海洋鉆修機軌道劃痕問題與控制措施研究

王威，李寶春 羅杰

（中海油田服務股份有限公司 天津 300452）

海洋石油平臺鉆修機軌道，屬于鉆修機最下端主要受力的承重件，保證鉆修機在各井口區(qū)之間的安全、平穩(wěn)移動。軌道原材料、焊縫質量、平面度、直線度，步行孔尺寸以及鉆修機操作技能都會影響軌道實際使用壽命。本文通過長期制作與使用導軌實踐，根據7中不同情況影響導軌的實際問題，找到不同的控制措施解決實際問題。

1 導軌焊接制作過程中問題

平臺導軌為大型結構焊接件，在焊接制作過程中不免出現焊接工藝不標準，焊接人員技能參差不齊，環(huán)境氣候原因引起的一系列問題[1]，以下通過2個典型的導軌焊接工藝容易產生的質量通病來分析導軌產生劃痕的原因，并相應的給出控制措施，來降低焊接質量問題，只有把質量把握在最原始階段，才能避免在使用過程中出現一系列連鎖問題。

1.1 導軌焊接工藝容易產生的問題

產生原因：在軌道焊接過程中，由于腹板與翼板接觸坡口太??；焊接速度太快或電弧過長等原因，極易出現未焊透或未完全融合現象，坡口邊緣水分或油污未處理干凈還會產生氣孔，焊接電流控制不穩(wěn)定或運條速度過快會產生咬邊等一系列焊接問題，這些焊接問題會在焊縫處產生應力集中點，當鉆修機移動到此位置時會產生翼板受力不均勻；翼板兩側向下塌陷或腹板傾斜，導致軌道凹凸不平，鉆修機從此位置移動過程中會產生起伏狀況，面接觸改為直線接觸，從而導致應力集中，產生較深的移動劃痕[2]。

控制措施：選擇正確的焊接工藝及具有船級社焊接資質的工程人員，打磨坡口尺寸適當，圖1.1-1為坡口打磨不均勻案例，合理選用焊接電流和速度并仔細檢驗坡口表面有無水分、氧化皮及油污，合理選用專用焊條，嚴格按規(guī)定保管、清理和焙烘焊接材料；封底焊清根要徹底，運條擺動要適當，密切注意坡口兩側的熔合情況，并按焊接進度隨時調整腹板直線度，如圖1.1-2腹板調直，當然軌道焊接完成需要無損檢驗，大多數以上問題可以避免，但焊接的最初階段質量控制是最有效遏制使用問題產生的辦法。

1.2 導軌組對過程中下料及測量誤差產生的問題：包括人員測量操作誤差、標尺及測量工具誤差，切割誤差

產生原因：導軌下料是從整張毛坯板材上切割下導軌所需長度與寬度腹板、翼板、筋板等結構板材，下料工具采用數控火焰切割機，由于數控火焰切割機是熱切割方式，板材在切割過程中容易受熱變形，下料冷卻后尺寸與數控設定尺寸存在一定的偏差，再加上人員操作技能不穩(wěn)定（數控程序控制）及切割火焰（氣體壓力）等因素，會出現下料偏差，偏差的積累，在使用導軌過程中會出現導軌平行度或平面度降低，鉆修機滑靴劃過不平整面會出現啃軌道劃痕現象。在焊接制作過程中，軌道的測量包括平面度、直線度、垂直度，在某一環(huán)節(jié)出現誤差將影響軌道某一方向的變形，變形是導致軌道出現劃痕的主要原因。

控制措施：軌道下料過程中考慮金屬受熱膨脹變形；切割方式方法選用及切割順序的選擇；切割數控程序選用正確；提高操作者技能訓練及提高質量意識。測量誤差減小方法及其簡單：選取高精度儀器儀表；多次測量取均值；采用誤差修正方法進行測量。只有將每一個步驟每一次誤差縮減到最小，才能保證軌道成型質量。圖1.2為軌道焊接過程監(jiān)測。

圖1.2 軌道焊接過程監(jiān)測

表1.2 焊接誤差受控范圍

2 軌道平臺甲板焊接問題

2.1 導軌平面度及直線度問題

產生原因：由于平臺導軌焊接在平臺主承重梁上，焊接時需要剖開甲板，使導軌直接焊接在主梁之上，平臺主梁在承重或支撐吊機等設備后會出現輕微變形，使兩承載軌道主梁平面度不一致，最終導致軌道焊接完成后平面度不一致，在滑靴滑過有平面差距的軌道時，滑靴一側產生劃痕，劃痕理論上與平面差距一致。平臺主承重梁在平臺結構設計中為平行設計，但在制作過程中及平臺海上吊裝過程中拉伸力作用會改變這種平行狀態(tài)，致使導軌在沿主梁焊接過程中出現不平行狀況，在鉆修機移動過程中，操作者意識將滑靴油缸同步伸出（或同步縮回），會出現一側滑靴（向內或向外）擠壓軌道，伴隨著滑移過程，軌道翼板側面將出現啃邊現象，多次啃邊將軌道變窄，變窄的軌道將致使滑靴油缸不能同步，反復進行將嚴重影響導軌壽命。

控制措施：導軌在平臺甲板焊接前期需要調研平臺甲板平面度及平臺稱重梁走向，調研數據必須嚴格謹慎，焊接導軌過程中反復測量將要焊接位置軌道平面度與直線度，焊接完成后再次測量平面度與直線度是否在控制范圍內，如圖2.1為軌道焊接后直線度與平面度檢測，具體焊接時按數據墊高或者減少腹板高度，平面度差距較大時按要求將過渡區(qū)打磨圓整，保證鉆修機滑移過程中沒有卡?，F象，主梁平行度有偏差時應沿主梁走向焊接，適當調整軌道直線度使兩軌道保持平行。

圖2.1 直線度與平面度檢測

2.2 軌道分段組對過程翹邊

產生原因：為方便運輸，導軌最初分段制作成便于運輸的幾段，吊裝至平臺后將依次順序進行逐段焊接，在兩段導軌組對焊接過程中，對接處會出現凸起的焊縫，打磨過度會造成軌道對接處凹陷，這道焊縫處理不得當會造成滑靴滑至此處出現跳躍甚至劃傷滑靴現象，滑靴劃傷將導致整個導軌都會出現劃痕。如圖2.2顯示為某平臺導軌對接處焊縫。

圖2.2 導軌對接處焊縫

控制措施：導軌組對焊接完成后，焊縫處進行打磨，打磨過程中嚴格遵照軌道平面度數據進行測量，對于打磨過度的情況進行補焊后打磨平整。必要的情況下使用數顯跳動測量儀測量軌道凹進或凸起的控制范圍。

2.3 外掛平臺新導軌對接問題

產生原因：由于平臺擴容改造，需要增加外掛平臺，外掛平臺因井口位置或導管架栽入位置與老平臺大梁對接有一定的偏差，導致平臺導軌承重大梁焊接沿過程中有拐彎現象，導軌出現拐彎情況，鉆修機移動到此位置時，容易產生導軌側面劃痕嚴重，嚴重出現導軌偏斜。新平臺與老平臺在震動不同步情況下，大梁不能對接，需要過渡梁連接新老平臺大梁，使得導軌不能對接，當鉆修機需要從老平臺移動到新平臺時，新老平臺導軌也需要焊接過渡導軌。鉆修機移動到過渡導軌時，容易出現卡?，F象，劃過過渡導軌時新平臺導軌極易出現劃痕狀況[3]。

控制措施：大梁對接錯位軌道產生拐彎現象時需打磨好對接坡口，并由選有經驗操作者進行操作，滑至拐彎處時，控制兩步行器滑靴油缸伸出量，控制鉆修機拐彎方向，使鉆修機順利劃過過渡區(qū)，大梁不對接情況下，鉆修機滑移至過渡段導軌時，將過渡導軌與新老平臺對接兩段打磨坡口，滑移過程中控制鉆修機滑移速度，滑靴滑入過渡導軌50mm后，滑靴退回老平臺導軌，再次滑入100mm后滑靴退回老平臺導軌，以此反復進行，至滑靴全部滑過過渡導軌。

3 鉆修機移動過程中油缸不同步

產生原因：目前國內生產海洋鉆機及海洋修井機行走方式為步行器油缸手動控制方式，如圖3鉆修機步行器油缸分布，在操作過程中，由于操作者技能差異，難免出現步行器油缸伸縮不同步狀況，步行器油缸伸縮不同步導致滑靴滑行不同步、錯位，嚴重磨損導軌，惡性循環(huán)狀態(tài)下兩側滑靴棘輪抓將錯位導軌滑靴孔，甚至逼停鉆修機滑行狀態(tài)。

圖3 鉆修機下底座步行器油缸分布

控制方式：操作鉆修機選擇現場有經驗操作者，滑移過程中，步行器油缸專人檢查滑移狀態(tài)，查看油缸伸縮距離，及時向操作者反饋步行器滑行狀態(tài)，目前一種新型的鉆修機步行器油缸同步裝置已經問世，此裝置控制步行器油缸同步伸出或同步縮進，保持滑移狀態(tài)下鉆修機兩步行器的同步性，選擇安裝步行器同步裝置也是解決移動過程中產生軌道劃痕最佳方法。

4 鉆修機滑靴內部制作缺陷

產生原因：滑靴在車間內部焊接過程中，接觸面板選料不平整，平面度不滿足要求，焊接過程中產生粘附在接觸面的焊渣，或滑靴壓板焊肉過大影響結合面的現象，此類現象將導致軌道邊緣磨圓，在滑移過程中軌道某一接觸點出現固定劃傷軌跡，影響軌道壽命[4]。

控制方式：滑靴結構件焊接初期，嚴格要求面板的選擇，檢測接觸面的平面度、邊緣直線度，焊接完成后檢查接觸面的粘附焊渣情況，焊肉高度檢測，根據已有導軌數據，對滑靴進行全面符合性檢查，利用已有條件對滑移面進行模擬干涉檢查。

5 滑移過程中堅硬物質滑入滑靴

產生原因：鉆修機滑靴在制作過程中一般會在滑移方向接觸面開坡口（如圖5所示），目的為滑移過程中潤滑用黃油順坡口進入接觸面，雜質或其他堅硬物質也會在這時進入接觸面，并在壓力和縱向推力作用下保留在滑靴內部，劃傷軌道，反復滑移可能使軌道上表面軟化，逐漸銹蝕，強度降低。

圖5 滑靴與導軌安裝示意

控制措施：鉆修機在滑移前，清掃軌道上表面，并檢查滑靴坡口處黃油內部有無雜質，清除雜質，滑移過后應蓋上軌道保護蓋板，防止雜質污染及預防軌道銹蝕。

6 滿載時誤操作

產生原因：根據《修井機使用操作說明書規(guī)定》修井機在小井架升起、滿立根情況下不允許移動修井機，由于小井架升起，修井機重心升高，而推動修井機滑移的推力較低，這種狀況下移動修井機容易產生底座傾斜，井架及立根傾覆，嚴重損傷支撐導軌。

控制措施：加強修井機操作及員工素質培訓，作業(yè)過程中嚴禁各種滑移動作產生。

7 鉆修機吊裝過程中磕痕

產生原因：鉆修機在吊裝至軌道面過程中，采用岸吊或浮吊進行吊裝，由于耙桿較大，對準度較低，而鉆修機底座又為大型鋼結構件，難免接觸面出現磕碰現象，磕碰嚴重會導致軌道變形，影響軌道使用壽命及后續(xù)保養(yǎng)工作[5]。

控制措施：吊裝過程中找準位置，輕放緩放，或使用專用工裝進行位置找準。并及時修正位置，旋緊螺栓。

8 結論

軌道是保證鉆修機正常作業(yè)及平臺油氣產量的大型結構件，在日常使用過程中，應當保證精心操作，及時檢查、分析和排除各種可能導致軌道出現劃痕及影響壽命的隱患，同時要注意嚴格遵守操作規(guī)程和注意事項，防止由于人為操作而產生的嚴重故障，以保證鉆修機軌道的使用安全和工作壽命。