应用与试验
doi :10. 16576/j. cnki. 10074414. 2017. 01. 030
2017年第1期（第30卷，总第147期）·机械研究与应用
快装钻机井架PJP坡口焊缝设计计算
任得勇，庞世强，吴鹏，向小荣，王春晖
（兰州兰石能源装务工程研究院有限公司，山东青岛266520）
摘要：选取公司设计的五千米快装钻机中的某连接部件处的PJP坡口婵缝作为研究对象，分别从焊缝形状的设计计算、减小焊接变形的焊接工艺、消除焊接变形和残余应力等方面晨开研究。通过对焊缝的研究发现，手算出的计算结果同有限元分析结果是一致的；通过对焊接工艺的研究和调整能够明显的减小焊接变形；而通过热处理和振动时
效等方法可以明显的降低焊接件的残余应力。关键调：石油钻机;PJP；焊接变形；焊接工艺
中图分类号：T6441
文献标志码：A
文亨编号：10074414(2017)01009003
Design Calculation of PJP-Groove Welds on Derrick of the Quick-Carrying Drilling Rig
REN De-yong,PANG Shi-qiang,WU Peng,XIANG Xiao-rong,WANG Chun-hui
( Lanzhou LS Energy Equipment Engineering Research Institute Co. , Lid, Qingdao Shandong 266520, China)
Abstract: This article is specified in the following aspects such as design calculation of weld shapes, welding procedures for reduction of welding deformation, elimination of welding deformation and residual stresses based upon a PJP-groove weld on certain joint component of the 5000meter quick-carrying drilling rig which is designed by our company- By contrast, the re-search of welds by manual method is consistent with the finite element results. And reduction of welding deformation takes place through research and adjustment of welding procedure. From the research we could find that the residual stress can be
reduced obviously by methods such as the heat treatment and vibratory stress relief. Key words : petroleum drilling rig; PJP; welding deformation; welding procedure
0引言
某公司所设计的某型号的五千米快装钻机以“快速安装快速移运”为设计理念，因此为满足井架的快速安装理念，钻机的设计工程师们把该钻机井架主腿段与段之间的连接方式做了创新，由传统的双销耳板连接改为挂钩单销连接。在并架段与段安装时能够通过挂钩把每一段依次连接，这样既能省时文能省力，从而达到快速安装的目的。
该快装钻机的井架起升和下放时通过一副液缸来实现的。在并架起升时，先把并架一段和起升液缸安装到底座上。并架的第二段通过平板车运输过来后，通过调节起升液缸的伸缩量调整井架一段顶端挂钩的高度，使得井架一段挂钩伸入井架二段底端跟挂钩配合的孔眼，然后伸长液缸使得并架一段和二段措起，使得挂钩侧的销孔跟挂钩对侧主腿连接的耳板销孔对齐，把销子插人销孔完成并架一二段的安装。在该过程中挂钩连接处的焊缝主要承受剪切和拉压应力；在钻机的工作过程中载荷通过销子传递到挂钩销孔，然后通过挂钩的连接焊缝传递到并架主腿，在此过程中挂钩的连接焊缝主要承受拉压载荷，
该挂钩跟井架主腿连接的焊缝随着使用条件的?收稿日期：2016-12-26
不同其受力状况也随着发生变化。由于该焊缝的受力状况较为复杂，因此在焊缝的设计和计算时，不仅要考虑该处焊缝在焊接时的可操作性，而且要根据不同的受力状况计算该焊缝的承载能力。此研究就该处焊缝为例，对本焊缝做设计和验证计算。
结构描述 1
该钻机井架主体每段的前主腿顶端焊有挂钩结构，结构如图1所示，挂钩部分是在井架起升初期把各段连接到一起时使用，通过调整起升液缸使得挂钩跟所连接销子配合：挂钩上面的销孔是在井架工作时通过与之配合的销子传递并架载荷，而此时挂钩部分不承载力的作用。并架每段的主腿顶端焊有一块边长为300mm×300mm的方形顶板，厚度为30mm。挂钩底面跟顶板连接的部分是300mmx120mm的长方形截面，挂钩底端沿着四条边线开了四条“J”型坡口，用来填充焊缝。在这四条焊缝中有两条长度为 300mm的对称焊缝分列挂钩120mm厚度的两侧。由于顶板厚度是30mm，为了在焊接时不至于把底板焊透，因此设定钝边长度为70mm，两侧坡口焊缝的厚度为25mm。为了增加焊缝强度在坡口焊缝的外侧加焊一条边长为16mm的角焊缝，其具体的焊缝形
作者简介：任得男（1985-），男，甘肃兰州人，焊接工程师，主要从事石油钻井装备设计研究方面的工作。·90．万方数据