管节点尺寸测量与焊接变形控制及结构的技术要求-刘锡祥

.未焊时
焊接时
焊接后
图.1.3 钢板焊接变形情况
三、焊接变形与内应力防止方法 结构的内应力，在不同程度上减弱了结构的强度，焊接变形结构尺寸及形状不符合要 求，增加阻力，影响结构的外观，因此我们采取各项措施来减小变形及内应力的产生，常用 方法有以下几种： 1、反变形法——反变形法就是预先将焊件在变形相反方向加以弯曲，其目的是为抵消因焊接 后收缩所产生的变形，以获得所需要的焊件形状。为了正确运用反变形法，必须掌握焊件的 变形规律 。 2、强制法——船厂中广泛采用强制方法减少变形，通常用“马”进行强制，有时用定位焊配 合，即把焊件与胎架点焊固定的方法 。
材料验收 喷砂、预喷漆 划线放样下料 管材卷制接长 立片、水平片预制
总体建造程序

1 工程概述


本方案所指工程为：PL19-3 二期B导管架。
PL19-3 二期B导管架有8根导管（4根单倾，4根双倾），三层水平片。导管架垂直 高度为39.2米，底部尺寸为64.5米×22.5米，顶部尺寸为57米×15米，导管直径分 别为 1778mm ， 1790.7mm ， 1854.2mm ， 1866.9mm ， 1879.6mm 和 1943.1mm 六 种。导管架设计吊重2135吨。 PL19-3 二期B导管架在2#场地立式建造，导管架的井口朝向码头。具体摆放位置 详见附图一。 本方案描述了导管架建造的基本步骤、技术要求、场地布置以及临时支撑的布置。
用校直机冷却校正
热力校正
除了上述几种方法外，尚有其它措施来减少变形及内应力。 如锤击法、冷却法，采用“x”， 形对称坡口、合理的焊接结构、合理的焊接工艺等。
环板焊接产生的变形
环板焊接产生的变形
环板焊接产生的变形
环板焊接产生的变形
环板焊接产生的变形
环板焊接产生的变形
组合梁预制方案

PL19-3 II期WHPB钻井平台的MEZZANINE DECK和CELLAR DECK上的组合梁以及海上与WHPB平台 连接的P1200-01规格组合工字钢需要用板预制 采用的规范和标准： ST- SP-101 Specification For Fabrication Of Offshore Structure。

全长的上、下挠曲及旁弯的矢高≤0.1%总长，且最大不超过20mm。


组合工字钢不得有显著扭曲。
未提到的公差，应按照相关规范和规格书执行。
2.2端部倾斜度：每100mm≤± 1.6mm。
2.3拼接错皮最大为2mm。上翼缘的对接错皮最大为1.5mm,且焊道打磨光滑。
2.4总长度允许误差≤+ 3mm。 2.5插入板位置允许误差≤± 3mm。 2.6预制组合工字钢的上、下挠曲及旁弯在6米以内≤6mm，6米及大于6米时，任意6 米的上、下挠曲及旁弯≤6mm，且整个组合工字钢的上、下挠曲及旁弯应不超过 19mm。 2.7组合工字钢不得有显著扭曲。 2.8未提到的公差，应按照相关规范和规格书执行。 2.9组合工字钢在组对时，应考虑焊接顺序，控制变形。 2.10组合工字钢预制完成后，不允许有明显的压痕。

Ÿ API RP2A： 海上固定平台规划、设计和建造的推荐做法。 Ÿ A.W.S. D.1.1 焊接规范。 ST-SP-801 Specification For Structural Welding And NDT。

组合工字钢制造技术要求
1、一般技术要求 1.1横截面相同的组合工字钢可以拼接。拼缝的位置参见单件图。 1.2 组合工字钢的腹板和翼缘板，在拼接处应采用K型坡口焊接（详见《焊接程序》及加工设计图纸）； 翼缘板和环板或插入板拼接，在拼接处翼缘板开K型坡口，环板或插入板及对应腹板做1：2.5的过渡， 翼缘板对接口与腹板对接口应错开305毫米以上,参见下图。
典型翼缘板与环板或插入板对接形式
≤
焊后磨平 上表面
上翼缘焊接坡口
下翼缘和腹板焊接坡口
1.3切割板材边缘光洁度应达到 25。
1.4组合工字钢由于焊接造成的变形应予以校正，以使组合工字钢满足公差要求。如使用火焰调 直，应符合规范和《焊接程序》的要求。
1.5板材划线下料时，应考虑在组合工字钢两端各留50mm余量。 1.6单件图中的轴线号（ A.1、A.2、1.1、1.2 ）只作为指示方位用，不表示尺寸从轴线处开始 。水平片组对时应按照轴线号组对，防止左右方向错误。 1.7每根组合工字钢应做标记，标明平台名称、杆件号和两端的轴线号。 1.8排版图中的尺寸仅为参考，具体尺寸以单件图为准。
图.1.4 强制法
3、 正确的焊接程序——为了使焊件受热均匀分布， 适当的安排好焊接程序，也 可以减小变 形及内应力， 焊接程序有如下几种方法 。
跳焊
对称焊
交替焊
分中逐步退焊
4、预热法——把焊件预先加热到一定的温度（一般150~300℃），然后在焊接。
预热的目的是 熔焊金属 和周围基本金属的温度查比较 接近 ，可以均匀的同时冷却，以 减少罕见的内应力。 对于易裂的焊接材料（如中碳钢以上，生铁间或特种钢材）及修补钢 性较大的裂缝的焊件，通常应用此法 。 5、回火法 ——将焊接完的焊件均匀加热到一定的 温度（低碳钢应加热至600~650℃），并根 据焊件厚度保温一定时间（一般规定每毫米厚度需保温0.04小时），然后均匀冷却，使金属 内应力全部消除。船体结构中，焊接船尾柱工件可以 应用此法。回火是消除应力的有效方 法。 6、变形的校正——焊接变形超过允许标准，应加以修理后方可使用，校正方法 大致分为冷作 校正和热力校正。 冷作校正是用三星或七星辊床、液压机、校直机或锤击等方法，来校正焊件变形。 热力校正，利用火焰在焊件上适当的地方加热，然后用水速冷，促使焊件变形，而达到 焊 件恢复到正确形状的目的。
流程图
施工场地准备 垫墩就位 Row1.2片立片 EL(+)20500甲板下与Row1.2片相连拉筋的安装 EL(+)20500水平片安装 EL(+)20500甲板上拉筋的安装 EL(+)27000 甲板水平片安装 Row1.1片立片 与ROW1.1片相连拉筋的安装及附件的安装 最终检验及涂装 吊装装船固定
组合工字钢断面尺寸
3、组合工字钢断面尺寸
4、组合工字钢单件图与排版图
排版图中尺寸为排版尺寸，不能作为下料尺寸。长度尺寸应在单件图中理论长 度的基础上，在组合工字钢两端适当增加余量，并在组合工字钢上标记好该杆件理 论线位置及余量。
总体建造方案
Fra Baidu bibliotek
工程概述：
本方案所描述的工程为：PL19-3Ⅱ WHP-B钻井平台。本方案描述内容主要包 括平台建造的基本步骤、技术要求以及场地布置和临时支撑等情况。 PL19-3ⅡB钻井平台共有4根立柱；甲板分上层甲板、下层甲板共两层。平台 外型尺寸为：20.2mx15mX17.6m。设计吊重 183 吨。
1.9施工余料应做钢号转移，并做好标记，妥善保管待用。
1.10组合工字钢翼缘板和腹板的编号按照下列原则：上翼缘板为<-1>，腹板为<-2>，下翼缘板 为<-3>，前面加组合工字钢的杆件号作为字头。
1.10.1长度小于12米的组合工字钢，例如，组合工字钢杆件<1280-3>,则上翼缘 编号为<1280-3-1>，腹板为<1280-3-2>，下翼缘为<1280-3-3>。 1.10.2 长度大于12米的组合工字钢，例如，组合工字钢杆件<1280-1>,则上翼 缘编号为<1280-1-1A>，<1280-1-1B>，<1280-1-1C>；腹板为<1280-1-2A>， <1280-1-2B>下翼缘为<1280-1-3A>，<1280-1-3B>和<1280-1-3C>。此类接口需 在预制时拼好。 2、尺寸公差 2.1拼接工字梁的制造公差
拼接工字梁的制造公差

高度A的最大偏差≤±2mm。


翼缘宽度B的最大偏差≤±3mm。
翼缘最大倾斜度T≤±2mm。 腹板最大偏心度E≤±2mm。 腹板弯曲度 f≤±2mm 端部倾斜度：每100mm≤± 1.6mm。 拼接错皮最大为2mm。上翼缘的对接错皮最大为1.5mm,且焊道打磨光滑。 总长度允差≤± 6mm。 插入板位置允差≤± 3mm。
管节点尺寸测量与 焊接变形控制 及结构的技术要求
姓 名 刘锡祥 海油工程-检验公司
拉筋焊缝与被交位置测量方法
导管架焊缝与被交位置测量方法
拉筋焊缝与被交位置测量方法
T、K、Y节点尺寸要求
管节点尺寸测量
拉筋十字交叉尺寸测量
管节点搭接尺寸测量
焊接变形原因分析及其防止措施

应力与应变的概念


一、基本概念
在焊接工作中经常会碰到工件焊接后改变原来的形状，或者焊接操作中或焊接后发现焊 缝断裂，这些现象就是通常所说的变形与应力所引起的。 什么叫变形？所谓变形，就是一定数值的外力加于物体，使物体形状发生变化，称为变 形。若外力消除后，物体能恢复到原来的形状，这种变形称为弹性变形；若外力消除后，物 体不能恢复到原来的形状，则这种变形称为塑性变形。举个例子：如我们用扁担挑水，水桶 将扁担压弯，扁担变形了，若去掉水桶后，扁担恢复到原来的形状，则这个扁担的变形为弹 性变形；若去掉水桶后，扁担恢复到原来的形状，则这个扁担的变形为塑性变形。 什么叫应力？就是在受到外力作用时，物体单位面积上的内力。例如当扁担被水桶压弯 时，扁担内部就产生了应力，它力图使扁担恢复原状。当水桶离开扁担时，扁担变直，应力 就消失。当一物体在外界作用因素消除后，内部仍存在应力，这种应力成为内应力。 变形与应力通常是同时存在于物体中的，现在用简单的道理解释内应力及变形产生的原因。

二、焊接时的变形与应力

焊接时，焊件产生变形与应力的原因是由于焊件被焊时加热不均匀所引起的。焊接 时，由于电弧热作用，电弧附近周围的金属温度显著提高，离电弧较远的金属温度 就较低，这样焊件就出现不均匀的热膨胀（如图1-3）。加热部分的金属，根据受 热程度不同，就要相应的伸长，而未加热部分的金属要维持原来的长度，因此加热 处的伸长受到冷金属的阻碍，限制了加热金属部分的自由伸长，于是加热金属便产 生压应力，而冷金属部分产生拉应力。当加热部分产生的压应力超过金属的屈服点 时，就会产生塑性变形。一般金属的屈服点随着温度的升高而降低，在600℃温度 的钢材的屈服点实际等于零。当冷却时，由于加热金属部分比未焊时短，此时加热 金属部分受到拉应力，冷金属产生压应力。



图.1.1.钢杆自由伸缩
图.1.2钢杆变形
假设有一根钢杆，将它放在能自由移动的支点上（见图1-1），我们把钢杆均匀加热，由于热膨胀，钢杆变粗而 伸长，钢杆（如图1-1）支点随着钢杆的伸长而自由移动，这时钢杆内并不产生内应力。当钢杆均匀冷却时，由 于冷却收缩，钢杆又自由恢复到原来的形状，这时钢杆也不产生塑性变形。 假设将钢杆加在两端不能移动的夹钳上（见图1-2），把钢杆均匀加热，同样由于热膨胀，钢杆力求伸长，但因 夹钳不能移动，钢杆不能自由伸长，于是钢杆内出现内应力，其结果使钢杆产生弯曲及扭曲变形。如果内应力 超过了钢的屈服点，钢杆就发生塑性变形，钢杆变粗，增大截面。当钢杆均匀冷却时，同样因冷却收缩，又由 于夹钳不能移动，此时钢杆出现拉的内应力，钢杆原来的弯曲变形及扭曲变形在拉力作用下减小。但因钢杆加 热时有塑性变形，所以钢杆的长度不能恢复到原有的形状。若这种拉的内应力超过钢的强度极限的数值，钢杆 就会断裂。
技术要求：
（1）、立柱间水平距离最大误差为±10mm。 （2）、各层甲板间标高最大允许误差：±13mm。 （3）、工字钢及拉筋上任意点的标高偏移不超过±13mm 。 （4）、图纸中整体及局部结构尺寸的最大误差应为： ±10mm （5）、任意平面或立面内的两对角线最大误差应为： ±13mm （6）、立柱、拉筋及甲板梁接长的最大弯曲度为： 任意3米内不超过3mm； 任意12米内不超过10mm； 任意大于12米的构件上最大弯曲度不超过10mm （7）、拼接管、梁、拼板的最大允许错皮为0.1t或3mm ，两者取较小值。 （8）、筋板安装位置偏差应小于t/10或±6mm，取小值 （t＝筋板厚度）。 （9）、临时吊点使用后，应及时切割留下3mm余量并打磨 、防腐，不能伤及母材。凡未提到的误差要求均按相 关技术规格书或规范执行； 以上所给误差值为制造的最终误差，施工时应严 格控制各个工序的误差，以保证误差控制在允许范围 内。

采用的规范
SPECIFICATION ST-SP-101 建造技术规格书 API RP 2A-WSD API Spec.2B AWS D 1.1/D1.1M 海上固定平台规划、设计和建造的推荐做法； 结构钢管制造规范； AWS焊接规范(2002)；
B钻井平台的外形、立柱位置及立柱零度点见KEY PLAN