L780 MODⅡ钻井平台桁架桩腿建造.pdf

第 3 6卷第 2期 石油工程建设 2 3 ★ _ 斤 斤 斤 斤 斤 斤 斤 J r 斤 ’ 斤 油 铺辩备 桁架桩腿建造 孙培 东，张 国华 中国石油集团海洋工程有限公司，北京1 0 0 1 7 6 摘 要 L 7 8 0 MO D I I 钻 井平 台是 中 国石 油集 团海 洋工程 有 限公 司为 满足 9 0 IT I 作 业水 深 区域 海 上勘 探开发需要而投资建造的．为独立桩腿 悬臂 梁、桁架 自升式钻井平 台。文章介绍了该平台桁架桩腿 的结构 形式 、建造 流程 与 工序 以及 到厂 材料 的检 验 ，总结 了桁 架式桩腿 结 构施 工的精 度控 制和 焊接 质 量控制要 点 关 键词 海 洋平 台桁 架 式桩腿 建 造技 术 中图分类号 T E 9 5 2 文献标识 码 A 文章编 号 1 0 0 1 2 2 0 6 2 0 1 0 0 2 0 0 2 3 0 3 L 7 8 0钻 井 平 台是 中 国石 油集 团海 洋 工 程 有 限 公 司成 立后 ．为满 足 9 0 I l l 作 业水 深 区域 海上 勘 探 开 发需 要 而 投 资 建 造 的 ．该 平 台 的基 本 设 计 由 美 国 F R I E D E G O L DMA N公 司提 供 ．人 A B S 、C C S 船 级社 ．为独 立 桩 腿 悬 臂 梁 、桁 架 自升式 钻 井 平 台 ，平 台型长 5 4 ． 8 6 13 “1 ，型宽 5 3 ． 3 4 I l 1 ．型深 7 ． 6 2 IT I ， 最大作 业水 深 9 1 ． 4 1 1 1 ．三角形 桁架 桩腿 长 1 0 7 1T I 。 1 L 7 8 0钻 井平 台桁 架桩腿 结构 形式概 述 L 7 8 0 MO D I I 型 自升 式 钻 井 平 台有 3个 桩 腿 ． 形状为等边三角形桁架式 ．每个桩腿长 1 0 7 m．总 质量 超过 1 4 0 0 t 3个 。 桩 腿 弦 管 及 齿 条 材 质 均 为 A S T M A 5 1 7 G R Q． 桩 腿 水 平撑 管 和斜 撑 管 材 质 均 为 A P I 5 L X 5 2 ． 内 水 平 管 材 质 均 为 A P I 5 L G R ． B 除 了 整 个 桩 腿 第 一 截 分 段 和 第 二 截 分 段 下 口部 分 齿 条 厚 度 为 1 5 2 ．4 mm 以外 ．其 他 分段 齿 条厚 度 均 为 1 2 7 m m 支撑 管有 5种 规 格 ，分 别 为 水平 管 D 2 1 9 ． 1 mm x 2 2 ． 2 mm、 水 平 管 D 2 1 9 ． 1 IT l m X 1 8 ． 3 m m、 斜 管 2 1 9 ． 1 mm x 2 2 ． 2 mm、斜管 D2 1 9 ． 1 mm x 1 8 ． 3 mi l l 、 内水平管 D1 6 8 ． 3 mm X l 1 ． 0 m m 2 桩腿 焊接 的技 术特点 桩腿所用 的材料均为超高强钢 ．不仅屈服强 度 高 ．而 且要 确 保 在一4 0℃环 境 下 的低 温 冲击 性 能 ．这 给焊 接 带 来 很 大 的难 题 为 了解 决 焊 接 裂 纹 、晶粒长大 引起 的冲击韧性 的下降和热影响 区 软化等焊接缺 陷问题 ．项 目部与船级社共 同制订 了以下焊接总体要求 2 ． 1焊前 预热 通过焊前预热来 降低 马氏体 转变时的冷却速 度 ．同时通过马氏体 的自回火作用提高抗裂性 预 热 温度 不 宜过 高 ．否 则 不仅 对 防 止 裂纹 产 生不 利 ． 更 会使 8 0 0～5 0 0℃的冷 却 速度 低 于 出 现脆 性 混 合 组织 的临界冷 却速 度 ．使焊 接热 影响 区 的韧性大 大 降低 2 ． 2 选 择适 当的焊接 材料 氢除了来源于焊接材料的水分 、焊件坡 口处的 铁 锈 、油污 以外 ，还 来 自于焊 接材 料 的含氢量 。超 高强度 钢 的焊接 需要 使用 含氢 量为 H1 0或 H 5的低 氢焊接材料 这种焊接材料采购困难 ．但船级社规 范 对此 要求 严格 ．施 工单位 先后 试验 了多种焊 条及 药芯焊丝才得 以确定 在用焊条修补缺陷时．则须 使 用含 氢量 为 H 5的超 低 氢焊 条 最 后确 定 采用 效 率高、焊后残余应力小的药芯焊丝。 2 ． 3严格控 制层 间温度 层 问温度起 着 与预 热 同样 的作 用 最小层 间温 度 为 7 5℃ ，最 大 为 2 0 0。 【 ，即层 间 温 度 最 低控 制 在预热温度 的下限．而最高层间温度也不能过高 为了确保立焊位置冲击值 在 3 4 J以上 ．其他位置 在 4 7 J以上 ，我们选用小线能量的焊接方 法 ．也 就 是 多层小 焊道 焊缝 ．这样 不仅 可 以使 焊接热 影 响 区和焊缝金属有较好的韧性 ．而且还可以减小焊接 变形 羊 羊 羊 石油工程建设 2 0 1 0年 4月 2 ． 4焊后 热 处理 这类钢的合金化原理就是在低碳的基础上通过 加入多种提高淬透性 的合金元素来 保证获得 强度 高、韧性好的低碳马氏体和部分下贝氏体的混合组 织 冷 却速度 不能 过快 。我们选 用 的是焊 后立 即后 热 ．温 度 为 2 0 0℃ ，保 温至 5 0℃ ，随后 在 空 气 中 自然冷却 这样做的 目的是有利于氢的逸出．防止 冷裂纹 3 到厂 材料 的检 验 3 ． 1材料检 验 的主要 内容 桩腿的主弦管采用购买的组合件 。供货长度分 5 种 规 格 ．分别 为 7 1 7 2 ． 8 2 、7 2 8 3 ． 6 6 、5 0 2 1 ． 6 6 、 9 2 9 4 ． 3 2 、3 5 1 3 ． 6 6 m m。主弦管两端均需要开出坡 口 包 括齿 条和半 圆板 。 1 主 弦管 的来 料 检 验 。包 括 证 书部 分 的检 验 A B S认 可 的 材料 证 明 、焊 材 测 试 证 书 、尺 寸 检测 报告 、N D T报告 和 热处 理 报告 等 。各种 证 书 、 报告等应满足 A B S 、C C S以及船东的要求 。此外 ， 表 面检 验 包 括 主 弦 管 表 面不 允 许 有 飞溅 和 焊 渣 等 缺 陷 对 不 合 格 焊 接 的 检验 ，如 在 齿 条 和 半 圆 板的焊接 、齿条和齿条的焊接过程 中，相 同位置 只允 许 有 一 次 不 合 格 ．且 不 合 格 处 必 须 有相 应 的 标记 和记 录 2 支撑管 的来 料检 验 。证 书检验 包括 材质 证书等应满足 A B S 、C C S以及船东的要求 ；表面检 验包 括 管材 表面不 允许 有飞溅 和焊 渣等缺 陷 ；规 格 检验包 括 根 据供 货方 出具 的 自检 报告 ，结合抽 检 方法进 行 3 ． 2齿条及半圆板的精度要求 见表1 4建 造流 程与工 序 主弦管 的加长 流程 1 2 ． 8 m ／ 1 6 ． 5 r dl 9 ． 6 m 主 弦 管 到 货 检 验 一 两 根 1 2 ． 8 m 主 弦 管 接 长 为 2 5 ． 6 1T I 一 2 5 ． 6 m ／ 1 6 ． 5 m／ l 9 ． 6 m分段组立 一 分段交验 一 分段涂装 一 装腿 分段合 拢安装 支撑 管的加 工流程 支撑管到货检验 一 管材进行预防腐 、涂车间 底漆 一 划线、坡 口加工 一 水平撑管、斜管去主弦 管组 立 。 4 ． 1支撑 管的坡 口加工及 检验 首先 将支 撑 管进 行 防腐 预 处 理 。涂 车 间底 漆 ， 划线后 进行 坡 E l 加 工 ．使用 管相贯 线切 割机进 行切 表 1 齿条和半 圆板的精度要求 公差要求项 目 公差值 齿距 齿到齿／ mm 2 5 1 ． 3 3 30 ． 5 0 齿条到齿 条焊接部分齿距／ m m 2 5 1 ． 3 3 31 ． 5 0 齿条平面度 每 l 8个齿／ ra m ≤3 ． O 齿条长度 每 1 8个齿 ／ m m ≤3 ． 0 拱高 每 3 2个齿 ／ mm ≤3 ． O 齿条切割精 度 厚度方向 ／ mm ≤1 ． 5 齿切 口表面光洁度／ mm l 2 ． 71 0 压 力 角 3 O 。士l O 1 5 2 ．4 mm 6 i n 齿条厚度／ m m l 5 2 ． 41 ． 2～l 5 2 ．42 ．4 1 2 7 mm 5 i n 1齿条厚度／ r a i n 1 2 7一1 ．21 2 72 ．4 半 弦管宽度／ m m 3 半 弦管高度 一半 ／ mm 4 齿尖到齿尖的距离／ mm 7 4 6 ． 21 ．5 齿 根 到 齿 根 的 距离 ／ mm 4 3 8 ．21 ．5 齿基准线到齿基准线／ mm 1 ．5 中心线扭 曲 ≤2 0 。 齿相对偏移／ m m 0 ．5 支撑 管长度公差h n m 0～5 支撑 管直线度 每米／ mm ≤3 割 ．加工好 的支 撑管要 进行相 应 的检验 ．包括 长度 尺寸 检验 和坡 口形状 检验两部 分 4 ． 2主 弦管的对接 工作 主 弦 管 的对 接 质 量 直 接关 系 到桩 腿 的整 体 性 能 ，因此 ．这 项工 作安 排 在专 用半 封 闭空 间施 工 ， 并 且需 要在专 用 的胎 架上 完成 主弦管 的对接 工艺 顺 序及 焊接要 求如下 首先完成支胎_T作 ，并交验合格。在胎上定位 时 ．齿 条板应 垂直 于胎 面。首先 采用手 工 电弧焊进 行齿 条板 的焊接 ，齿条板 焊完 后 ，进 行交验 ，包 括 焊接 检验 和尺 寸检验 。转 动主 弦管 ，使 其 翻转 9 0 ．使 齿条 板 平行 于 胎 面 ，进行 半 圆板 和窗 户 板 的焊 接 ．由两个 焊工对 两个对 接缝 对称施 焊 。再 次 将 主 弦 管 翻转 1 8 0 ．进行 另 一 面 半 圆 板 和窗 户 板 的焊接 继续将主弦管翻转 9 0 。 ，仍采用手工电弧 焊进行窗户板与齿条角焊缝的焊接 ，焊接时两个焊 工对 齿条 板两 端 的角 焊缝进 行对称 施焊 。继续 翻转 主弦 管 1 8 0 o ．完 成 另 一 侧 角焊 缝 的 焊 接 ，焊 接 完 成后 进行 焊缝 的探伤 为防止产生裂纹和减少残余应力 ，在焊前需进 行 预热 ．预热 范 围为焊缝 周 围 7 6 m m，预热可 以采 用电加热器 ．焊接过程中应控制层间温度 ，使层间 温 度不低 于预 热温 度且 不超过 2 5 0 o C，焊 后应 控制 第 3 6卷第 2 期 孙培东等 L 7 8 0 MO DⅡ钻井平台桁架桩腿建造 2 5 冷却速度 ．每小时不超过 5 O q C 。在主弦管接长工 作结束 后 ．对齿 条焊 缝进行 清理 ．而后进 行尺 寸检 验 ．精度要求参考表 1 4 ． 3 主弦管和 支撑管的整体预装 根据水 平支撑 管 和斜 向支撑 管 的节点 形式 ．为 满足焊接需要 避开隐形焊缝 ，减少焊接工作量， 在桩腿 分段组 立前 ．在 专 门场地 ．需要 对 主弦管 与 水 平支撑管及斜 向支撑管进行预装 。相关要求 如下 在 预装前 需要 支胎 并交 验 在 每个 桩腿单 片 预 装完成后 ，进行下一个桩腿单片预装前 ．需对预装 胎架精度进行复查 为满足各支撑管焊接需要 撑 管 相贯 时 形成 的隐形 焊缝 必 须先 焊 ．规 定 桩 腿 和 支 撑管 的预装 内容及 顺序 为 首先安 装 主弦管 并定 位 ，弦管 中心线 应 和胎架 上检 查线对 齐 第二 步安 装 水 平 管并 定 位 ．水 平 管 中心 线 和 地 样 中心 线 对 齐 。第 三 步安装侧 向支撑管 并定位 ．支撑管 中心线 和地样 线对 齐 按 照船级 社 的特别 要求 ．焊工 必须 具有 船级 社 认可 的 6 G R等 级 证 书 为 防止 产 生裂 纹 和 减 少 残 余应力 ，在焊前需进行预热 ，预热温度 、范围 、方 法 以及层 间温 度 、焊后冷 却 速度等 同 主弦管 的焊接 要 求 。 桩腿 预装完 后需 要进 行尺 寸检测 ．其 精度 要求 见表 2 。 检测完后 ，对桩腿单片进行称重 ．并记录 。准 备转入 桩腿 分段装 配 阶段 4 ． 4分段 装 配 分 段 组 装 将 在 专 门 的胎 架 上 进 行 ．装 配 工作 表 2 桩 腿预装后 的精度要求 公差要求项 目 公差 值 主弦管长度 每 1 8个齿 ／ mm 0～3 主弦管角度 0 ． 2 5 。 齿条拱高 每 3 2个齿 ／ ra m O～3 主弦管直线度 每 4个齿 ／ mm O～1 ． 5 齿 基 准 线 到 齿 基 准 线 ／ mm 1 ．5 齿条平面度f 每 1 8个齿／ ra m O～3 支撑管位置线偏差／ m m 2 水平支撑管垂直度／ ra m 2 主要是 3个 主弦管预装件 的装焊 以及部 分散装 支 撑管的装焊。分段装配精度为分段同面度 0 ．5 mm 支 撑 管 位 置 线 偏 差 2 mm 水 平 支 撑 管 垂 直 度 2 m m。 其他装配精度参照桩腿单片的装配精度要求 焊 接方 面 的要 求 同主 弦管 的焊接 分 段 焊接 施工 结 束 后 ．对 焊 缝进 行 1 0 0 ％无 损 探 伤 ．且探 伤应在 焊接 施 工后 7 2 h进行 分 段 的涂 装 在 焊 缝检 测 及 尺 寸检 验 结束 后 ， 须在施工现场尽快对分段进行涂装 ．以确保焊接部 位涂 装 的整体 质量 最后 的工作 是 对分段 重量 进行 检验 ．并 严格按 照项 目的重 量控 制程 序进 行 ．以保 证桩腿 的 总重量 在 设计 的重 量要 求之 内 作 者 简介 孙 培 东 1 9 6 7 一 ， 男 ，上 海 川 沙 人 ， 高级 工 程 师 ．1 9 8 9年 毕 业 于 上 海 海 运 学 院机 械 系起 重 运 输 与 工 程 机 械专业 ，从事设备管理工作 。 收稿 日期 2 0 0 9 1 2 1 1 修 回日期 2 O l O O 1 1 8 输油管道减 阻剂及 多项减 阻增输核心技术取得 突破性进展 近年来，随着世界油气用量 的迅猛增加 ，在役管道腐蚀老化 ，输送能力逐渐下降 ．解 决 这一 矛盾 最经 济有 效 的方法 是应 用减 阻 增输 技术 。中 国石 油 管道科 技 中心 针 对这 一 问题 实 施重 大 科技 攻 关 ．经 过 1 0年 的艰苦努力 ，解决了烯烃超纯净化技术、聚合反应控制技术 、聚合悬浮分散技术三大科技难题 ．研 究 的管 道减 阻增 输 多项 核 心技 术 达到 了国际先 进 水 平 ，研制成功的 E P系列 一 烯烃减阻剂可使新管道增加输量 6 0 ％，老管 道在 维持设 计输 量下 安全 运行 目前研 发 的增输 减 阻技 术 已 申报 国内外 发 明专利 3 1 项 ，授 权 1 6项 ，其 中 1 项 核 心专 利 获美 国授权 2 0 0 9年建成我国唯一年产 5 0 0 0 m 减阻剂的工业生产线 ，生产装置成本仅为国外的 1 ／ 2 0 ．E P系 列减 阻剂 生产成本仅为国外的 1 ／ 3 ，成为世界第三大油品减阻剂生产商 E P系列减阻剂打破了国际垄断，目前 国内外市场 占有率分别达到 9 0 ％和 1 5 ％，迫使国外产品售价降 低 5 0 ％以上 。E P系列减阻剂 已在 国内多条输油管道上成功应用 ，累计经济效益达 3 5 ．7亿元人 民币 ．并在 英国、挪威 、伊朗、苏丹等近 1 O个国家的输油管道上应用 ，成为国际知名品牌 本刊报 道 一 括 jI 囊 一 信一