海洋作业平台桩腿预制及质量控制

摘 要：本文主要介绍胜利采油161平台桩腿现场制作的施工，分析施工过程中的重点与难点，着重阐述筒节组对、T型梁制造、焊接变形、筒节及导向条开孔等容易出现问题的关键工序，并结合实际施工情况制定解决的措施，以有效的控制施工质量。

关键词：平台桩腿 焊接变形 质量控制

作业平台是主要用于作业修井的海上结构物。上装修井、动力、通讯、导航等设备，以及安全救生和人员生活设施，是海上油气勘探开发不可缺少的手段，主要有自升式和沉垫式作业平台，而我公司原来主要业绩是建造沉垫式平台。 自升式作业平台由平台主体、桩腿和升降机构组成，平台主体能沿桩腿升降，一般无自航能力。工作时桩腿下放插入海底，平台被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。工作完成后平台降到海面，拔出桩腿并全部提起，整个平台浮于海面，由拖轮拖到新的井位，而自升平台的升降以及桩腿的预压全是由升降系统完成的。为使平台在升降过程中保持平稳状态，桩腿的制造要求精度很高， 结合我公司近几年海洋工程的建造经验，以胜利采油161平台为例，通过对现场施工方法和经验的总结，浅谈一下海洋自升式平台桩腿的制造及其精度控制。

一、桩腿预制

本平台为自升式平台，采用矩形箱体为平台主体，配四根圆柱形桩腿，平台的升降由液压升降装置来完成。平台桩腿为圆柱形结构，桩腿长度67.0m，直径φ3000mm，壁厚36、30 mm。对应插销位置设有4根长条形导向条，导向条宽度700mm，厚度36mm。桩管内部设有纵向桁材（20X300/20X200）和圈梁（20X300/20X200），支撑圈梁间距1000-2000mm。桩腿筒体插入桩靴，并与桩靴构件焊接。对应桩壁开孔位置，在桩腿内设置密闭罩，结构由14mm的钢板焊接而成。

二、桩腿制造质量控制

1、下料切割

桩腿最终整体质量的保障基于每一单节桩节筒体尺寸的良好控制。严格控制桩节下料的尺寸偏差，提高下料的质量是关键的基础环节，故对于桩腿筒体下料全部采用数控切割。在切割时统一切割风线的切割基准，并随时检查调整风线，确保下料尺寸的准确性。同时考虑到焊接收缩量，每单节筒体高度方向下料尺寸增加2mm，坡口采用半自动切割器切割，角度控制精度为±5°。

2、筒节滚制

采用80数控卷板机滚制，滚板前清除板材上的金属屑等杂物，滚板过程中应及时扫去落剥下来的氧化皮，防止滚制过程中产生压坑，损坏设备。滚板时，板材应放正，保证两侧与辊轴线垂直。板材在弯曲过程中，应适当调节滚板机上下辊的中心距，以防止曲率过大或过小，并不断用铁皮制作的1/3弧长的样板检查，控制曲率。

3、纵缝焊接及筒节校圆

为保证焊缝端部焊接质量，引弧板按工艺要求由厂里统一下料，焊接过程中注意清根彻底，焊缝余高控制在3mm以内。

校圆时清除焊缝及卷板机辊轴表面缺陷，割掉引弧板，由滚制小组协助机械手对筒体进行找圆，及时检测筒体的直径公差和椭圆度，用3050的游标卡尺检测，椭圆度≤5mm。每节筒节合格后，转入组对工序。

4、筒体组对

桩管组对前，先进行地滚转胎的校正，其直线度符合桩管组对要求后才能进行桩管的组对。桩管分段组对时，纵缝严格按排版图执行，每段第一节筒节滚制、找圆合格后，将筒节一端用米字撑固定，另一端与第二节筒节组对，组对过程中，随时检测直线度及错边量，每组对四节筒节测量直线度，保证每8米直线度≤3mm 。合格后再进行下一节的组对，这样依次进行组对，组对完整段后，另一端也用米字撑固定，点焊固定后，再吊入元宝转胎按焊接工艺要求施焊。焊接及无损检验合格后，再用细钢丝检验直线度。组焊检验合格后，按图纸要求，在桩管内划线定位、将纵梁、圈梁、密闭罩的相对位置固定。

桩腿组对完，在各项检验均合格后，对桩腿进行划线，从而确定开孔的中心。对开孔中心进行永久性标记，并画出孔的大小以便开孔时进行对照。对孔中心进行定位时，孔距的大小非常重要，偏差应在1mm以内。孔的大小和精度与导向条一样。

5、纵梁的预制

纵梁为"T"型，规格20X300/20X200，共计每段4套。纵梁采用龙门切割机切割，由于纵梁长度有十多米，切割时由于割嘴数量不够而受热不均极易产生变形，影响切割后的水平度和直线度，故采用从板材两边向中间切割的方法来减少变形。切割后宽度尺寸控制精度为±1mm，对角线控制精度为2mm。测量后不符合精度要求的进行局部校正打磨。

由于纵梁长度在十多米，焊接变形非常严重，组对时考虑适当的反变形及钢性固定，以及合理的安装工艺，正确的装配间隙量等。焊接时先将两头点焊固定并采取对称焊、退步焊等焊接方法，以尽量减少焊接变形量，严格控制构件尺寸。一旦发生焊接变形，要采用火焰矫形方法进行矫形。

6、圈梁的预制

圈梁面板采用龙门切割机切割，切割时先不断，整体滚筒后再破开，切割后的长度、宽度尺寸控制精度为±1mm，对角线控制精度为2mm。腹板采用数控切割机切割，与理论尺寸的误差控制在±1mm。面板和腹板进行焊接时可采用适当的措施，以使得面板和腹板能够良好的契合。

7、桩腿整体组对

按图纸要求，在桩管内划线定位、将纵梁、圈梁、密闭罩的相对位置固定，先将纵梁和圈梁组对点焊固定，然后打加强板、十字撑后，再进行焊接。外部4根导向条的划线、定位采用特制的工具定位4条中心线的位置，然后用4盘盘尺同时固定起点划线，开孔中心点定位后，组对时先在桩管外划线并检测合格后，在定位线的两侧点焊定位块，定位块间距约1000mm，再组对导向条。组对时采用180°对称进行，导向条开孔与桩管开孔对正组对。先将四个导向条都组对好，用自制的加紧装置将导向条与桩管加紧，再进行焊接；焊接是要求四个导向条对称施焊，采用跳焊方式。然后再组焊桩内密闭罩。

三、检验

尺寸检测使用钢制卷尺，检测直线度测量使用钢丝拉紧小板尺，测量椭圆度测量使用 3050mm游标卡尺和1/3弧长的样板。焊缝坡口使用焊接检验尺测量。

首先对所有焊缝外观进行100%目视检查或用低于10倍放大镜检查，发现外表面缺陷要及时返修打磨处理，确认合格后，按设计要求开具焊缝探伤委托单。焊缝外形尺寸应符合工艺要求，焊缝与母材应圆滑过渡。焊接接头的焊缝余高h应趋于零值。焊缝不允许有裂纹、夹渣、气孔、漏焊、烧穿、弧坑、未溶合及深度>0.5mm的咬边。熔渣、外毛刺等应清除干净。

自安装平台是主要用于作业修井的海上结构物，主要有自升式和沉垫式作业平台，这种平台对水深适应性强，工作稳定性良好，发展较快，有着良好的市场前景。通过对自安装采油平台的桩腿的制造，我们总结出了海上平台制造的经验和方法，对以后我厂在该类项目上的施工和市场占有率均有着极好的指导作用。

参考文献

[1] 中国船级社 海上移动式平台入级与建造规范[M]. 中国人民交通出版社，2005

[2] 中国船级社 材料与焊接规范[M]. 中国人民交通出版社， 2006.3

[3] 中国船级社 自安装采油平台详细设计图纸DWG-JU-ST-12.，2007.