張沖，張輝，王紅，薛玉輝，陳陽

（海洋石油工程（青島）有限公司，山東青島 266520）

1 海上采油平臺簡介：

海洋平臺是用于海上油氣資源勘探、開發(fā)的移動式、固定式平臺等統(tǒng)稱。利用海洋平臺可以在海上進(jìn)行鉆井、采油、集運(yùn)、觀測、導(dǎo)航、施工等活動。本文所指的海上采油平臺是鋼質(zhì)導(dǎo)管架式固定平臺：這種平臺的底座是鋼質(zhì)導(dǎo)管架，通過打樁將導(dǎo)管架樁基固定于海底，從而是平臺穩(wěn)固，導(dǎo)管架平臺由上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)組成導(dǎo)管架平臺是世界上使用最多的一種平臺。從設(shè)計(jì)理論和建造技術(shù)來衡量，它都是一種最成熟和最通用的平臺型式。

圖1 海上導(dǎo)管架及采油平臺平臺

2 靠船件簡介：

固定式海洋平臺靠船件做為吸收補(bǔ)給和運(yùn)輸船舶靠船時產(chǎn)生的能量，減少船舶對導(dǎo)管架的作用力的結(jié)構(gòu)，在海洋石油平臺安全生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文對近年來國內(nèi)海洋石油平臺設(shè)計(jì)中靠船件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)梳理，以期對從事該領(lǐng)域研究、設(shè)計(jì)和安裝工作的同行提供一些幫助。

圖2 導(dǎo)管架靠船件

3 靠船件建造規(guī)范：

導(dǎo)管架靠船件主體為箱體結(jié)構(gòu),使用DH36鋼材.在預(yù)制和釋放時業(yè)主檢驗(yàn)要求總體長度誤差不能超過3mm，高度誤差不超過2mm，翼板任意對角線平面度不超過3mm。由于材料、設(shè)備、技術(shù)等多種原因的影響，使焊后尺寸和形狀難免會有各種超出技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，為了保證工程質(zhì)量，對于超標(biāo)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整，使其達(dá)到建造要求。

4 靠船件預(yù)制焊接過程中遇到的建造難點(diǎn)：

該主體由上、下蓋板，腹板,筋板組成。此種主體在預(yù)制過程中容易出現(xiàn)以下問題：

圖3 靠船件預(yù)制圖

圖4 靠船件安裝圖

4.1 上、下蓋板與腹板組對時高度方向尺寸以及上下蓋板與腹板的垂直度超出誤差允許范圍。

4.2 上、下蓋板與腹板的焊后變形超差（主要是角變形和直線度）。

4.3 數(shù)控切割的筋板是按理論下的料，在組對時會出現(xiàn)筋板與腹板，筋板與上、下蓋板的組對間隙偏小的情況。

4.4 筋板與上、下蓋板焊后變形超差（主要是蓋板的角變形）。

4.5 熱調(diào)直后節(jié)點(diǎn)在長度方向會收縮有時會超出誤差范圍。

5 靠船件預(yù)制焊接過程中采取的措施或解決方法

5.1 在腹板與上、下蓋板組對前先確認(rèn)尺寸包括料的尺寸和被交位置尺寸，組對時首先把下蓋板調(diào)水平，采用線墜與板尺配合來確定腹板與下蓋板的垂直。上蓋板也可采用同樣的方法。

5.2 針對上、下蓋板與腹板的焊后變形，一般采取焊前鋼性固定法和焊后熱調(diào)直進(jìn)行調(diào)整。鋼性固定一般是在上、下蓋板之間加適當(dāng)?shù)闹危ㄗ⒁庠谥闻c上、下蓋板相連處支撐的材質(zhì)必須和蓋板材質(zhì)相同）。焊后熱調(diào)直在節(jié)點(diǎn)預(yù)制中是很關(guān)鍵的一步也是最不好控制的一環(huán)節(jié)重點(diǎn)介紹下熱調(diào)直。熱調(diào)直是通過不均勻的加熱引起新的變形，去矯正已發(fā)生的變形。

5.3 熱調(diào)直的流程：

（1）熱調(diào)直申請：填寫熱調(diào)直申請表提交給業(yè)主得到批準(zhǔn)后方可進(jìn)行。

（2）熱調(diào)直的工具準(zhǔn)備：加熱烤把采用多空加熱型H01-20或H01-40根據(jù)工件的厚度來選取烤把的規(guī)格，注意不得使用割槍或割嘴，熱調(diào)直要用液化石油氣。測溫工具要用點(diǎn)溫計(jì)或紅外線高溫計(jì)，所用測溫計(jì)必須經(jīng)過校定，且在有效期內(nèi)。

（3）熱調(diào)直的人員要求：應(yīng)有經(jīng)驗(yàn)，訓(xùn)練有素的熟練技工才可以進(jìn)行熱調(diào)直。加熱前熱調(diào)直人員應(yīng)找一塊與所調(diào)直鋼材相似厚度的材質(zhì)相同的板來練習(xí)。還有熱調(diào)直在哪里中斷就要在該處繼續(xù)加熱調(diào)直。

5.4 熱調(diào)直技術(shù)要求

（1）使用手工加熱，加熱前需要在加熱區(qū)域或路徑上用石筆標(biāo)記。不允許在焊道處直接加熱。在測溫時應(yīng)在大約每50-60CM間隔進(jìn)行加熱測量一次，測量時熱調(diào)直人員應(yīng)立即從被調(diào)調(diào)直件上移走烤把。檢驗(yàn)員馬上在被加熱的最終處進(jìn)行測量，當(dāng)達(dá)到最高允許溫度時（S355ML鋼為550℃,S355NL鋼為600℃），應(yīng)對工件進(jìn)行冷卻。

（2）內(nèi)焰尖端距離工件表面8-10ML，同時距離焊跐不低于15ML。

（3）熱調(diào)直過程中及熱調(diào)直完成后不可以對構(gòu)件進(jìn)行加速冷卻。

（4）除了已用的預(yù)載外（預(yù)載不得超過屈服極限的20%），熱調(diào)直操作時不可以加載。所用焊道返修要在熱調(diào)直前完成。所有熱調(diào)直要在NDT檢驗(yàn)前進(jìn)行。不允許在熱調(diào)直過程中進(jìn)行錘擊。

5.5 熱調(diào)直火焰加熱種類的選擇。按火焰加熱方式的不同可分成三種形式：點(diǎn)狀加熱、線狀加熱和三角形家熱，分別矯正不同形式的變形。在本次工作中本人針對不同的構(gòu)件變形和不同的變形種類分別選用點(diǎn)狀加熱和線狀加熱這兩種形式矯正工作取得了良好的效果。

5.6 對于節(jié)點(diǎn)腹板的局部凸凹不平變形，采用了點(diǎn)狀加熱矯正發(fā)。加熱點(diǎn)成圓形，大小與需要矯正的板料厚度有關(guān)，板料厚度越大，點(diǎn)的直徑越大，通過按照板料厚度的6倍再加10MM來計(jì)算。加熱點(diǎn)應(yīng)該排列均勻點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離一般為50-100MM，多成梅花狀布局。加熱時烤把不要來回晃動，束狀小火焰要垂直鋼板，加熱點(diǎn)不要過多，以免增加不必要的內(nèi)應(yīng)力。

5.7 對于腹板的局部彎曲和較厚蓋板的角變形和局部彎曲變形采用線狀加熱矯正法。線狀加熱矯正又分為單線加熱和雙線加熱。采用線狀矯正法對工件加熱后，板料由于上下兩面存在著較大溫差，加熱帶長度方向產(chǎn)生的收縮量較小，橫向收縮量較大，利用加熱帶的橫向收縮而產(chǎn)生的拉應(yīng)力，將由于焊接而造成的腹板、蓋板變形拉平。矯正施工中，加熱帶的寬度應(yīng)根據(jù)板材的厚度來選擇，一般控制在板厚的0.5-2倍之內(nèi)。

使用線加熱時按規(guī)定必須保證紅區(qū)的深度不能超過板厚的一半，其原因可以這樣理解：紅熱區(qū)的溫度最高，因而冷卻時產(chǎn)生的應(yīng)力也就越大，當(dāng)超過鋼板厚度的一半時，收縮應(yīng)力對鋼板的作用效果將有所降低，從而導(dǎo)致矯正效果不好。對于蓋板較厚的節(jié)點(diǎn)和變形較大的構(gòu)件采用雙線加熱，以求收縮平衡提高質(zhì)量，對于蓋板較薄的節(jié)點(diǎn)和一些變形較小的構(gòu)件則采用單線加熱法，以提高工作效率。表面加熱溫度應(yīng)低于規(guī)定的最高溫度，超出最高允許溫度，業(yè)主會給不符合項(xiàng)報(bào)告。

5.8 在筋板組對前應(yīng)用樣板測量一下筋板的高度與寬度，應(yīng)該比理論尺寸小3-5MM，如果超差就應(yīng)在組對前應(yīng)修下筋板，并打磨處理好再組對，這樣既能保證組對間隙又能節(jié)省人力物力，提高效率。

5.9 針對熱調(diào)直后節(jié)點(diǎn)長度方向收縮超差一般根據(jù)料的實(shí)際尺寸來考慮。在組對前首先校對料的實(shí)際尺寸。如果料的實(shí)際尺寸比理論尺寸小或等于理論尺寸則在加熱前要在蓋板中心順著長度的方向進(jìn)行鋼性固定，如果料的實(shí)際尺寸比理論尺寸大3mm左右則不用固定。

6 結(jié)論：

通過如上文所述方法，靠船件的尺寸控制及焊接變形控制通過以上方法，可以得到有效改進(jìn)，能夠在較短的時間，達(dá)到建造要求，提高效率。減少了焊接前配重的壓置，減少了機(jī)械臺班的用量，從而到達(dá)最佳效果。