钻井平台悬臂梁建造工艺

李俊林 李书建 房春雷

摘 要：本论文主要介绍了SUPPER M2型自升式钻井平台悬臂梁的建造工艺方案，根据悬臂梁的结构特点划分为四个区域，并根据各区域的结构特点采用不同的建造工艺，最后介绍各区域吊装总组成为悬臂梁的方案。

关键词：悬臂梁；建造；精度；工艺

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

0 引言

SUPPER M2型自升式钻井平台结构建造主要有几大难点分别是：桩腿的建造，升降装置的建造，悬臂梁钻台区域的建造。其共同的特点为：大部分角焊缝采用全焊透，并且主要采用EQ等级的材料（主要是EQ47，EQ56），板厚很厚，焊接量大，易变形，在此前提条件下却对焊缝质量、结构成型精度要求很高。所以这几部分是整个平台建造的关键点，也是难点。由于悬臂梁的结构不同于普通船体结构，其结构主要采用的钢架设计原则，按不同功能区域采用纵横钢架设计。由于悬臂梁上方承载整个钻台，下面与主船体连接，并且需要悬臂梁和钻台整体滑移，所以精度要求很高。本文主要介绍了悬臂梁的建造方式以及建造过程中精度控制，对悬臂梁的建造方式做一个技术总结，为海上钻井平台的项目提供必要的技术支持。

1 概述

SUPPER M2悬臂梁钢结构总重424吨，外形尺寸为38190×19990×7620mm。将悬臂梁如图1所示主要分为四大区域：左主梁，右主梁，堆管平台以及钻台支撑钢架。

2 悬臂梁的建造工艺

左主梁，右主梁，堆管平台以及钻台支撑钢架区域采取正造，四大区域建造完成后再按一定顺序正态总组在一起，形成整个悬臂梁结构。

2.1 悬臂梁的精度要求

悬臂梁主梁下面板的总长为31890mm，但要求应许误差为±5mm，左右主梁之间宽度为18280mm，要求应许误差为±3mm。而其与船体连接的下面板也精度要求，如图2所示。 总体来说精度要求很高，实际建造过种中要通过加装工装件来控制结构变形。

2.2 悬臂梁区域划分

悬臂梁分成四大区域建造：左、右主梁，堆管平台，钻台支撑钢架。将这四部分分别单独同时建造，不仅能提高建造的精度，还可以提高结构建造的效率。

2.3 主梁的建造

为要保证主梁的上下面板的直线度，以及焊接后的平面度，将主梁腹板根据板缝从中间分开分为上下两部分T形结构分别同时制作。首先将主梁的面板吊装到胎架固定（胎架采用钢梁胎架，首先用水平仪测量保证钢梁上表面的水平度，再将另一部分的面板吊至胎架上，用激光仪保证直线度，焊接面板的对接焊），调整好面板水平度后画出中心线，将腹板吊至面板正上方，根据中心线点焊定位，为了减少焊接时的变形，约每隔250mm左右需设置卡板，并用楔子塞紧，以防止焊接时引起的面板上翘。面板与腹板焊接结束后（此区域焊缝母材为EQ47和EQ56的全焊透焊缝，焊接前要预热，焊接过程中控制温度，焊后要保温，防止产生焊接裂纹），用全站仪测量需要的检测分析数据，分析确认是否合格，合格后方可将上半部分的T形结构的腹板翻身，翻身后与下半部分T形结构腹板对接。为了保证腹板对接的垂直度和平整度，对接前在腹板对接处两侧可设置工字梁作为工装，以及约3米左右间距在腹板两边设置法兰螺丝。工装安装结束后，对接缝焊接过程与此前焊接类似。用全站仪检测腹板的垂直度、平整度以及面板的平面度。合格后安装腹板上的垂向加强T型材，以及预制好的大型肘板（加强与腹板焊缝为母材EQ47的全焊透焊缝，注意焊接质量以及预热保温）。最后整个主梁制作完成，测量检验。

2.4 堆管平台的建造

由图2可以看出，堆管平台是由工字钢梁和板架组成，并且板架是嵌入在工字梁中间，并且板架是有倾斜坡度的，因此采用正造方式。根据工字梁的间距铺设平台胎架，用水平仪测量胎架的水平度，合格后，在胎架上预制工字梁（工字梁面板与腹板是EQ47的材质，焊 缝为全焊透焊缝，注意焊接质量以及预热保温），并同时在板架工位预制板架结构。最后按照工字梁板架工字梁的顺序从首向尾拼装堆管平台。

2.5 钻台支撑钢架的建造

钻台支撑钢架是宽度方向高2440mm内部设置加强的工字梁，长度方向高约1000mm的工字梁，中间设有较小的工字梁加强结构（所有材质都是EQ47或EQ56）连接长宽方向上的工字梁。由于钻台安装在钻台支撑钢架上，并且要左右滑移，因此在制作过程中需要保证钻台支撑钢架的上表面的水平度。制作时，首先在车间铺设钢梁，再铺设立柱，制作高低胎架。宽度方向的工字梁采用由下向上在胎架制作的方式建造，长度方向的工字梁以及其余工字梁在车间预制。将预制好的工字梁吊至胎架上，为了保证平整度，设置支撑工装。焊接时要由外向内的顺序焊接，减少焊接变形，保证结构成形尺寸。

2.6 四部分总装成悬臂梁

组装顺序如下：左主梁堆管平台右主梁钻台支撑钢架。左右主梁放置在原胎架上，在左主梁的右侧铺设大型的支撑钢架，用于吊装堆管平台时的支撑。主梁的上面板需要插入到堆管平台的工字钢腹板中，首先左主梁位置不动，用2台150吨的行车（前后设置四个吊耳）将堆管平台吊起，运至接近左主梁的位置，然后从右向左将堆管平台平移安装到左主梁上。用液压油泵顶住堆管平台调整平台的水平，到位后，松开行车吊钩用马板以及定位焊将堆管平台固定在左主梁上。在安装右主梁前，根据左主梁的位置及图纸主尺寸，需事先划地样线，并根据地样线设置卡板。由于主梁长度为38.19米，故采用兩部150吨的行车前后吊运。将右主梁整体吊起，向左侧靠拢。到位后下放，将右主梁的面板插入到堆管平台上。用全站仪测量两个主梁间的主要尺寸，根据测量数据，用行车和油泵结合的方式调整尺寸，直到合格。焊接堆管平台与主梁间的连接处焊缝，并保证焊接质量。焊接结束后测量检验，复查安装钻台支撑钢架区域的水平度，此时数据误差应该在2mm以内，为了便于调节钢架吊运时以及安装时的水平，采用前后设置吊耳，用两部行车吊运。由于钻台支撑钢架直接与主梁的上面连接，因此只能用行车调整水平度。用手拉葫芦以及油泵做微调，钻台支撑钢架安装到位，松开吊车。

3 总结

悬臂梁的建造与普通船体分段建造模式有所不同，需要设置大量的特殊的胎架和工装件。在整个建造工程中，最重要的两点是必须要保证建造精度和焊接质量。为了保证精度，必须分区域建造，区域建造过程中设置大量的工装，先满足局部的高精度，再拼装、调整满足整体精度。由于悬臂梁的材质主要是EQ56或EQ47，焊条的选用、保温，焊前预热、焊接间温度控制和焊后保温非常重要，为了保证焊接质量，通常采用对称分段烧焊。总的来说，SUPPER M2 钻井平台悬臂梁的成功建造为后续建造高难度的船舶或海工平台提供了经验借鉴和技术支撑。

参考文献：

[1]李冶斌，张淑茳，海洋工程结构[J].哈尔滨工程大学出版社， 2002.

[2]徐兆康.船舶建造工艺学[J].北京：人民交通出版社.2000.

[3]AWS D1.1-D1.1M-2010 中文版 钢结构焊接规范[S].

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