２０１１年 第 ３９卷 第 １０期
石 油 机 械
ＣＨＩＮＡ ＰＥＴＲ０ＬＥＵＭ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ
应 用 技 术
钻 机 平 台 及 轨 道 梁 Ｈ 型 钢 焊 接 变 形 控 制
张 振 峰
（渤海石油装备制造有 限公 司中成装备 制造分公司）
摘要 为 了对 钻机轨道及 钻机平 台主结构 Ｈ 型钢梁焊 接 变形 的控制 ，制定 了合 理 的焊接工 艺及
措施 。具体包 括设计 方面 的措施 、气 割下料 时的措 施、 翼缘板 角 变形 的控制措 施 和焊接 工 艺和 顺序
的控制措 施。Ｈ 型钢 梁焊接 后残 余变形 的矫 正 方法包括机 械矫正和 外力矫正及 ２种方 法 的综合矫
正；指 出大 型 Ｈ型钢 焊接 变形 的矫正宜采用热矫 正 ，但 一定 要 控制 加热 温度；钻 机 改造 过 程中 Ｈ
型钢焊接 必须 采用振 动时效 ，以消除钢 内的残余 应力 ，提高尺 寸稳定性及钻机移动 的安全性。
关键词 Ｈ 型钢 焊接 工艺 焊接 变 形 变形 矫 正 残 余应 力
０ 引 言
渤海石油 装备 制造 有 限公 司中成 装备 制造分公
司近年来 承揽 了不 少钻机改 造项 目，其 中钻机轨道
及 钻机 平 台主结 构 为焊 接 Ｈ 型钢 梁 ，腹 板 ４０～５０
ｍｍ，翼 缘板 ５０～６５ ｍｍ，主 要承 受 交 变 载荷 ，焊
角尺寸一 般较 大 ，焊接 变形不易 控制 。通常需 要投
入一定 的人力 、物力和 工时进行修校 ，有时还 会造
成结构件 报废 。鉴 于此 ，中成装 备制造公 司制定 了
合理可行 的焊 接 工艺及 顺 序 ，可 有 效 防止焊 接 变
形 ，保证 项 目的顺利 进行 。
１ Ｈ 型 钢 技 术 要 求
钻机平 台改造及 钻机移 动 轨道所 用 Ｈ 型钢 的纵
向长度为 ８～１４ ｍ，高度 ６００～７００ ｍｍ。根据钻机的
使用工况和受力 特点 ，对 Ｈ型钢有 以下要求 ｊ：
（１）型钢全 长保 留 ４～６ ｍｍ钝边 开坡 口焊接 ，
焊缝等 级为一级 ；
（２） 型钢 横截 面部 分尺 寸允 差小 于 ２ ｆｉｌｅ；
（３） 全长 对 角线尺 寸允 差小 于 ３ ｍｍ；
（３） 轨道 面上平 面 度允 差小 于 ２ ｍｍ。
２ 焊接 变 形控 制措 施
２．１ 设计 方 面 的措 施
焊角尺 寸直接关 系到焊接 工作量和焊接变形 的
大 小。焊角 尺寸 大不仅 会增 加工 作量 ，而 且会 引起
更大的焊接变形 ，因此 在保 证结构承载能力的前 提
下应尽 量减小焊 角 尺寸 。一般 Ｈ 型 钢焊 接 腹板 开
坡 口角度 为 ５５。，根据工 件 特点 进 行了设 计 改进 。
如 图 １所 示 ，Ｈ 型 钢 端 部 腹 板 １００ ｍｍ 处 不 留 钝
边 ，开坡 口尺 寸选 择 了 ４５。，腹板 中部 保 留钝 边 ４
～
６ ｍｍ，开坡 口角度 ５０。，这样 不仅 加强 了承压 能
力 ，而且减小 了焊 角尺 寸 。
图 １ Ｈ 型 钢 坡 口尺 寸 图
２．２ 气割 下料 时的控 制措 施
为防止 由于腹 板 的旁弯 导致 整个 Ｈ 型 钢长 度
方 向上 的拱 起 ，必须 严格 控制 下料 时腹 板 的气 割变
形 。为此 ，采 用 留取 两 端 ，从 中 间取 点 下 料 的方
法。如 图 ２所示 ，先在 钢板两端 各 １００ ｍｍ处 分 别
划线 ，钻 ５ ｍｍ气 割孑Ｌ，作为气割起始点和结束
点 ，然后用 自动切 割 机从左 至 右沿直 线切 割。切割
时 要根 据板 材 厚 度 选 择 相 应 的 割 嘴 ，宜 采 用 多 嘴
头 、两 边对 称切 割 ，这样 受热 相 同 ，既 可提高 切割
速 度 ，又可 减小 切割 变形 。整 块 钢板 切 割 后 冷却 ５
～
８ ｈ，使 未割 断 的钢 板在 拘束 度 很 大 的情 况 下 释
放 内应力 ，减小 残余应力 。然后用 手工 气割去 除端
头 ，打磨熔 渣 。最后 根据 设计 规范 对钢 板 的平 直 度
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