钻机钢结构加工制作工艺研究初探.doc

1、钻机钢结构加工制作工艺研究初探摘 要：随着当前科学技术的深入发展，我国钢结构技术取得了巨大的进步，尤其是钢结构大跨度技术以及大空间技术已经逐渐系统化。本文主要通过结合钻机钢结构节点制作重点与难点，阐述钻机钢结构加工制作工艺要点，同时结合在加工过程中出现的一系列问题，提出其控制措施，从而使钢结构各个构件制作质量指标偏差满足设计要求，最大限度地节约材料，提高钻机钢结构的精度与质量。 关键词：钻机钢结构 加工制作工艺 研究 随着当前钢结构技术的日益成熟， 其应用领域越来越广泛，尤其是在一些体育场馆、大剧院、会展中心以及各种高层建筑中起着举足轻重的作用。由于现代建筑空间结构类型复杂，要求外观精巧与美观

2、同在，超现代主义，空间曲线相连接繁杂。从整体上来看，在这些复杂空间结构形式上，钢构件要具备三个方面的特点：第一，内部结构三维无序；第二，外挑结构空间的无序排列；第三，杆件之间的相贯与相切。笔者综合自身多年来的实践经验，总结出了钻机钢结构的加工制作工艺，旨在为相关工作人员提供理论参考。 一、钻机钢结构加工制作准备工作 从钢材特性来讲，主要具有五个方面的性能：第一，焊接性。钢结构件在用于工程钻机井架与底座的焊接过程中，钢材必须具备良好的焊接性，已经成为了石油工程钻机结构的关键内容；第二，耐冲击性。钻机钢结构在作业过程中，必须要承受巨大的冲击载荷，尤其是在岩性变化复杂地质区域，井架承受的冲击载荷已经

3、超过了正常的载荷，因此钢材必须要具备较强的耐冲击性能；第三，要有低温韧性，一般在石油钻机作业中，工作环境温度变化异常，当温度处于极低状况下，一些大型结构焊接件容易发生低温脆性破坏现象；第四，要有良好的耐疲劳性能，一般而言，钻机作业工况复杂，呈往复循环式模式，在实际过程中振动变化较快，当处于低频高应力状态下，钢材必须要有良好的耐疲劳性能；第五，具备耐腐蚀性，大部分钻机作业都是在露天下进行的，由于钻机与含盐物质接触较多，易出现腐蚀损坏情况，因此钢材要考虑其耐腐蚀性。 对于钻机钢结构加工制作材料而言，主要包括四种：一是钢材，二是焊接材料，三是涂装材料，四是紧固件等。在进行材料的选择过程中，必须要注意

4、其质量证书，严格按照设计要求以及其他国家规范标准来进行选择。对于进厂原材料而言，要出示出厂质量证明书，遵循相关合同要求，在监理见证下，进行现场的取样工作，同时进行送样、检验以及验收，及时做好记录，将检验报告提供给监理。一般而言，材料证明书的申请书必须要向相关部门以及人员报审后，基于设计单位确认的情况下，才能进行代用。 二、钻机钢结构加工制作工艺研究 1.钻机钢结构加工制作工艺流程 首先，要详细了解相关施工图，基于材料检验合格的基础上开始放样以及号料，切割材料，预留收缩量，进行成品的冷矫正与热加工，进而进行边缘加工、制孔以及摩擦面的加工，最后组装、检查、焊接、清理、编号以及喷漆与验收。在钻机钢结

5、构加工制作工艺流程中，需要注意焊接工艺以及工装的制作。如果没有按照相应的焊接顺序来进行，容易导致工件的内应力增大，焊缝将会出现裂纹以及气孔，从而影响最后的焊接质量。 2.钻机钢结构加工制作具体工艺分析 2.1 钻机钢结构放样以及号料 准备好材料，放样工具必须经过计量部门校验复核。在号料前，了解原材料材质及规格，检查质量。对于不同规格的零件进行分别号料。样板样杆上注明加工号、构件编号、规格、孔直径以及弯曲线等，预留收缩量、切割加工量。当切割下料划线后，必须按照实际设计要求来进行下料的切割工作。合理安排剪切程序，当出现材料弯曲变形现象时，要及时矫正。对于单件锯切构件而言，要先进行号料，然后开始锯切

6、工作，成批加工构件要安装定位挡板，精度要求较高构件要预留加工余量，注意控制切割断面垂直度。 2.2 钻机钢结构焊接工艺 采用线能量较低的二氧化碳半自动焊，预防焊接变形。就刚性固定和制造工装来看，要采用刚性固定法，有效预防钢结构角变形。具体而言，在角焊缝作业中，焊接内应力增加，导致钢结构变形。在加热中，焊缝与焊缝周围金属温度升高，其余部分金属处于不受热状态，形成剐性固定，受热金属膨胀受到抑制出现压缩塑性变形，焊缝和周围金属收缩变短，致使焊件产生内应力，因此要进行工艺衬棒的固定，增加材料的刚性，减小焊接时的扭曲变形。在钻机钢结构焊接过程中，要合理选择焊接次序和方法。例如在进行 H 型钢四条角焊缝的

7、焊接过程中，采用两层两道焊，首先进行预焊，保障焊缝成型的美观性，其次依据具体船形位置进行焊接。同时，要严格控制焊接参数，选用小线能量进行焊接。在进行第二层焊缝作业时，为了提高生产效率，可以采用较大线能量进行焊接。 2.3 钻机钢结构焊接变形矫正 当焊接钢结构发生变形时，必须要进行矫正。一般而言，可以利用火焰矫法来进行。但是在实际矫正过程中，要注意加热位置、温度以及加热区的形状这三种因素的把控。在进行撑角、钢柱与梁变形的矫正时，要对准焊缝外纵向线状方向，控制加热温度，避免在同一位置发生反复加热现象。对于翼板而言，主要有两种加热方法：一是立足于中间，向两端作线状加热，矫正弯曲变形；二是从腹扳角度上

8、来看，主要作三角形加热，从而矫正柱、梁、撑的弯曲变形。在实际应用中，注意控制三角形的宽度，从顶部开始加热，进而由中心向两侧开展。就柱、梁腹板波浪变形来讲，首先要找出凸起波峰，结合圆点加热法，进行手锤矫正。当波浪形面积相对较大时，要相应放大直径范围。利用手锤，挤压加热区金属，当冷却收缩后及时拉平，避免收缩应力过大。为了提高冷却的速度，可以加水冷却后进行。 三、结束语 综上所述，钢材料资源丰富、生产规模大，同时加工制造简单、价格低廉、使用方便，已经成为了基础设施建设的重要材料，关系着工业设备制造以及人民的日常生活。作为一种结构材料，在社会生活中占主导地位。在钻机钢结构制作过程中，各工序要符合相关设

9、计要求以及国家相关规范与标准，注意组装与堆放，预防压弯变形，涂装防腐漆，防止磕碰。同时，加强钻机钢结构焊接变形矫正工作，综合考虑加热位置、温度以及加热区的形状，从而合理选择矫正方法，及时矫正和成型零件，提高钻机钢结构加工制作的科学性以及合理性，减少环节，保证施工的正常进行，最终预期目标。 参考文献 1荣维生，王亚勇，惠跃荣.高层建筑中转换厚板的受力特性分析J.建筑科学，2012（11） 2荣维生，诸火生，孙秀菊.某高层建筑框架剪力墙结构框架部分地震剪力的分析J.建筑科学，2013（01） 3荣维生.直线和抛物线组合线形所产生的预应力作用分析J.建筑结构. 2009（03） 4薛彦涛，黄世敏，姚秋来，葛学礼，曾德民，尹保江，荣维生，于文.汶川地震钢筋混凝土框架结构震害及对策J.工程抗震与加固改造，2009（05） 5荣维生，张柏同.大跨度预应力混凝土框架梁的抗震设计J.建筑科学，2010（07）