CN111336349B - 用于支撑海水提升泵的基座及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于支撑海水提升泵的基座及其加工方法。基座包括：管体，沿轴向方向具有第一端和第二端，第一端和第二端具有开口，管体的内部具有容纳腔；支撑环，设于管体中位于第二端的内壁面，支撑环与管体的中心轴线重合；多个限位件，设于管体中位于第二端的内壁面，多个限位件沿周向方向间隔设置，用于限制海水提升泵沿所述管体的周向方向、径向方向和轴向方向的运动。加工方法包括步骤：对用于制作管体的板材进行卷压，以形成预成型管体；将预成型管体吊装至胎架上，对预成型管体上的拼接缝进行焊接，以形成管体；将支撑环和多个限位件装设于管体。该基座能够较为可靠地实现对海水提升泵的支撑。

Description

用于支撑海水提升泵的基座及其加工方法

技术领域

本发明涉及船舶领域，特别涉及一种用于支撑海水提升泵的基座及其加工方法。

背景技术

当今世界各国对能源的关注越来越多，需求量也在每日欲增。如今仅仅陆地上的能源已远远不能满足发展的需要，从而不少国家就将目光聚焦于尚未被大量发掘的能源宝库——占全球总面积70％的海洋。

世界各国现在对海洋下蕴藏着的丰富的石油资源越来越重视，很多国家都在加紧对海洋石油的开发和利用，从而导致一系列的与海洋石油开采利用的设施应运而生。FPSO(Floating Production Storage and Offloading，浮式生产储存卸货装置)作为目前较为先进的深海采油处理平台需求也与日俱增,在其生产和生活设施上需要大量的海水，对其动力***、空调***、生产设备提供冷却水及生产用水。因此海水提升泵是FPSO上不可或缺的构件，由于海水提升泵需要长时间在海水环境下工作，为保证其能够稳定工作及延长其使用寿命，需要用于支撑海水提升泵的基座。

在现有技术中，还没有适用于30万吨的FPSO的海水提升泵的基座，也没有适用于该基座的加工方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种用于支撑海水提升泵的基座及其加工方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种用于支撑海水提升泵的基座，其特点在于，其包括：

管体，沿轴向方向具有第一端和第二端，所述第一端和所述第二端均具有开口，所述管体的内部具有容置所述海水提升泵的容纳腔；

支撑环，设于所述管体中位于所述第二端的内壁面，所述支撑环与所述管体的中心轴线重合；

多个限位件，设于所述管体中位于所述第二端的内壁面，多个所述限位件沿周向方向间隔设置，用于限制所述海水提升泵沿所述管体的周向方向、径向方向和轴向方向的运动。

在本方案中，管体能够套在海水提升泵的端部，容纳腔能够容置管体，支撑环支撑海水提升泵的端部，限位件的数量和结构与海水提升泵的端部的结构相适配。该基座能够较为可靠地实现对海水提升泵的支撑。其中，限位件除了能够对海水提升泵起到限位作用，还能够对管体起到加强作用。

较佳地，每一所述限位件的中部具有卡槽，所述支撑环卡设于多个所述卡槽。

在本方案中，限位件卡设在支撑环上，一方面，能够减少占用的空间；另一方面，限位件能够对支撑环起到加强作用，有利于提高对海水提升泵支撑的可靠性。

较佳地，所述基座还包括导向筋，所述导向筋设于所述管体的内壁面，且所述导向筋沿所述管体的轴向方向延伸。

在本方案中，导向筋用于对海水提升泵进行导向，有利于提高对海水提升泵的支撑可靠性。

较佳地，所述基座还包括防磨环，所述防磨环设于所述管体中位于所述第一端的内壁面；

所述防磨环具有容置口，所述容置口用于卡设所述导向筋。

在本方案中，防磨环能够保护管体，降低或避免对管体的磨损，有利于进一步提高对海水提升泵的支撑可靠性。

较佳地，所述限位件和所述防磨环的材质均为双相不绣钢。

较佳地，所述基座还包括加强环，所述加强环位于所述第一端，且所述加强环套设于所述管体的外壁面。

较佳地，所述管体的壁厚为60mm，所述管体的直径为2020mm；

所述管体的材质为EH36钢。

本发明还提供一种如上所述的用于支撑海水提升泵的基座的加工方法，其特点在于，所述加工方法包括以下步骤：

S1、对用于制作所述管体的板材进行卷压，以形成预成型管体；

S2、将所述预成型管体吊装至胎架上，对所述预成型管体上由所述板材的两端形成的拼接缝进行焊接，以形成所述管体；

S3、将所述支撑环和多个所述限位件装设于所述管体。

在本方案中，管体的壁厚较厚时，如果采用两块钢板经弯板加工后对接焊接成型，则两片式焊接时会产生大量不可控的热变形，从而导致管体的精度较难控制。而通过对一块板材进行卷压再焊接，有利于提高管体的精度。

较佳地，步骤S1包括以下步骤：

S11、在卷管前对所述板材的两端分别进行预压，且所述板材的两端均至少预压三次；

S12、从所述板材的一端卷压所述管体的圆周的1/3后，再从所述板材的另一端卷压所述管体的圆周的1/3；

S13、完成余下的所述管体的圆周的1/3的卷压。

在本方案中，对板材的两端预压有利于减少板材的弹性，有利于提高卷压的效率。其中，在预压时，可以先在端部150mm范围内压一次，然后在300mm范围内再压两次。

较佳地，在执行步骤S12和S13的过程中，所述加工方法还包括步骤：

适时使用内弧半径样板对所述管体进行检测，以避免所述板材沿所述管体的轴线方向的位置偏离。

较佳地，步骤S2包括以下步骤：

S21、将所述预成型管体吊装至胎架上；

S22、在所述预成型管体的两端分别安装圆环形加强板；

S23、对所述拼接缝进行焊接。

较佳地，在执行步骤S23的过程中，所述加工方法还包括以下步骤：

沿所述预成型管体的内壁面的周向方向，每隔45°测量一次内径，以将直径偏差控制在±3mm以内；

监测圆度和周长，以将所述管体的圆度偏差控制在±3mm以内、周长偏差控制在±5mm以内；

监测所述管体的上下端面与水平面的垂直度，以将垂直度偏差控制在±3mm以内。

在本方案中，在焊接的过程中，需要适时监测直径偏差、圆度偏差和垂直度偏差等，有利于提高管体加工的可靠性。

较佳地，在步骤S23中，焊接时的坡口为双面X型坡口。

在本方案中，采用双面X型坡口较易控制变形，有利于控制管体的精度。

本发明的积极进步效果在于：

在本发明中，管体内的容纳腔能够容置海水提升泵，支撑环能够支撑海水提升泵，通过限位件能够对海水提升泵起到限位作用，从而，该基座能够较为可靠地支撑海水提升泵。本发明中的基座的加工方法有利于提高加工的精度。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的用于支撑海水提升泵的基座的结构示意图。

图2为本发明一较佳实施例的用于支撑海水提升泵的基座的加工方法流程示意图。

附图标记说明：

10 管体

20 支撑环

30 限位件

40 导向筋

50 防磨环

60 加强环

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。

本实施例揭示一种用于支撑海水提升泵的基座，如图1所示，该基座包括管体10、支撑环20和多个限位件30。管体10沿轴向方向具有第一端和第二端，第一端和第二端均具有开口，管体10的内部具有容置海水提升泵的容纳腔。支撑环20设于管体10中位于第二端的内壁面，支撑环20与管体10的中心轴线重合；多个限位件30设于管体10中位于第二端的内壁面，多个限位件30沿周向方向间隔设置，用于限制海水提升泵沿管体10的周向方向、径向方向和轴向方向的运动。

在本实施方式中，管体10能够套在海水提升泵的端部，容纳腔能够容置管体10，支撑环20支撑海水提升泵的端部，限位件30的数量和结构与海水提升泵的端部的结构相适配。该基座能够较为可靠地实现对海水提升泵的支撑。其中，限位件30除了能够对海水提升泵起到限位作用，还能够对管体10起到加强作用。

进一步地，每一限位件30的中部具有卡槽(图中未标示出)，支撑环20卡设于多个所述卡槽。其中，限位件30卡设在支撑环20上，一方面，能够减少占用的空间；另一方面，限位件30能够对支撑环20起到加强作用，有利于提高对海水提升泵支撑的可靠性。

更进一步地，基座还包括导向筋40，导向筋40设于管体10的内壁面，且导向筋40沿管体10的轴向方向延伸。其中，导向筋40用于对海水提升泵进行导向，有利于提高对海水提升泵的支撑可靠性。

更进一步地，基座还包括防磨环50，防磨环50设于管体10中位于第一端的内壁面。防磨环50具有容置口，容置口用于卡设导向筋40。防磨环50能够保护管体10，降低或避免对管体10的磨损，有利于进一步提高对海水提升泵的支撑可靠性。其中，限位件30和防磨环50的材质均为双相不绣钢。具体地，限位件30需机加工出台阶后堆焊双相不锈钢，防磨环50需要由双相不锈钢堆焊后镗磨而成。

更进一步地，基座还包括加强环60，加强环60位于第一端，且加强环60套设于管体10的外壁面。

在本实施方式中，管体10的壁厚为60mm，管体10的直径为2020mm，且管体10的材质为EH36钢。

本实施方式还提供一种如上所述的用于支撑海水提升泵的基座的加工方法，如图2所示，加工方法包括以下步骤：

步骤101、对用于制作管体的板材进行卷压，以形成预成型管体；

步骤102、将预成型管体吊装至胎架上，对预成型管体上由板材的两端形成的拼接缝进行焊接，以形成管体；

步骤103、将支撑环和多个限位件装设于管体。

在本方案中，管体的壁厚较厚时，如果采用两块钢板经弯板加工后对接焊接成型，则两片式焊接时会产生大量不可控的热变形，从而导致管体的精度较难控制。而通过对一块板材进行卷压再焊接，有利于提高管体的精度。

其中，需要说明的是，步骤103中仅限定了将支撑环和多个限位件装设于管体上，实际上，该加工方法还包括以下步骤：将导向筋、防磨环和加强环装设于管体。

进一步地，步骤101包括以下步骤：

步骤11、在卷管前对板材的两端分别进行预压，且板材的两端均至少预压三次；

步骤12、从板材的一端卷压管体的圆周的1/3后，再从板材的另一端卷压管体的圆周的1/3；

步骤13、完成余下的管体的圆周的1/3的卷压。

在本方案中，对板材的两端预压有利于减少板材的弹性，有利于提高卷压的效率。其中，在预压时，可以先在端部150mm范围内压一次，然后在300mm范围内再压两次。另外，在卷压的过程中，要逐渐增大卷管机的滚轮的压力。

更进一步地，在执行步骤12和步骤13的过程中，加工方法还包括步骤：

适时使用内弧半径样板对管体进行检测，以避免板材沿所述管体的轴线方向的位置偏离。

更进一步地，步骤102包括以下步骤：

步骤21、将预成型管体吊装至胎架上；

步骤22、在预成型管体的两端分别安装圆环形加强板；

步骤23、对拼接缝进行焊接。

其中，在将预成型管体吊离卷管机的过程中，为避免管体被吊索或卡具损伤，应使用临时的吊耳进行吊运。

更进一步地，在执行步骤23的过程中，加工方法还包括以下步骤：

沿所述预成型管体的内壁面的周向方向，每隔45°测量一次内径，以将直径偏差控制在±3mm以内；

监测圆度和周长，以将所述管体的圆度偏差控制在±3mm以内、周长偏差控制在±5mm以内；

监测所述管体的上下端面与水平面的垂直度，以将垂直度偏差控制在±3mm以内。

在焊接的过程中，需要适时监测直径偏差、圆度偏差和垂直度偏差等，有利于提高管体加工的可靠性。

其中，在步骤23中，焊接时的坡口为双面X型坡口。采用双面X型坡口较易控制变形，有利于控制管体的精度。

另外，为了实现基座与上部其他管体的对位，在管体成型的过程中，需要在管体的外壁上与两端的开口相对应的位置处敲出十字样冲点，且两端的十字样冲点要对齐。

该管体与上部的海水运输管道(壁厚20mm左右)存在壁厚差管，存在过渡斜及坡口，理论上在加工前钢板下料时四周坡口均应修割，经过分析后发现，如果管体上下两端过渡斜及坡口在下料后割除，在卷板加工时已开过渡斜处在滚圆时会无法受力，从而导致加工成型后管体上下两端的管径外扩偏大，为确保管体加工的圆度及管径精度的要求，需制定相应规范修改过渡斜及坡口修割顺序。

管体的精度控制由板材从钢板上切割下料时控制板材的长宽尺寸开始，到卷板加工控制其加工半径，再到火工矫正圆度、直线度，最后到修割余量后调整焊接的电压电流控制焊接变形直至管体焊接成型为止，自始至终精度控制一直是重中之重，是需要严格把关的问题。其中，关于管体的围长控制：在管体初步加工成型(形成预成型管体)后测量管体的围长，由于管体在合拢口焊接时会产生焊接收缩，因此在割除围长余量时需加放一些焊接余量，余量加放过多会导致管径偏大，因此在经过反复计算后得出最终余量值。关于管体直径、圆度的控制：在建造过程中为得到更加精确的管体直径数据，采用千分尺对管体的直径进行实时监控并且记录成表；为减少管体上下端外扩的偏差值，对存在有偏差处进行火工调整，由于规范要求火工温度不能超过600℃，因此需要多次反复进行调整，在调整过程中对管体直径、圆度等进行测量并记录数据。

在焊接合拢口对接缝前，需要再次对管体的直径、圆度、直线度等数据进行测量，待所有数据均符合要求后，增加管体内部支撑杆、用卡马将管体整体固定在胎架上确保其精度不会受影响后进行管体对接缝的烧焊工作。

关于焊前要求：准备焊接前应检查焊接坡口是否平整，不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷，清理坡口周围的水、铁锈、油污、积渣等，由于基座管体壁厚达60mm，在焊接需要对管体进行预热，加热方式优选采用电加热，预热在焊接开始前至少应该覆盖两侧75mm及整个厚度方向。当在焊接过程中发生焊接间断时必须遵守以下要求：(1)电加热的时候，封底和第一层未完成前不允许焊接中断；(2)焊缝没有预热要求时，焊缝厚度至少10mm才允许中断焊接，焊缝要经过QC检验后才能继续焊接；(3)焊缝厚度小于10mm或者检查后有缺陷的，焊缝必须完全去除，重新准备焊接；(4)当电加热不使用时，需要使用测温笔、接触式测温器或者激光测温器以保证温度达到要求。

关于焊接过程中的要求：采用双面对称焊接的方式进行焊接，在整个焊接的过程中严格控制每层焊接温度及电流电压，适时监控焊接对管体的直径数据、圆度、直线度造成的影响，并制作记录表进行详细的数据记录，使得最后将焊接变形量控制在合理的范围内。

关于焊接后的要求：管体焊接完成后必须进行焊后热处理，可以采用局部和整体焊后热处理。使用热电偶(至少三个)保温的过程中，结构的温度应被记录。用电容器控制的热电偶应被使用，目的是避免结构表面损害。热处理时要注意加热区域的内外表面温度差不能超过30度。热处理后再次测量确认其直径、圆度、直线度等尺寸是否满足管体精度符合要求。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于支撑海水提升泵的基座，其特征在于，其包括：

管体，沿轴向方向具有第一端和第二端，所述第一端和所述第二端均具有开口，所述管体的内部具有容置所述海水提升泵的容纳腔，所述管体用于套在所述海水提升泵的端部；

支撑环，设于所述管体中位于所述第二端的内壁面，所述支撑环与所述管体的中心轴线重合；

多个限位件，设于所述管体中位于所述第二端的内壁面，多个所述限位件沿周向方向间隔设置，用于限制所述海水提升泵沿所述管体的周向方向、径向方向和轴向方向的运动；

导向筋，所述导向筋设于所述管体的内壁面，且所述导向筋沿所述管体的轴向方向延伸。

2.如权利要求1所述的用于支撑海水提升泵的基座，其特征在于，每一所述限位件的中部具有卡槽，所述支撑环卡设于多个所述卡槽。

3.如权利要求2所述的用于支撑海水提升泵的基座，其特征在于，所述基座还包括防磨环，所述防磨环设于所述管体中位于所述第一端的内壁面；

所述防磨环具有容置口，所述容置口用于卡设所述导向筋。

4.如权利要求3所述的用于支撑海水提升泵的基座，其特征在于，所述限位件和所述防磨环的材质均为双相不绣钢。

5.如权利要求1所述的用于支撑海水提升泵的基座，其特征在于，所述基座还包括加强环，所述加强环位于所述第一端，且所述加强环套设于所述管体的外壁面。

6.如权利要求1-5中任意一项所述的用于支撑海水提升泵的基座，其特征在于，所述管体的壁厚为60mm，所述管体的直径为2020mm；

所述管体的材质为EH36钢。

7.一种如权利要求1-6中任意一项所述的用于支撑海水提升泵的基座的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括以下步骤：

S1、对用于制作所述管体的板材进行卷压，以形成预成型管体；

S2、将所述预成型管体吊装至胎架上，对所述预成型管体上由所述板材的两端形成的拼接缝进行焊接，以形成所述管体；

S3、将所述支撑环和多个所述限位件装设于所述管体。

8.如权利要求7所述的用于支撑海水提升泵的基座的加工方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：

S11、在卷管前对所述板材的两端分别进行预压，且所述板材的两端均至少预压三次；

S12、从所述板材的一端卷压所述管体的圆周的1/3后，再从所述板材的另一端卷压所述管体的圆周的1/3；

S13、完成余下的所述管体的圆周的1/3的卷压。

9.如权利要求8所述的用于支撑海水提升泵的基座的加工方法，其特征在于，在执行步骤S12和S13的过程中，所述加工方法还包括步骤：

适时使用内弧半径样板对所述管体进行检测，以避免所述板材沿所述管体的轴线方向的位置偏离。

10.如权利要求7所述的用于支撑海水提升泵的基座的加工方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：

S21、将所述预成型管体吊装至胎架上；

S22、在所述预成型管体的两端分别安装圆环形加强板；

S23、对所述拼接缝进行焊接。

11.如权利要求10所述的用于支撑海水提升泵的基座的加工方法，其特征在于，在执行步骤S23的过程中，所述加工方法还包括以下步骤：

沿所述预成型管体的内壁面的周向方向，每隔45°测量一次内径，以将直径偏差控制在±3mm以内；

监测圆度和周长，以将所述管体的圆度偏差控制在±3mm以内、周长偏差控制在±5mm以内；

监测所述管体的上下端面与水平面的垂直度，以将垂直度偏差控制在±3mm以内。

12.如权利要求10所述的用于支撑海水提升泵的基座的加工方法，其特征在于，在步骤S23中，焊接时的坡口为双面X型坡口。

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