9000HP海洋平台供应船不锈钢甲醇舱建造工艺初探

9000HP海洋平台供应船不锈钢甲醇舱建造工艺初探

文章简要叙述了在建造9000HP海洋平台供应船时，在建造不锈钢甲醇舱分段过程中由于不锈钢材质的特殊性，在建造时如何进行有效的防护，克服各种不利条件及因素来完成整个分段的建造。文章通过建造过程中遇到的各种问题进行论述，以求得到最为合理的施工方案，达到缩短分段建造周期，降低建造成本，保障甲醇舱建造质量和舱室的完整性。

标签：海洋平台供应船；完整性；腐蚀；焊接变形

引言

随着海洋石油开采技术的不断发展，对船舶功能也有了新的要求，由此就出现了许多多功能的船舶，9000HP海洋平台供应船（Platform Supply Vessel）就是其中的一种船型，该船的特点是货舱甲板面积大、舱室较多、线型特殊、主推进装置功率大，机舱容积小，操作自动化程度高，是一种新型的高新技术船舶。它的主要功能是为海上平台等海上设施运送生产物料（如钻杆、套管、设备、散料、泥浆、燃油、基油、钻井水、淡水、盐水、甲醇等）及生活物资、提供救助、守护、对外消防等服务。

1 总体概述

9000HP海洋平台供应船，其设计航速为15.8节；推进系统为电力推进；配备肖特尔360度全回转舵桨；载重吨位约为4900吨（夏季载重线吃水）；空船重量约为3250吨；船体结构重量约为1900t；甲板载货2900吨；甲板面积约为1000平方米；配备无人机舱；动力定位系统为DP2；其主尺度见表1[1]：

表1 9000hp绿色环保型PSV主尺度表

该9000hp 绿色环保型PSV入籍CCS；挂五星红旗；其船籍符号如下所示[2]：CSA：Offshore Supply Vessel；Stand-by Ship；Fire Figh

该船的特点之一是在尾部有两个甲醇舱，甲醇舱位于尾部FR22+100-FR29+100位置，两个舱为独立的舱室，布置在左右舷两侧，每个舱可乘装甲醇89.04m3。甲醇舱采用316L材质不锈钢板焊接而成，内壁长约4m、宽约4.5m、高约5.7m，板厚为8.5mm。该建造工艺主要围绕不锈钢板的特殊性能和特点，并根据施工原则合理的进行防护、下料、坡口加工、零件装配及焊接等方面进行说明，该分段在建造时，先以甲醇舱的6个内壁为胎进行中组立建造，大组建造时以甲板面为胎反造。甲醇舱分段立体效果图见图1。

图1 甲醇舱分段立体效果图

2 不锈钢的防护

不锈钢是指耐空气、水、酸、碱、盐及其溶液和其他腐蚀介质腐蚀的，具有高度化学稳定性的钢。不锈钢板表面光洁，有较高的塑性、韧性和机械强度，不锈钢具有良好的耐腐蚀性，它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。不锈钢表面有一层及薄而坚固细密稳定的富铬氧化膜，该氧化膜能防止氧原子的渗入和氧化，从而具有高耐锈蚀的能力。但其表面不允许被碳钢和钢砂等其他金属材质污染，原因是不锈钢表面遇到积存着含有其他金属元素的粉尘或异类金属颗粒的附着物，在潮湿的空气中，附着物与不锈钢间的冷凝水，将二者连成一个微电池，产生电化学反应，使不锈钢外表面的保护膜受到破坏，造成电化学腐蚀。因此，不锈钢板的防护至关重要。

2.1 不锈钢的存储及运输

不锈钢板在存储过程中应放置在防潮湿、防灰尘、低盐分等可能引起其腐蚀的有害物质区域外，如放置厂房内，地面上尽可能使用布或是木方进行垫设。如放置施工场地必须用布或三防布进行垫设，其表面也要进行防护，避免水、油污等碳钢粉尘与不锈钢表面进行接触。不锈钢板在吊装时，尽可能使用吸盘或电磁设备进行吊装，吊绳尽可能使用尼龙绳。如果使用普通吊索具，不锈钢表面需用胶皮或布等进行垫设，避免碳钢吊索具直接与不锈钢板接触，防止吊索具可能因为吊装碳钢留下铁削等杂质接触不锈钢表面，避免夹紧时与不锈钢表面产生夹痕，破坏不锈钢表面的氧化膜。如使用叉车插运时，必须使用布或橡胶进行垫设。不锈钢板在运输过程中，钢板的四周必须进行防护，防止在运输过程中金属化合物等杂质与不锈钢板表面接触。

2.2 施工场地的防护

不锈钢施工场地尽可能为独立的施工场地，尽量避免与碳钢场地相容作业。当无法避免与碳钢施工场地分隔，不锈钢施工现场必须用布或三防布等围起来，防止粉尘等其他杂质与不锈钢表面接触，并安排人员定期对不锈钢表面进行清扫。在此区域外围用醒目的文字说明此区域的施工内容，并要求无关人员不得进入，同时在相应的位置用文字详细的列出不锈钢施工要求及注意事项，并指派专人进行监护。

3 不锈钢的施工原则及要求

3.1 不锈钢胎架的布置

在船舶分段建造过程中，胎架是装配和焊接船舶分段的工作台，它的工作面与分段的表面相吻合，其作用是保证分段的线型和精度。除应保证其工作面的线型正确外，胎架还要有足够的刚性，故好的胎架对分段的建造质量至关重要[3]。因不锈钢材质的特殊性，不锈钢在建造时，其内表面不能与碳钢接触，施工时必须选用不锈钢胎架进行支撑。由于不锈钢焊接变形较大，要求在设计时采用简易压力胎架。现场施工时可以以普通分段角钢胎架为基础，在角钢胎架上焊接碳钢

套管，并根据套管的规格制作不锈钢顶针，然后将不锈钢顶针放入碳钢套管中，在满足不锈钢胎架要求的同时，大大节省了不锈钢材料。不锈钢顶针在制作时必须打磨光顺圆滑，避免不锈钢顶针与不锈钢表面接触产生划痕。不锈钢胎架图见图2。

图2 不锈钢胎架图

3.2 不锈钢板的加工

3.2.1 切割机的选用

因不锈钢板的特殊性，不锈钢板在切割时不能用数控切割机进行切割。不锈钢板切割时可选用激光切割机和数控等离子切割机，激光切割机价格高，精度高，但是目前只限切割薄板。等离子切割机的精度接近激光切割机，切割面光滑无挂渣，价格相对激光切割机却有很大的优势，目前是大多数船厂切割方式的首选。

3.2.2 焊接收缩量值的确定

为保证各构件焊接后尺寸符合设计值，各构件间的定位尺寸与设计要求的尺寸有一定的差别，这个差别值是为了弥补焊接收缩值的，各构件间的定位尺寸和设计尺寸的差值就是所谓的焊接收缩余量。构件间焊接收缩是不可避免的，不同的焊接工艺及不同的焊接形式收缩量也是不同的，相同厚度的不同材质、不同厚度的相同材质，它们的焊接收缩量或收缩系数也是不同的。焊接收缩量需要多次的试验才能确定。该项目通过大量的试验确定焊接收缩量值为：SHR：1mm/1200mm（每1200mm增加1mm的加放量）。

3.2.3 不锈钢板坡口的切割

坡口的切割需根据焊接的形式来确定，该项目的不锈钢板采用CO2的焊接方式，坡口角度为45°，现场在切割坡口时可采用机械切割或是手工等离子进行切割，严禁使用碳弧气刨开设坡口，以保证不锈钢板的精度，坡口开设后应及时清理坡口两端的杂质，坡口正反两面50mm处需用丙酮进行擦洗，防止不锈钢钝化，切除完毕后用布料等进行防护。

3.3 不锈钢板的装配

3.3.1 不锈钢板的矫平

不锈钢板在装配前必须进行机械矫平，因为钢板的矫平不仅是为了去除钢板表面凸凹不平的缺陷，提高板材的精度[5]，也是为了消除板材中的应力，减少在焊接过程中所产生的变形。所谓钢板的矫平是通过矫平机来校正板材缺陷的精密机械，它的实现是使材料在通过矫平机床时以较小的曲率半径作循环往复的上下弯曲，使较短的材料“纤维”拉长，当板料朝矫平机床出口方向运动时，上下弯曲的幅度逐渐减小，以消除在机床矫平入口处因剧烈的弯曲所引起的材料变形，当材料上所有的“纤维”长度几乎一样时，板材就平直了，也是我们常说的“矫正”。