一種新型海洋瓶頸式塔形井架及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及海洋鉆機技術領域，具體涉及一種新型海洋瓶頸式塔形井架及其制作方法。
【背景技術】
[0002]目前，國內海洋鉆機井架仍存在品種較少、規格不齊、適應性不強的問題，尤其是深水鉆機井架和超深水鉆機井架仍處于概念設計階段。井架的制造質量與井架的可靠性密切相關。制造工藝能否反映設計意圖，需要先進的制造工藝與設備來保證。目前的做法一是制作大型焊接工作平臺，按井架圖紙進行IB 1放樣，制定嚴格的PQR及WPS文件，對結構進行尺寸、質量及形位公差控制，對關鍵工序制作專用工裝并進行檢測跟蹤。二是增加下料輔助設備，如光電下料設備、數控等離子火焰兩用切割機、仿形切割機、倒角機、管子加工車床，對井架板材進行下料、倒坡口，對管材進行焊口加工，以保證焊接質量。三是引進大型加工機床，如數控車床、數控銑床以及數控鏜床等，保證井架的加工精度。四是建造大型井架鋼結構生產車間。如南陽二機石油裝備(集團)有限公司引進的數控鏜銑加工中心ACC180- 420，能完成對12m @3 m大型井架單片的一次端面銑削、鏜孔，保證井架單片間接觸的面積，保證連接孔的精度。但目前井架的整體制作精細度和生產規模與國外專業的石油井架制造商相比仍有較大差距。因此，為適應新形勢下的海洋鉆井需要，研究和開發出多規格、多品種、高強度、新型海洋鉆機井架，就顯得尤為重要。
【發明內容】
[0003]為解決上述缺陷，本發明的目的是提供一種新型海洋瓶頸式塔形井架，該井架的整體制作精細度和生產規模能與國外專業的石油井架制造商相媲美，長效防腐質量或外觀質量滿足發達國家對涂裝防腐的要求。
[0004]本發明的另一目的是提供一種新型海洋瓶頸式塔形井架的制作方法。
[0005]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:一種新型海洋瓶頸式塔形井架，包括井架主體，所述井架主體具有設在下部的直段和設在上部的收口段，所述直段和收口段均包括若干斜撐及橫撐，且所述直段還包括若干直立柱本體，所述收口段還包括若干斜立柱本體，所述直立柱本體與所述斜立柱本體均固定有斜撐的一端，所述斜撐的另一端與所述橫撐固定，所述橫撐也分別與所述直立柱本體、所述斜立柱本體固定；所述直立柱本體及所述斜立柱本體均是由一對角撐呈十字形焊接而成，所述角撐十字焊接處設有筋板，且所述角撐還分別固定有連接板和底板。
[0006]優選的是，所述橫撐、所述斜撐及所述角撐均采用標準型鋼。
[0007]所述新型海洋瓶頸式塔形井架在組裝時采用螺栓快速連接各部件。
[0008]—種新型海洋瓶頸式塔形井架的制作方法，其特征在于包括以下步驟:
1)采用帶鋸機切割下料直立柱本體和斜立柱本體所用的拼焊角撐，在長度方向留15mm加工余量； 2)用數控火焰切割機切割所述連接板、筋板及其他零部件成活；
3)用液壓機校正所述支撐、角撐及斜支柱，滿足圖紙要求；
4)所述角撐呈十字形拼焊時采用定位工裝，所述定位工裝包括固定座，所述固定座上方設有呈疊加形狀的若干定位塊，所述直立柱總成中的一對角撐放置在所述若干定位塊疊加形成的空間內，所述若干定位塊疊加后的兩側分別設有夾緊塊，其中一夾緊塊一側設有固定螺母，所述固定螺母上絲接有調節絲杠，所述角撐在呈十字形焊接時，焊接處還設有定位撐。
[0009]5)焊接后的所述角撐十字形焊接后在所述定位工裝上進行尺寸校核，同時進行交叉定位點焊；
6)利用45°定位裝置，將瓶頸式塔型井架立柱組件的焊縫旋轉到船形焊焊接位置定位、夾緊；
7)所述直立柱本體、斜立柱本體各組件焊接時采用埋弧自動焊焊接；
8)所述直立柱本體、斜立柱本體各組件焊接后，利用液壓機矯正焊接變形；
9)所述直立柱本體、斜立柱本體各組件焊接后按照設計要求檢查其截面尺寸、直線度、平面度。
[0010]10)鉆孔時以已銑一端面為基準，利用數控機床在定位工裝上快速裝夾，按照設計要求予以鉆孔。
[0011]上述制作方法中的焊接工藝為:
1)所述角撐呈十字形拼焊時，焊縫采用埋弧自動焊接，焊材選用SJ101焊劑、H10Mn2焊絲，其中所述H10Mn2焊絲化學成分重量百分比為:C彡0.12，1.50彡Μη彡1.90，Si彡0.07，S ^ 0.035，P ^ 0.35，Ni 彡 0.30，Cr 彡 0.20，Cu 彡 0.35，且所述 H10Mn2 焊絲直徑為Φ4.0mm,電流(A)為480?520 (A)，電弧電壓為28?30 (V)，焊接速度為450?480 (mm/min)，極性為直流反接；所述SJ101焊劑在使用前須經300?350°烘陪1?2小時；
2)所述筋板焊縫采用C02氣體保護焊，采用ER50-G氣保焊絲，所述ER50-G氣保焊絲化學成分重量百分比為:C 彡 0.10%，Μη 彡 1.26%，Si 彡 0.57%，S ^ 0.011%，P ^ 0.014%，Cu彡0.18%，Ti彡0.12 ;所述ER50-G氣保焊絲直徑為Φ 1.2mm,電流為200?220 (A)，電弧電壓為24?26 (V)，焊接速度為180?200 (mm/min)，極性為直流反接。
[0012]本發明中的井架主體為成型角鋼拼焊、采用螺栓連接的快速拆裝結構件。這種成型角鋼拼焊結構制造的井架總重量輕但可以承擔較大的鉆井負荷，成型角鋼拼焊結構形式及焊接、制造過程中幾何尺寸控制方法以及井架整體采用螺栓快速拆裝，對拼焊角鋼的焊接參數進行了多次試驗驗證；制作了焊接工裝；各角鋼焊接后連接螺栓孔在數控機床上進行加工；整體組裝前進行了小部件預裝，保證了整體組裝質量。
[0013]本發明依靠型鋼組焊工裝組合焊接制造并用螺栓整體連接的方法而得，組焊工裝可使立柱角鋼十字形拼焊結構件快速準確定位、夾緊，在裝夾工裝上采取防變形措施，完成連接裝置的焊接及快速加工；所述直立柱本體和所述斜立柱本體中的角撐在十字形焊接時使用所述定位工裝，使結構件快速準確定位、夾緊，保證直立柱本體的截面尺寸，同時也方便了測量，裝卸工件更方便；所述直立柱本體和所述斜立柱本體在下料時長度方向留有加工余量，便于端部進行二次加工時不影響總體尺寸；采用數控火焰切割機切割連接板及筋板，工作效率高，尺寸準確；采用液壓機校正各組件，使其符合設計要求；所述角撐在進行十字形焊接后進行交叉定位點焊，防止焊接后的角撐變形；所述直立柱本體及所述斜立柱本體焊接時采用埋弧自動焊接，焊接效率高，質量有保證，同時工人勞動條件也得到改善；所述定位工裝設有的調節絲杠、定位塊、夾緊塊，精確保證角撐的截面尺寸以及快速夾緊制造；所述定位撐的45°定位，將立柱組件的焊縫旋轉到船形焊焊接位置，實現埋弧自動焊焊接；采用立柱型鋼拼焊結構提高瓶頸式塔型井架承載能力，螺栓連接實現快速拆裝。
[0014]與現有技術相比，本發明單純依靠型鋼拼焊而成，結構簡單、總重量輕、強度高、剛性好，保證井架組合質量，解決制造過程中工件的組裝困難、焊接質量差、焊接變形、連接孔定位偏差等冋題。
【附圖說明】
[0015]下面根據附圖及實施例，對本發明的結構和特征做進一步描述。
[0016]圖1是本發明的結構示意圖。
[0017]圖2是所述直立柱本體的結構示意圖。
[0018]圖3是圖2中A向剖面結構示意圖。
[0019]圖4是所述定位工裝工作時的結構示意圖。
[0020]圖5是圖4中B向剖面結構示意圖。
[0021]圖6是所述工裝支撐的結構示意圖。
[0022]圖1?圖6中，1.直立柱本體，2.斜撐，3.連接板，4.橫撐，5.斜立柱本體，6.底板，7.筋板，8.角撐I，9.角撐II，10.固定座，11.定位塊I，12.待焊工件，13.定位工裝，14.定位塊II，15.定位塊III，16.夾緊塊，17.固定螺母，18.調節絲杠，19.定位撐，20.收口段，21.直段。
【具體實施方式】
[0023]參看圖1?圖6，一種新型海洋瓶頸式塔形井架，包括井架主體，所述井架主體具有設在下部的直段21和設在上部的收口段20，所述直段21和收口段20均包括若干斜撐2及橫撐4，且所述直段21還包括若干直立柱本體1，所述收口段20還包括若干斜立柱本體5，所述直立柱本體1與所