勝利作業(yè)五號平臺齒輪齒條式升降系統(tǒng)焊接順序優(yōu)化

中石化勝利油建工程有限公司 （山東 東營 257073） 李 震

1.工程概況

勝利作業(yè)五號平臺是勝利油田第一座自主建造的齒輪齒條 升降的修井作業(yè)平臺。平臺主體型長43m，型寬36m，型深4.7m，重為3327t，配有三根圓柱形樁腿，樁腿長60m（見圖1），主要適用于4500m深度范圍內(nèi)直井、斜井的大修、小修作業(yè)。作業(yè)范圍為渤海灣水深5～25m內(nèi)泥砂質(zhì)海底的海域。平臺設(shè)有動力系統(tǒng)、移動修井作業(yè)系統(tǒng)、船用設(shè)備及生活設(shè)施等，具有提供生產(chǎn)、生活、動力和外輸以及人員居住等功能。升降系統(tǒng)如圖2所示。

圖1 勝利作業(yè)五號平臺

圖2 升降系統(tǒng)

2.焊接難點

升降系統(tǒng)是實現(xiàn)平臺升降的重要組成部分，結(jié)構(gòu)復雜，板材較厚，焊縫密集，組對和焊接變形對系統(tǒng)總裝精度影響較大。如圖3所示，上下筒體導向環(huán)控制樁腿的整體垂直度，上下齒條導向槽控制齒條與齒輪的嚙合精度。根據(jù)設(shè)計圖樣，升降系統(tǒng)的總裝精度要求為：①齒輪箱垂直度≤0.5mm。②齒輪齒條嚙合精度偏差±0.5mm。③樁腿與導向環(huán)、齒條與導向槽的配合間隙偏差≤6.5mm。

圖3 升降系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.關(guān)鍵焊接工藝

（1）焊前準備 為控制各個部件在安裝焊接時的變形，制定以下措施：①通過優(yōu)化分段合攏的焊接順序等措施，保證平臺主體及圍阱區(qū)的安裝精度。②通過優(yōu)化樁腿分段吊裝合攏的焊接順序及其他控制措施，保證樁腿的整體尺寸精度。③通過控制固樁架各部件在組裝時的焊接順序，保證固樁架各個部件的安裝尺寸精度。

由于整個升降系統(tǒng)焊接量較大，焊接所引起的受損量不宜控制，為保證在焊接完成后達到設(shè)計要求的精度，在施工之前首先需要確定各個焊縫收縮量的變化，為此，首先進行了4組試驗確定焊縫的收縮量。①模擬試驗分段合攏縫的焊接，測量焊縫收縮量。②模擬試驗樁腿筒體環(huán)縫的焊接，測量焊縫收縮量。③結(jié)合齒條對接縫的焊評試驗，測量焊縫收縮量。④模擬固樁架現(xiàn)場組裝的焊接，測量焊縫收縮量。經(jīng)過試驗確定各位置焊縫的收縮量如表1～表3所示。

表1 圍阱區(qū)合攏焊縫收縮量

表2 樁腿筒體合攏焊縫焊接收縮量

由表2可以看出，組對間隙小，雙面坡口，焊接收縮較明顯，板厚30mm與40mm幾乎無差別。

表3 齒條焊縫焊接收縮量

（2）主要構(gòu)件焊接順序確定 根據(jù)試驗，確定了各個主要構(gòu)件的焊接收縮量，從而制定各個主要位置的焊接施工順序。

第一，確定平臺主體的總裝焊接順序。根據(jù)平臺主體結(jié)構(gòu)的組成形式及試驗所得到的合攏焊縫收縮量試驗參數(shù)，先焊并排的縱焊縫，將并排的分段連成整體。然后再焊橫焊縫，將前后的大分段進行連接。在各個分段的焊接中特別要注意的是，先焊內(nèi)部結(jié)構(gòu)對接縫，再焊板材對接縫，每道板材對接縫都從中心往兩端同步對稱施焊。

對于橫向環(huán)形合攏縫應按照以下順序進行合攏焊接：首先進行甲板構(gòu)件對接縫，底板構(gòu)件對接縫，艙壁構(gòu)件對接縫；然后進行縱艙壁及舷側(cè)對接縫按從上至下分段退焊。外板環(huán)縫安排6名焊工對稱施焊。

第二，樁腿合攏縫的焊接順序。樁腿焊接按照：筒體環(huán)焊縫→構(gòu)件合攏縫→齒條對接縫→底板合攏縫的順序進行焊接，并由4名焊工中心對稱同步同向施焊。齒條對接則由2名焊工對稱同步施焊，這達到了焊接變形幾乎為0的效果（見圖4）。

圖4 樁腿筒體焊接

4.結(jié)語

通過改變齒輪齒條式升降系統(tǒng)的焊接順序，有效提高了升降系統(tǒng)的安裝精度，填補了公司在齒輪齒條式升降平臺建造領(lǐng)域的空白，為公司開拓市場奠定了堅實的基礎(chǔ)。

（20140103）