BOP吊裝系統的制造技術

黨曙昕　李宏杰

摘 要：文章針對海洋鉆機配套的BOP吊裝系統的生產，提出了比較合理的生產工藝，解決了BOP吊裝系統生產過程中的難題，在演裝中既驗證了設計制造的正確性又驗證了系統工作的安全性及可靠性等問題。

關鍵詞：BOP吊裝系統；BOP防噴器升降裝置；采油樹小車及升降機

引言

BOP吊裝系統項目是國內2010年首次研發及制造，是依靠液壓傳動及電路系統控制的升降設備，能快速地將BOP吊裝系統放置在工作平臺上，上下前后移動，并能準確的到達指定位置；用于海洋平臺上的采油及壓井工作，實現遠距離操作和自動控制，使有限的平臺面積最大化被利用，實現了全自動操作。

1 結構特點

BOP吊裝系統是由12個模塊組成，其中BOP防噴器升降裝置和采油樹移動裝置制造最有難度。

BOP防噴器升降裝置主體是由四個立柱上端連接兩個橫梁，下部連接兩個分體底座組成的。全高12.325米、長11.355米、寬5.405米，工作狀態時，平臺等其余部件要在四立柱八個方向32個滾輪中，依靠4個液缸頂起上下移動，共有40處可定位，其中8個制動銷同步制動。

采油樹移動裝置是由采油樹、采油樹小車及升降機組成，采油樹放置在鉆井臺面上，采油樹小車及升降機是由內外兩層高11.36米、長6.8米、寬6.936米U型框架組成，內框由分體的四部分組成，各部分間法蘭面貼合，螺栓連接，上平面有兩排四組軌道；外框由六部件組成，各部分間法蘭面貼合，螺栓連接，上平面有兩排兩組軌道。當內部U型框上升至外U型框等高時，內外框上兩排共6組軌道，內U型框各主腿與外U型框各主腿都有2個方向的滑動，共有16處，當需要工作時升降機從臺面下上升至臺面，采油樹沿鉆臺面軌道移動到上升的升降機上，此時升降機帶動采油樹上下移動到指定位置，進行工作。它們之間的配合間隙需嚴格控制。采油樹移動裝置才能正常上下，前后運行。

2 制造工藝

2.1 難點一

防噴器升降裝置中，主腿立柱的制造：其結構為800×800×30mm的自制方管，全長10408mm，BOP采油樹小車及升降機中主腿結構為450mm*450mm的自制方管，全長11000mm，四條焊道設計為單V型45°帶襯板的熔透焊，焊后要求UT并對縱向及橫向裂紋進行檢測，線性及平面度要求公差±2mm，這是達到理想運行的基本條件。焊接變形不僅會影響結構尺寸的準確和外形美觀，而且還會加大機加，裝配的累積誤差，增加后續裝配難度，嚴重時可能無法實現與相關部件的裝配而報廢。

解決方案：

（1）首先為防止細長型板下料過程中產生扭曲變形，采用半自動火焰切割機下料，然后用機械校平，減少下料時產生板料的平面度和直線度的誤差。

（2）在組裝時為保證箱體結構安裝的準確性，依靠輔具，采用定位安裝。由于焊縫采用V型45°坡口帶襯板的熔透焊的結構，為減小焊后變形，組裝時先將兩側板與底板組裝成U型框，在適當位置點固增加工藝撐板，隨后進行第四塊板安裝。撐板設計時尺寸小于方管內框的尺寸，留有機械校正的空間，撐板中間設計減重孔，既增加剛性，又減少重量。

（3）由于既要控制焊后的變形量，又要保證焊縫熔透后符合100%UT的要求，還有提高生產效率，現場采用了CO2藥芯焊絲氣體保護焊和埋弧焊兩種方式交替進行。既可以發揮CO2藥芯焊絲氣體保護焊焊接變形小，電流密度高，熱量集中，受熱面積小，焊后變形小，又可以發揮埋弧焊高焊速和高熔敷率，利用焊劑對焊縫的脫氧反應以及滲合金作用，獲得力學性能優良，致密性高的優勢的焊縫金屬，且焊接過程穩定，焊縫外觀平整光滑，無需大量修磨即可得到優質的焊縫表面，而且改善了工人的勞動條件。

（4）將四條焊縫點固后，安裝在特制的工裝支撐上，在同面兩條焊道上間斷施焊，焊道均布對稱位置焊接，在采用埋弧焊時，將埋弧焊機安置在固定的軌道上，以保證焊道成型及焊接質量，多次翻轉對稱焊接，嚴格控制焊接參數，采用多層多道焊接代替多層單道焊接，起到熱處理的作用，既細化晶粒，又提高機械性能。在機械校正與熱矯正的工藝安排下減少了制造及焊接造成的超差，達到了每米1mm，全長4mm范圍內的線性及平面度要求。

2.2 難點二

采油樹在軌道上的移動，由于移動方式為依靠液壓系統使采油樹的齒與軌道上的槽嚙合后前后移動，只有當升降機上升至工作臺面時，內外框上兩排共6組軌道，滿足每排三組軌道的直線度，平面度不超過±0.5mm，兩排之間的平面度，及軌道長槽之間的錯位不超過±0.5mm，每排三個軌道長槽之間的誤差不超過±0.5mm，采油樹移動裝置才能正常工作。

解決方案：在安裝過程上，先安裝內U型框中有導軌且連接的部分，再安裝導軌無連接的兩部分，最后安裝完整的內框，外框的安裝尺寸參考內框尺寸，便于控制軌道的平面度，直線度及內外框之間的間隙。

（1）內U型框的安裝。a.對內U型框中有導軌連接的兩部分分別在同一地樣及工裝上進行預安裝，調整軌道與橫梁的垂直度，兩軌道之間的平面度，開檔尺寸及對應孔的位置度及與外框有工作關系的滾輪面法蘭的安裝尺寸，為保證內外框的安裝間隙，組裝時法蘭暫時不固定。b.對內U型框中有連接關系的兩部分，進行安裝，調整兩組導軌的平面度及各孔之間的位置度及外形尺寸，保證兩部件的外部尺寸以便于控制與外框的間隙，控制導軌上平面度及導軌上各長孔的間距尺寸后，左右兩部分之間的組合關系將待外框組裝尺寸到位后配裝。c.內U型框四部分安裝為一體，再次檢測軌道的平面度，平行度及孔的位置度，并軌道內對角線的尺寸誤差，無誤后安裝連接法蘭。

（2）外U型框的安裝。外框的四大部分都是由板材組裝的安裝于不同方向的12支矩形梁組成，每支梁都要求全熔透焊接，每三組梁組裝為一個部件，高11.36m，兩兩部件之間有法蘭連接。a.先對兩部分片架進行定位安裝，由于尺寸較大，安裝時側立裝的安全也成為注意考慮的問題，采取人字型定位方式。將有連接關系的兩片架進行預安裝，吊線檢查內外框各面的平面度與垂直度，在內開檔尺寸滿足圖紙、兩片架平行及外框的對角線等尺寸符合圖紙要求后，將點固好橫向滾輪的內框架穿入外u型框內，內框的中心線與外框的中心線重合后，以下面的滾輪定位調整上面的間隙，由于自重，下滾輪與外框內側無間隙量，通過增大下滾輪的直徑，減少上滾輪之間的間隙尺寸，此時將滾輪支座焊死，再調整縱向滾輪支座的安裝位置調整到圖紙要求，驗證內外框間隙的均勻性；b.內框上升到一定位置時，需同步定位，驗證了四部件上孔的位置，及液缸的安裝位置尺寸，定位了各連接法蘭的安裝，待外框固定后，安裝外框的橫梁部分，安裝定位裝置及液缸到位的定位板，最后將外U型框上帶有長槽的兩部分導軌與內框進行組裝焊接，主體結構的尺寸要求及功能才能基本滿足。

為保證內外框間軌道上長槽的位置度及平面度的要求，各梁的組裝加工及兩兩相關件之間的連接都是決定其要求的關鍵。

3 結束語

通過此項目的順利制造，突破了“BOP吊裝系統”的零制造業績，在同行的競爭中增加了砝碼，為企業贏得了榮譽。在制造工藝技術上，大膽采取新技術，新方法，為今后制造系列產品奠定了工藝基礎。

參考文獻

[1]董濤，李興春.焊接變形的控制方法[J].現代制造技術與裝備，2007（2）.

[2]高磐.焊接變形的控制與矯正[J].科技風，2011（3）.