，尤其是對于海工制造項(xiàng)目中自升式海洋平臺上超高超大構(gòu)件的定位安裝、現(xiàn)場測量、焊接控制等方面都具有借鑒意 義。
具體實(shí)施例方式為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該 實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。本實(shí)施例以南通中遠(yuǎn)船務(wù)公司Super M2海工項(xiàng)目的建造過程來說明，該項(xiàng)目中提 升鎖緊系統(tǒng)的分段安裝合攏工藝包括確定基準(zhǔn)，吊裝到位，定位找正，尺寸復(fù)核，分段合攏 和順序焊接等多個步驟。安裝焊接準(zhǔn)備在提升鎖緊總段吊裝之前，拆掉影響焊接的構(gòu)件，待提升鎖緊主要 合攏縫焊接完成之后裝回；由于提升鎖緊總段須嵌入圍井分段內(nèi)，故在吊裝提升鎖緊總段 之前，測量提升鎖緊總段在主甲板上距基線、平臺及內(nèi)底板處的外形尺寸，根據(jù)距樁靴中心 線的距離，對圍井分段進(jìn)行預(yù)切割，以減少分段吊裝時的切割工作量；確定定位基準(zhǔn)將樁靴調(diào)整至水平狀態(tài)，找出樁靴頂面的圓心作為A點(diǎn)，該圓心是 樁靴、樁腿、圍井制造時的理論基準(zhǔn)。以該圓心為基準(zhǔn)在樁靴上畫出夾角為120°的三根定 位線。在三根120°定位線上各距圓心5m處作標(biāo)記B點(diǎn)，確定定位基準(zhǔn)；定位找正將經(jīng)緯儀調(diào)至水平狀態(tài)，用對點(diǎn)器對準(zhǔn)樁靴上的A點(diǎn)，再用目鏡找到B 點(diǎn)。然后用目鏡垂直向上觀察提升鎖緊系統(tǒng)的箱體中心線。使用專用工裝調(diào)整箱體，直至 箱體中心線與A點(diǎn)、B點(diǎn)兩點(diǎn)所構(gòu)成的線重合為止。另置一臺經(jīng)緯儀于B點(diǎn)處，調(diào)整經(jīng)緯儀 至水平狀態(tài)并用對點(diǎn)器對準(zhǔn)B點(diǎn)。再用目鏡對準(zhǔn)A點(diǎn)，將經(jīng)緯儀水平角度置零，然后旋轉(zhuǎn)目 鏡90°。測量提升齒輪理論中心的距離，并用工裝調(diào)整使之達(dá)到定位安裝要求；裝配尺寸復(fù)核提升鎖緊總段吊裝到位之后，待馬板安裝好，施定位焊，測量定位 尺寸符合要求之后，在鎖緊分段側(cè)壁各加一工字鋼斜撐，在后壁加2根工字鋼斜撐，要求工 字鋼高度不小于300mm，與主甲板連接。并在主甲板上加2條高度不小于300mm的工字鋼， 以防止焊接時提升鎖緊向圍井內(nèi)移動。安裝好加強(qiáng)之后對提升鎖緊總段的定位尺寸進(jìn)行復(fù) 核；斜撐安裝到位之后再安裝提升頂部的3條箱型梁，將圍井內(nèi)的三套提升鎖緊總段連為 一體，以保證三套提升鎖緊的相對位置。并在箱型梁的每個面安裝2塊馬板加強(qiáng)。安裝好 箱型梁加強(qiáng)之后對提升鎖緊總段的定位尺寸再次進(jìn)行復(fù)核；順序焊接提升鎖緊總段施定位焊、加馬板、定位報驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行焊接作業(yè)； 首先焊接主甲板、內(nèi)底板與鎖緊后壁板的平角焊；原則上安排4名焊工對稱焊接。根據(jù)提 升鎖緊定位后的中心線偏差可適當(dāng)調(diào)節(jié)焊接順序已矯正定位偏差；然后焊接主甲板往下約 800mm艙壁與鎖緊側(cè)板的立對接焊(根據(jù)提升鎖總段中心線的實(shí)際偏差情況調(diào)整焊接先后 順序)；焊接鎖緊側(cè)板與艙壁的立對接縫，以及鎖緊前壁板與圍井曲面壁的立對接縫，采用 分段跳焊；焊接鎖緊前壁板、飛翼板與圍井分段曲面壁的立對接縫，同時可對鎖緊側(cè)板與艙 壁立對接縫背面進(jìn)行出白、焊接；最后焊接余下焊縫。實(shí)時焊接過程中應(yīng)安排專人對提升鎖緊總段的中心線、樁腿中心線與樁靴中心的 距離進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)異常情況，如局部尺寸超差，須及時通知施工人員停止施工，并 報告現(xiàn)場管理人員，待問題解決后方可繼續(xù)施焊。焊接工藝是決定提升鎖緊系統(tǒng)最終建造質(zhì)量的關(guān)鍵步驟，采用小規(guī)范焊接參數(shù)的分段跳焊方法，具體技術(shù)要求如下1.焊前清除焊縫周圍30mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹、氧化物等雜物，并對焊縫及周圍 用烘槍加熱去除水份，在正式焊前，應(yīng)將定位焊分批打磨掉；2.當(dāng)采用CO2單面焊接時，為防止根部裂紋，對接單面焊第一層焊接電流一定要控 制在200A以下，焊道厚度不能超過3mm ；3.當(dāng)焊接采用多道或多層焊接時，焊工在每一道焊后須清除焊渣與飛濺，每層焊 道的焊接方向要一致，各層焊接方向可相反，每層焊道的接頭應(yīng)至少錯開30mm，如焊縫存在 缺陷，必須處理完之后才能進(jìn)行下道焊縫施焊；4.施焊時不得在焊縫拐角處引/熄弧，拐角處要連續(xù)過渡施焊，焊縫末端收弧處 應(yīng)填滿弧坑；5.預(yù)熱范圍中厚板加熱區(qū)域焊縫不得小于100mm.并使用測溫儀對焊縫四周 1 OOmm范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行監(jiān)控。6. AH36與DH36焊接時，當(dāng)母材溫度低于0°C時，母材預(yù)熱溫度要求彡21°C， 母材厚度大于20mm時，最低預(yù)熱溫度> 10°C, AH36與EQ56焊接，母材最小預(yù)熱溫度圍 900C -100°C，最大層間溫度200°C。(WPS-NT-01-059REV-2)層間溫度不得低于預(yù)熱溫度；7.預(yù)熱達(dá)到要求后的焊縫應(yīng)立即施焊，當(dāng)溫度降低，達(dá)不到預(yù)熱溫度，應(yīng)重新預(yù) 熱。8.對接焊應(yīng)采用CO2單面焊坡口 ；9.角焊縫焊腳高度為角接板厚的一半加1mm。
權(quán)利要求
一種自升式海洋平臺提升鎖緊系統(tǒng)的定位安裝和分段合攏方法，其特征在于包括確定基準(zhǔn)，吊裝到位，定位找正，尺寸復(fù)核，分段合攏和順序焊接多個步驟，所述多個步驟具體為(1)將樁靴調(diào)整至水平狀態(tài)，找出樁靴頂面的圓心，該圓心是樁靴、樁腿、圍井制造時的理論基準(zhǔn)，以該圓心為基準(zhǔn)在樁靴上畫出夾角為120°的三根定位線，在三根120°定位線上各距圓心5m處作標(biāo)記點(diǎn)，確定定位基準(zhǔn)；(2)將經(jīng)緯儀調(diào)至水平狀態(tài)，用對點(diǎn)器對準(zhǔn)樁靴上的圓心，再用目鏡找到標(biāo)記點(diǎn)，然后用目鏡垂直向上觀察提升鎖緊系統(tǒng)的箱體中心線，使用專用工裝調(diào)整箱體，直至箱體中心線與圓心、標(biāo)記點(diǎn)兩點(diǎn)所構(gòu)成的線重合為止，另置一臺經(jīng)緯儀于標(biāo)記點(diǎn)處，調(diào)整經(jīng)緯儀至水平狀態(tài)并用對點(diǎn)器對準(zhǔn)標(biāo)記點(diǎn)，再用目鏡對準(zhǔn)樁靴的圓心，將經(jīng)緯儀水平角度置零，然后旋轉(zhuǎn)目鏡90°，測量提升齒輪理論中心的距離，并用工裝調(diào)整使之達(dá)到定位安裝要求；(3)提升鎖緊總段吊裝到位之后，待馬板安裝好，施定位焊，測量定位尺寸符合要求之后，在鎖緊分段側(cè)壁各加一工字鋼斜撐，在后壁加兩根工字鋼斜撐，工字鋼斜撐的高度不小于300mm，與主甲板連接，并在主甲板上加兩條高度不小于300mm的工字鋼，以防止焊接時提升鎖緊向圍井內(nèi)移動，安裝好加強(qiáng)之后對提升鎖緊總段的定位尺寸進(jìn)行復(fù)核；工字鋼斜撐安裝到位之后再安裝提升頂部的三條箱型梁，將圍井內(nèi)的三套提升鎖緊總段連為一體，以保證三套提升鎖緊的相對位置，并在箱型梁的每個面安裝兩塊馬板加強(qiáng)，安裝好箱型梁加強(qiáng)之后對提升鎖緊總段的定位尺寸再次進(jìn)行復(fù)核；(4)根據(jù)提升鎖緊總段的實(shí)時測量數(shù)據(jù)調(diào)整焊接順序，采用分段合攏對稱跳焊，以減少焊接變形及調(diào)整提升鎖緊總段的前后位置、中心線偏差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自升式海洋平臺提升鎖緊系統(tǒng)的定位安裝和分段合攏方法， 其特征在于所述焊接過程實(shí)時監(jiān)測，焊接過程中安排專人對提升鎖緊總段的中心線、樁腿 中心線與樁靴中心的距離進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)局部尺寸超差，須及時通知施工人員停止 施工，并報告現(xiàn)場管理人員，待問題解決后方可繼續(xù)施焊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自升式海洋平臺提升鎖緊系統(tǒng)的定位安裝和分段合攏方法， 其特征在于所述順序焊接通過對提升鎖緊總段施定位焊、加馬板、定位報驗(yàn)合格后，方可 進(jìn)行順序焊接作業(yè)，具體步驟如下(1)首先焊接主甲板、內(nèi)底板與鎖緊后壁板的平角焊，原則上安排四名焊工對稱焊接， 根據(jù)提升鎖緊定位后的中心線偏差可適當(dāng)調(diào)節(jié)焊接順序已矯正定位偏差；(2)然后焊接主甲板往下800mm處艙壁與鎖緊側(cè)板的立對接焊；(3)焊接鎖緊側(cè)板與艙壁的立對接縫，以及鎖緊前壁板與圍井曲面壁的立對接縫，采用 分段跳焊；(4)焊接鎖緊前壁板、飛翼板與圍井分段曲面壁的立對接縫，同時可對鎖緊側(cè)板與艙壁 立對接縫背面進(jìn)行出白、焊接；(5)最后焊接余下焊縫。
4.一種用于自升式海洋平臺提升鎖緊系統(tǒng)的定位安裝和分段合攏方法，其特征在于 所述焊接方式采用小規(guī)范焊接參數(shù)的分段跳焊方法。全文摘要
本發(fā)明公開了一種自升式海洋平臺提升鎖緊系統(tǒng)的定位安裝和分段合攏方法，屬于海洋工程裝備的制造安裝技術(shù)領(lǐng)域，通過控制箱體的中心線和正面多個點(diǎn)的距離約束箱體在空間的自由度；在定位時采取了適當(dāng)?shù)姆醋冃未胧?，控制分段合攏過程中的焊接變形；并對提升鎖緊總段的中心線、樁腿中心線與樁靴中心的距離進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，根據(jù)定位基準(zhǔn)與焊接構(gòu)件的尺寸狀況及時調(diào)整焊接工藝，最終保證了該提升鎖緊系統(tǒng)的分段定位和合攏焊接精度，利用過程監(jiān)控，有效的控制了焊接變形，本發(fā)明具有測控簡捷、精度高，工藝簡單實(shí)用，應(yīng)用范圍廣，可操作性和可重復(fù)性強(qiáng)，解決了焊接變形控制的難題的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B63B9/00GK101885369SQ20101018818
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者唐盛弢, 宗建剛, 屠燕, 張朝陽, 張永康, 梁國明, 王勻, 許智敏 申請人:南通中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司;江蘇大學(xué)