海洋平台建造工艺

1导管架：导管架、桩基、导管架帽、甲板模块。

半潜式：沉垫、立柱和撑杆、上平台体。

自升式：水密箱型平台主体、桩腿、升降系统、沉垫、桩腿、自升装置、模块。

2次要构件：其实效不会影响平台结构整体完整性，属于不重要构件，如沉垫、支柱、支撑的一般内部结构。

模块内部的一般构件及模块甲板等。

主要构件：对平台结构整体完整性有重要作用的构件，如立柱、腿柱、主要支撑、导管架的桩、固桩区。

沉垫的外板以及计入总体强度的隔舱、桁材等。

该类结构若发生事故，尚可修复，但均系平台基本结构中的主要构件。

特殊构件：在关键载荷传递点和应力集中处的主要构件。

该类结构遭到破坏，则可能造成严重的事故，甚至造成整个平台破坏，难以修复。

如各节点、节点内外加强处、承载重载荷的梁、锚链导轮等。

3移动式钢制平台与船舶建造相似处，设计原理、建造工艺技术，工艺装备、建造方法和流程。

差异：安装误差要求严格，焊接质量要求高，无损探伤范围大，焊缝打磨范围大，每一零部件都要有详细的数据和记录。

4海洋工程装备技术发展趋势：深水、大型化、集约化、智能化、清洁化和水下生产体系。

新概念海工装备设计开始出现。

海工装备制造技术发展趋势：制造技术：数字化制造技术，绿色制造、全生命周期制造技术；制造模式：总承包技术；关键技术：巨型组块制造和吊装技术、高强度海洋用钢高效焊接技术、长效防腐技术、模块制造技术、轻量化技术、新概念无损检测技术。

5新半潜平台特点：采用简单的结构型式，大量使用高强度钢（强度高、韧性好、可焊性好）5海工装备设计建造过程中标准单位：IACS、美国石油学会、美机械工程师学会、美土木工程师学会、美矿产管理局、美海岸警备队、美材料与试验协会、美焊接协会、美钢结构协会、美防腐工程师学会。

美国家标准协会。

6主要区域：双层底甲板，主甲板，管架甲板，甲板盒外壁/内壁，立柱外板，支撑管，浮筒顶/底甲板，浮筒外板特殊区域：疲劳危险区域，或图标记区域，例如：浮筒顶甲板z向甲板，甲板盒内底板z向甲板，浮筒与立柱的连接部分。

次要区域：主要区域和特殊区域没有提及的区域。

如：中层甲板，甲板盒扶墙材/强梁，立柱扶墙材/强梁/内壁。

7海工钢分为海洋平台用钢、海底油气管线用钢、油气储运装备用钢和海洋能源设备用钢等。

8海洋结构用钢需要明确定义材料的相关电化学和力学性能、不同材料之间的兼容性，以及海洋工程装备作业工况，相关要素包括：操作工况载荷和环境条件、极端工况、特殊的作业条件、作业温度、腐蚀控制原则、工作液体的腐蚀性、作业年限、可维护性、环境条件的局限性和相关的规范原则等。

需要综合考虑材料的强度、断裂特性、可焊性。

机械性能等9国际高强度钢板的生产遵循标准：BS7191、EN10225、NORSOK、API。

海工装备使用的结构钢材基于标准：美国材料与试验协会（ASTM）、美国石油学会（API）、美国标准协会（BSI）、国际标准化组织（ISO）。

国内海洋钢结构制造依据的是ABS、CCS、DNV三个船级社规范10海工钢材指标：碳当量（钢的强度/可焊性，小于0.35）、抗拉强度（400~620MPa）、冲击韧性、Z向性能（S≤0.008%）、腐蚀疲劳特性、耐蚀性、良好的加工性能、钢板的交货状态。

10海洋平台用钢的特点：用钢数量多，构件尺寸厚度大；大部分是板材和管材；钢种多；结构复杂；焊接工作量大；受海水腐蚀，厚度耗损。

11焊前工艺准备主要是焊接坡口和焊前预热处理（焊前对大厚度焊件、拘束度高的焊件以及平台关键构件要进行预热）。

12焊后工艺处理主要是指焊缝修整、缺陷修补和焊后热处理，目的是提高焊缝金属和焊接接头的韧性和疲劳强度。

12焊接工艺认可试验内容：母材钢种级别、焊接材料等级、坡口设计加工要求、焊道布置焊接顺序、焊缝位置、焊接参数、焊接设备型号、焊前预热、防止层状撕裂的措施。

13焊接材料选择特点：焊接材料应与母体匹配、考虑发生裂纹的可能性、根据平台构件类型不同选不同等级的材料。

13常用焊接方法：手工电弧焊、埋弧自动焊、药芯焊丝电弧焊、窄间隙焊。

13避免或推迟焊接裂纹的产生与扩展，需要改善焊缝缺陷，消除应力集中因素和裂纹样缺口，其方法是改善焊缝形状，修补焊缝缺陷。

用应力释放法改变焊缝附近的局部应力场，形成较为有利的状态，最常用的方法是焊后热处理，采用焊缝锤击法也有一定效果。

14焊缝磨修应力集中系数可以减少2/3，疲劳强度可以提高40%；焊缝熔修较前者有效率高和劳动条件好的优点；焊后热处理目的是消除焊接应力，改善焊接接头的韧性；锤击法能提高焊缝的疲劳强度50%-60%。

15海洋平台建造，主要包括放样展开、下料加工、装配焊接和总装。

16导管架以最底层的平面中心为原点；半潜式平台以沉垫外底板的上表面（理论线）所在平面的平台中心为原点；自升式平台以桩靴（或沉垫外底板的上表面的平台中心线）为原点。

17轴交角、偏心值、不同心度、关于主管和支管的母线定位、扭转量、管件长度18两管相交形成管节点。

有T型、Y型、K型、TK型、TY型、X型。

加强节点：若对节点采取加强措施，如设置加强板、内外加强环、隔板等。

搭接节点：支管见相互搭接。

扩大节点：支管连接端部分管段截面扩大，以改善应力状态。

18管节点：是各部件的连接部位，是力传递的集散处，是焊接应力集中的部位。

19管节点特点：支管不应穿过主管管壁，支管与主管的轴交角不宜小于30°；节点处主管管壁若需加厚，则主管加厚部分长度应超出支管外边缘（包括焊脚）至少D/4或300mm，取大值；节点处支管，若需加厚或改用特型钢材，则其加厚部分长度应从连接端起延伸最小等于支管直径d或600mm，取大者；工程上非搭接节点的支管见至少有50mm的间隙，为了使主管节点管段部分不致过长，支管轴线和主管轴线的交点与过支管间隙中点对主管垂线的距离，不能超过D/4。

20管节点放样步骤：节点的两向（或三向）投影图放样，并确定其各自的0°和180°母线点的位置；节点相贯投影线的放样，节点支管切割线的放样；支管的展开及制作样板；主管相贯线的展开及制作样板。

21海洋平台构件加工以钢板整平、相贯线加工、圆形加工和型钢撑直、型钢圆形加工为主。

22平台管件相贯线边缘的特点，主要是焊缝坡口角度是变化的，且其坡口角度又与相贯线位置密切相关。

切割：先按内皮相贯线作垂直于管子表面的切割，而后按外皮相贯线做斜向切割，及切割的前面一点在外皮相贯线上，切割方向的末点在内皮相贯线上。

23锥体弯制工艺：使上辊与下辊斜交，在辊压过程中是辊压线始终与扇形板料的素线重合；矩形送料法，以三个圆柱面组成近似锥面；分区弯制法，采用小范围跨区重叠辊弯的方法。

24外形缺陷：锥形：上下辊不平行；腰鼓：下辊刚度或下辊顶力不足、上辊反压力太大；束腰：上辊下压力太大或反压力不足、下辊顶力太大；扭斜：板料不呈矩形、进料时未对中、沿辊轴压力不均匀，造成局部轧薄；棱角：弯曲不足产生外棱角、弯边过甚产生内棱角。

与材料性能、板材规格、下料精度、焊缝区情况、选用机器和操作方式及工艺规程等因素的差异有关。

25荒料：平板开始弯曲时的最小力臂称为理论剩余直边，俗称荒料。

25预弯方法：在压力机上压弯；采用带弯曲垫板的对称三辊弯板机上预弯。

26导管架分段：指的是分片，即导管架的一个立面。

对于深水导管架，一般沿其高度方向将立面划分成若干个片，即分段。

总段：指导管架分片（即分段）组装成的若干个单体；或沿其高度方向划分为几个环形总段，由这些单体或总段总装成整个导管架。

27自升式平台桩腿分段：由部件组装成的桁架结构单体。

27桩腿总段：由桩腿分段组装成的封闭型管状结构，或环形桁架结构。

28平台建造方案考虑因素：待造平台产品特点、承造厂生产条件（船厂可供场地及其位置（纵向倾斜船台/专用总装场地/专用海上总装场地）、起重能力、下水设施）、海上安装方案。

28利用工艺方法解决建造方案：场地下水困难，可采用水上合拢法；起重能力不足，可用浮吊或机械顶升法；场地，下水设施，起重设施都不能满足要求时，采用水上合拢法，浮力顶升法，自升安装法，岸边起重机与浮吊联合吊装法。

29导管架平台又称为桩基式平台，由打入海底的桩柱来支承整个平台，能经受风、浪、流等外力作用，可分为群桩式、桩基式（导管架式）和桩腿式。

组成：上部结构、导管架和桩。

30导管架是由导管（桩腿）和连接导管的纵横撑杆所组成的空间桁架，各管状构件相交处形成了管状节点结构。

31桩基：打入桩、钻孔再打桩、钻孔灌注桩基爆扩桩32导管架平台上部结构制造工艺：钢材预处理-下料切割-理料-部件装焊-组块分段制造-分段涂装-滑道区总装及下水。

组块分道装焊：先将组块分层，并按设备单元安装的要求将各层甲板或分段进行结构制造。

甲板分段机构制造采用反造法并完成部分反态预舾装工作，然后在总组装区域进行分段翻身和部分预舾装工作，再吊运至滑道区域进行总装。

分段装焊：将组块以相应结构为中心分成几个大型分段，先进行分段结构框架的预制，然后再焊接相应的甲板片（反造），在进行相应设备的预舾装、分段涂装，然后再总段组装区进行分段翻身和部分舾装，再吊运至滑道区总装。

33自升式平台制造关键技术：悬臂梁制造工艺技术；桁架式桩腿齿条制造工艺技术34半潜式组成：两个下浮体、四个立柱、两对撑杆、一个箱型上平台体、钻台和井架。

工艺流程：钢材预处理-浮体/立柱等结构分片制造-浮体/立柱等分段制造-浮体/立柱等总组-总段搭载-出坞/下水-码头舾装-系统调试-系泊试验-海试到交付。

制造关键技术：特殊涂装工艺技术、重量控制技术。

35分段划分原则：分段重量和尺寸的选择、生产符合的均衡性、平台结构强度的合理性、施工工艺的合理性。

36导管架分段特点：导管架是焊接桁架结构，需着重考虑。

1.平台上部结构和导管架之间的划分总是利用其自然接头作为划分位置。

2.导管架部分可采用分片法或分段建造法建造，其划分原则主要是利用天然接缝，以片为段。

深水导管架建造时，往往要沿导管高度方向将其分为两个或三个分段，分别在陆上预制完毕后再拖到海上安装对接，导管架上的总段划分位置，一般应在两水平拉筋管中间，有利于海上对接。

3.焊缝规定：两个相邻的环焊接缝间隔不应小于管子直径或1m，取大者；在任意3m长的管段内环焊缝不能超过2条。

37自升式：1.桩腿：若由齿条传动进行平台升降，桩腿环形接缝一般布置在齿根部位；若靠销孔和插销实现升降，则桩腿分段接缝不应布置在插销孔部位，而应布置在两排孔之间。

2.桩靴：一般沿径向划分，再总装成整体。

3.沉垫：充分利用各种天然接缝；保持桩腿区的完整性；若在水上总装，应考虑水上合拢的工艺性能。

4.上部平台（平面分段）：长宽相近，其平面图形多为梯形或三角形，不便分为环形总段；有利于设备单元进舱后再封甲板的总装工作；有利于向多个方向同时作业，缩短建造周期；充分利用平面分段流水线提高效率；采用双层底结构的上部平台，一般讲双层底区域划分为立体分段。