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二十世纪40年代以来,石油产品在全球人类生产生活中得到广泛应用,原油需求量持续稳定增长。在立足陆地石油生产开发的基础上,人类开始进行海洋石油勘探开发,半潜式钻井平台作为一种安全可靠的海洋石油开发设备,其钻塔基座—钻台钢结构的制作具有质量要求高,难度大,成本高的特点。
作为半潜钻井平台核心设备钻塔模块基座的钻台分段具有结构复杂,焊接空间狭小,焊接工量大,焊接质量要求高的特点。为了实现钻台高质量、高精度、高效率建造的目标,研究了适合建造钻台的钢板材料母材特性和焊接特性,用实验的方法研究探索钻台高强钢的焊接工艺参数,以满足钻台高强钢材料的焊接质量要求。另外,钻台建造的尺寸精度控制也是钻台建造的一个难题,通过研究钻台焊接坡口、间隙、焊接顺序对钻台焊接变形的影响,摸索这些因素对钻台结构的影响参数来制定控制钻台结构的变形控制的工艺,通过工艺文件的实施和现场管控,最终成功完成了钻台在工厂的建造,实现了变形控制的目标。通过这一系列研究和实施,积累了钻台制造的经验,形成了能力。本文将半潜式钻井平台钻台建造的方案策划、工艺探索和制定、生产过程管理过程进行了汇总和介绍。
文章先介绍了论文的研究背景,随后简介了几种常用的焊接方法及其优缺点,为后续内容开展奠定基础。进入论文正题阶段,首先通过对多种高强钢板的材料性质和力学性能比较,在考虑经济性和可焊性的情况下确定了用30毫米E36级别高强钢做为钻台建造的主要材料。随后开展对钻台上下底板“一”字形对接接头采用埋弧自动焊和内部结构“T”形和“十”字形角接接头采用二氧化碳气保焊进行焊接工艺的研究。在焊接工艺参数摸索阶段,采用不同焊接电流和焊接速度对试板进行焊接,最后通过对焊接接头的维氏硬度检测和力学性能测试,确定了应选用的焊接工艺电流和焊接速度,并根据这些研究数据确定了焊接工艺参数。论文第四章重点关注了钻台的焊接变形研究,介绍如何通过控制焊接坡口、间隙和焊接顺序实现钻台焊接变形控制的目标。由于钻台的部分所有的焊缝都是融透焊缝(CJP)焊缝,因此在坡口选用阶段综合考虑焊缝填充金属用量,焊缝焊接变形和效率,最终选用50-55°度的“X”形坡口作为钻台对接接头和角接接头的焊接坡口;然后又根据不同焊接接头使用的焊接设备差异对埋弧自动焊的拼板焊缝使用0-2毫米的焊接间隙,6-10毫米的焊接留根。对于二氧化碳气保焊焊接的角接焊缝,则因为二氧化碳气保焊的熔深浅,对于融透焊来讲,采用0-2毫米的焊接间隙,0-4毫米的焊接留根。焊接顺序对焊接变形的影响更加明显,由于钻台的焊接工作量较其他普通结构大很多,因此热输入量也大,为了避免局部热输入过度的引起的焊接变形,在钻台焊接制作过程中要遵循从中间往四周的放射性焊接顺序,能够使用对称焊接的地方要使用对称焊接,而且在立缝部分的焊接区域要采用中心向两侧逐步延伸的间断焊顺序来减少焊接变形对钻台的影响,根据以上研究结果制定了控制焊接变形的工艺文件。
光有文件不能够实施也无法实现目标,论文第五章是钻台实际制作的核心部分,介绍了如何从材料下料开始,通过预留余量、严格按照工艺施工、人员管理、测量检验、整形纠错等措施,实现了钻台高质量完工制作。在严格按照研究的数据制定工艺后,将钻台产品的变形、效率和质量合格率同前期相似产品比较,取得了良好的质量进步和制作效率的大幅提升。
最后,在对文中提到的研究方法和研究成果回顾总结的基础上,对半潜式钻井平台钻台建造研究方法和研究工艺的使用前景进行了适当的推介。
作为半潜钻井平台核心设备钻塔模块基座的钻台分段具有结构复杂,焊接空间狭小,焊接工量大,焊接质量要求高的特点。为了实现钻台高质量、高精度、高效率建造的目标,研究了适合建造钻台的钢板材料母材特性和焊接特性,用实验的方法研究探索钻台高强钢的焊接工艺参数,以满足钻台高强钢材料的焊接质量要求。另外,钻台建造的尺寸精度控制也是钻台建造的一个难题,通过研究钻台焊接坡口、间隙、焊接顺序对钻台焊接变形的影响,摸索这些因素对钻台结构的影响参数来制定控制钻台结构的变形控制的工艺,通过工艺文件的实施和现场管控,最终成功完成了钻台在工厂的建造,实现了变形控制的目标。通过这一系列研究和实施,积累了钻台制造的经验,形成了能力。本文将半潜式钻井平台钻台建造的方案策划、工艺探索和制定、生产过程管理过程进行了汇总和介绍。
文章先介绍了论文的研究背景,随后简介了几种常用的焊接方法及其优缺点,为后续内容开展奠定基础。进入论文正题阶段,首先通过对多种高强钢板的材料性质和力学性能比较,在考虑经济性和可焊性的情况下确定了用30毫米E36级别高强钢做为钻台建造的主要材料。随后开展对钻台上下底板“一”字形对接接头采用埋弧自动焊和内部结构“T”形和“十”字形角接接头采用二氧化碳气保焊进行焊接工艺的研究。在焊接工艺参数摸索阶段,采用不同焊接电流和焊接速度对试板进行焊接,最后通过对焊接接头的维氏硬度检测和力学性能测试,确定了应选用的焊接工艺电流和焊接速度,并根据这些研究数据确定了焊接工艺参数。论文第四章重点关注了钻台的焊接变形研究,介绍如何通过控制焊接坡口、间隙和焊接顺序实现钻台焊接变形控制的目标。由于钻台的部分所有的焊缝都是融透焊缝(CJP)焊缝,因此在坡口选用阶段综合考虑焊缝填充金属用量,焊缝焊接变形和效率,最终选用50-55°度的“X”形坡口作为钻台对接接头和角接接头的焊接坡口;然后又根据不同焊接接头使用的焊接设备差异对埋弧自动焊的拼板焊缝使用0-2毫米的焊接间隙,6-10毫米的焊接留根。对于二氧化碳气保焊焊接的角接焊缝,则因为二氧化碳气保焊的熔深浅,对于融透焊来讲,采用0-2毫米的焊接间隙,0-4毫米的焊接留根。焊接顺序对焊接变形的影响更加明显,由于钻台的焊接工作量较其他普通结构大很多,因此热输入量也大,为了避免局部热输入过度的引起的焊接变形,在钻台焊接制作过程中要遵循从中间往四周的放射性焊接顺序,能够使用对称焊接的地方要使用对称焊接,而且在立缝部分的焊接区域要采用中心向两侧逐步延伸的间断焊顺序来减少焊接变形对钻台的影响,根据以上研究结果制定了控制焊接变形的工艺文件。
光有文件不能够实施也无法实现目标,论文第五章是钻台实际制作的核心部分,介绍了如何从材料下料开始,通过预留余量、严格按照工艺施工、人员管理、测量检验、整形纠错等措施,实现了钻台高质量完工制作。在严格按照研究的数据制定工艺后,将钻台产品的变形、效率和质量合格率同前期相似产品比较,取得了良好的质量进步和制作效率的大幅提升。
最后,在对文中提到的研究方法和研究成果回顾总结的基础上,对半潜式钻井平台钻台建造研究方法和研究工艺的使用前景进行了适当的推介。