自升式海洋平台建造.pptx

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1、一、引言 海洋平台是为开发与利用海洋资源，提供海上作业与生活海洋平台是为开发与利用海洋资源，提供海上作业与生活的场所。的场所。随着海洋开发事业的迅速发展，海洋平台得到广泛的应用。随着海洋开发事业的迅速发展，海洋平台得到广泛的应用。就浅海石油开发而言，浅海自升式海洋平台不仅是个主导就浅海石油开发而言，浅海自升式海洋平台不仅是个主导产品，而且其技术水准和建造的工艺技术水平可称之为高产品，而且其技术水准和建造的工艺技术水平可称之为高技术的代表。技术的代表。本章主要对自升式海洋平台做简介，包括其结构特点、载本章主要对自升式海洋平台做简介，包括其结构特点、载荷及受力特征、用钢的特点和建造。荷及受力特征、

2、用钢的特点和建造。第1页/共53页二、自升式海洋平台结构特点 自升式海洋平台由沉垫、柱腿（立柱）、自升装置、自升式海洋平台由沉垫、柱腿（立柱）、自升装置、模块组成。模块组成。（1 1）沉垫：）沉垫：自升式平台的沉垫要沉入海底，并以此为基础用传动机构自升式平台的沉垫要沉入海底，并以此为基础用传动机构使平台上升和下降。故除在平台要移动工作地点时之外，使平台上升和下降。故除在平台要移动工作地点时之外，该沉垫主要考虑的不是水动力特性，而是其沉入海底后的该沉垫主要考虑的不是水动力特性，而是其沉入海底后的压强大小。压强大小。为此，自升式平台的沉垫一般设计成整块式，通常见到的为此，自升式平台的沉垫一般设计成

3、整块式，通常见到的以以A A字形居多。其结构基本形式仍与船体相仿。字形居多。其结构基本形式仍与船体相仿。沉垫内主要是压载水舱，也有部分舱室作它用。沉垫内主要是压载水舱，也有部分舱室作它用。第2页/共53页第3页/共53页（2 2）柱腿：）柱腿：是自升式平台的立柱，因它除起立柱作用外，还起平台升是自升式平台的立柱，因它除起立柱作用外，还起平台升降时的导向及升降作用，故常取名为柱腿。降时的导向及升降作用，故常取名为柱腿。其柱腿数由其柱腿数由3 3柱到柱到1414柱不等，但多数情况下用三柱式，这柱不等，但多数情况下用三柱式，这有利于模块（平台）上升、下降时调整水平。有利于模块（平台）上升、下降时调整

4、水平。柱腿有三角桁架型、箱形和圆柱形等形式。柱腿有三角桁架型、箱形和圆柱形等形式。柱腿上都有与自升装置有关的部件，如三角桁架式和箱式柱腿上都有与自升装置有关的部件，如三角桁架式和箱式柱腿，一般设有齿条与自升装置中的齿轮相配合；圆柱式柱腿，一般设有齿条与自升装置中的齿轮相配合；圆柱式柱腿中的一种有平置长方孔与自升装置中的楔块插销相配柱腿中的一种有平置长方孔与自升装置中的楔块插销相配合。合。第4页/共53页第5页/共53页（3 3）自升装置：）自升装置：安装在柱腿通过模块处的模块内。安装在柱腿通过模块处的模块内。有机械式（用齿轮、齿条传动）、液压式（用液压升降）、有机械式（用齿轮、齿条传动）、液压

5、式（用液压升降）、气压式（用压缩空气升降）三种升降装置，且用插销（楔气压式（用压缩空气升降）三种升降装置，且用插销（楔形块）使平台停于一定高度及置于同一水平面上，并使自形块）使平台停于一定高度及置于同一水平面上，并使自升装置不用一直处于工作状态。升装置不用一直处于工作状态。当前世界上自升式平台的自升装置大部分采用机械式和液当前世界上自升式平台的自升装置大部分采用机械式和液压式。压式。第6页/共53页（4 4）模块（平台）模块（平台）：它与其他形式平台模块基本一样，所不同的是，它与其他形式平台模块基本一样，所不同的是，次模块次模块上有柱腿通过开口，此开口区称为固桩区，上有柱腿通过开口，此开口区称

6、为固桩区，其结构相应加强以保证自升机构的安全、稳定及其结构相应加强以保证自升机构的安全、稳定及甲板的完整性。在同一平台上的几个固桩区的相甲板的完整性。在同一平台上的几个固桩区的相对位置控制极严，是保证日后运行中平台能否升对位置控制极严，是保证日后运行中平台能否升降顺畅的关键之一。降顺畅的关键之一。第7页/共53页（5 5）悬臂梁：）悬臂梁：自升式平台的钻井架一般安置在平台边上，用一自升式平台的钻井架一般安置在平台边上，用一能伸缩的悬臂梁移动钻井架。该悬臂梁自重达数能伸缩的悬臂梁移动钻井架。该悬臂梁自重达数百吨，加上钻井架的重量且要伸缩移动和钻井，百吨，加上钻井架的重量且要伸缩移动和钻井，故其重

7、量重心的计算精度要求高，在制造和安装故其重量重心的计算精度要求高，在制造和安装时，其公差要严格控制。该区有关位置也均应作时，其公差要严格控制。该区有关位置也均应作相应的加强。相应的加强。第8页/共53页 自升式钻井平台结构具有三个以上能上下移动的桩腿，通自升式钻井平台结构具有三个以上能上下移动的桩腿，通过升降机将平台主体结构升到海面以上一定高度进行作业，过升降机将平台主体结构升到海面以上一定高度进行作业，一般适用于水深在一般适用于水深在100m100m以内的近海。以内的近海。目前，自升式海洋平台大多为三桩腿式的三角形平台形式，目前，自升式海洋平台大多为三桩腿式的三角形平台形式，桩腿起支撑平台的

8、作用，是关键性构件，为减少波浪对桩桩腿起支撑平台的作用，是关键性构件，为减少波浪对桩腿的冲击，大多采用桁架结构。腿的冲击，大多采用桁架结构。第9页/共53页二、自升式海洋平台载荷及受力特征 自自升升式式海海洋洋平平台台由由于于其其作作业业要要求求，不不可可避避免免地地受受到到各各种种海海洋洋环环境境的的考考验验。通通常常所所考考虑虑的的作作用用在在平平台台上上的的外外载载荷荷为为风风载载荷荷、波波浪浪载载荷荷、海海流流载载荷荷和和冰冰载载荷荷等等。第10页/共53页 风作用在海洋工程结构物上所产生的载荷叫风载荷，它是风作用在海洋工程结构物上所产生的载荷叫风载荷，它是指垂直于气流方向的平面所受的

9、风的压力。指垂直于气流方向的平面所受的风的压力。风载荷计算式如下：风载荷计算式如下：P Pww=C K=C K h h q Aq A，式中式中 C C代表风力系数，用以考虑受风结构物体体型、尺寸代表风力系数，用以考虑受风结构物体体型、尺寸等因素对风压的等因素对风压的 影响；影响；K K h h代表风力高度变化系数；代表风力高度变化系数；q q代表计算风压；代表计算风压；A A代表起重机或起吊物品垂直与风向的迎风面积。代表起重机或起吊物品垂直与风向的迎风面积。第11页/共53页 波浪作用在海洋工程结构物上所产生的载荷叫波浪载荷。波浪作用在海洋工程结构物上所产生的载荷叫波浪载荷。各种海洋平台，无论

10、是钢质桩基固定平台，还是各种型式各种海洋平台，无论是钢质桩基固定平台，还是各种型式的移动式平台，其基础的移动式平台，其基础(沉垫沉垫)和支撑结构和支撑结构(立柱立柱)都浸入海都浸入海浪中，承受着相当大的波浪作用力。所以，波浪载荷是作浪中，承受着相当大的波浪作用力。所以，波浪载荷是作用在海洋工程结构物上的一项主要外力。用在海洋工程结构物上的一项主要外力。海上结构物所承受的波浪荷载，常常是设计该结构物的控海上结构物所承受的波浪荷载，常常是设计该结构物的控制荷载，它对工程的造价，安全度及工作寿命起着举足轻制荷载，它对工程的造价，安全度及工作寿命起着举足轻重的作用。重的作用。波浪对结构物的作用力的特性

11、不仅取决于所处海域的波浪波浪对结构物的作用力的特性不仅取决于所处海域的波浪参数参数(波高、周期波高、周期)及水深及水深第12页/共53页 海流作用在海洋工程结构物上所产生的载荷叫海流载荷。海流作用在海洋工程结构物上所产生的载荷叫海流载荷。当只考虑海流作用时，浸没水下圆形构件单位长度上的海当只考虑海流作用时，浸没水下圆形构件单位长度上的海流载荷可按下式计算：流载荷可按下式计算：f f DDDD AUAUc c2 2 。式中：式中：C CDD是阻力系数；是阻力系数；是海水密度；是海水密度；A A是单位长度构件垂直于海流方向的投影面积；是单位长度构件垂直于海流方向的投影面积；U Uc c是设计海流速

12、度。是设计海流速度。第13页/共53页 4.4.冰载荷冰载荷 冰作用在海洋工程结构物上所产生的载荷叫冰载荷。冰作用在海洋工程结构物上所产生的载荷叫冰载荷。自升式平台基桩浅，工作水深变动范围大，而且结构的柔自升式平台基桩浅，工作水深变动范围大，而且结构的柔度比较大，在冰载荷的作用下，平台将产生比较激烈的振度比较大，在冰载荷的作用下，平台将产生比较激烈的振动，影响平台的正常工作，并会导致平台的疲劳破坏。动，影响平台的正常工作，并会导致平台的疲劳破坏。第14页/共53页三、自升式海洋平台用钢的特点1 1.海海洋洋平平台台用用钢钢特特点点 海海洋洋平平台台的的建建造造，除除采采用用船船体体结结构构钢钢

13、外外，各各国国都都另另外外发发展展一一些些平平台台结结构构专专用用钢钢。分分析析海海洋洋平平台台用用钢钢的的现现状状，可可以以看看出出有有如如下下一一些些特特点点：第15页/共53页（1 1）平台结构庞大，耗费钢材的数量多。）平台结构庞大，耗费钢材的数量多。水深水深100m100m的导管架式固定采油平台，需要钢材的导管架式固定采油平台，需要钢材15 000t15 000t；水深水深140-150m140-150m时，需要钢材时，需要钢材40 000t40 000t；水深水深310m310m时，需要钢材时，需要钢材60 000t60 000t。芬兰马劳芬兰马劳-雷勃拉公司曼特卢托船厂建造一座平台

14、，高雷勃拉公司曼特卢托船厂建造一座平台，高120m120m、长、长130m130m、宽、宽90m90m，使用钢材达，使用钢材达200200 10103 3t t。所以，在选材时要注意其所以，在选材时要注意其经济性经济性。第16页/共53页（2 2）平台建造不但用钢数量多，构件尺寸和厚度也大。）平台建造不但用钢数量多，构件尺寸和厚度也大。构件的一般厚度为构件的一般厚度为15-75mm15-75mm，某些局部构件的厚度可达，某些局部构件的厚度可达100mm100mm。自升式平台齿条用钢厚度达自升式平台齿条用钢厚度达125-150mm125-150mm。（3 3）平台用钢，大部分品种是）平台用钢，大

15、部分品种是板材板材和和管材管材。由于管材在相同的条件下在海水中的形状阻力最小，从而由于管材在相同的条件下在海水中的形状阻力最小，从而所承受的海浪冲击力也最小，所以海洋平台的立柱、桩腿、所承受的海浪冲击力也最小，所以海洋平台的立柱、桩腿、支撑等结构都用管材（大直径管一般用钢板卷制焊接而成）支撑等结构都用管材（大直径管一般用钢板卷制焊接而成）。第17页/共53页（4 4）平台用钢，使用的）平台用钢，使用的钢种钢种多。多。为了保证大型钢结构的强度和稳定性，大量采用普通强度为了保证大型钢结构的强度和稳定性，大量采用普通强度钢，增大构件尺寸，以保证足够的刚度。钢，增大构件尺寸，以保证足够的刚度。但对承受

16、高载荷的高应力区，为减轻自重而采用高强度钢。但对承受高载荷的高应力区，为减轻自重而采用高强度钢。（5 5）平台结构复杂，一些部位）平台结构复杂，一些部位刚性刚性很大。很大。在一些节点连接处，在厚度方向存在较高应力。这些应力在一些节点连接处，在厚度方向存在较高应力。这些应力在焊接过程中可能会高于材料的屈服强度。如果材料在厚在焊接过程中可能会高于材料的屈服强度。如果材料在厚度方向塑性不好，便有可能在厚度方向产生冷裂缝，即产度方向塑性不好，便有可能在厚度方向产生冷裂缝，即产生层状撕裂，因此，平台建造需要采用生层状撕裂，因此，平台建造需要采用抗层状撕裂钢抗层状撕裂钢（Z Z向钢）。向钢）。第18页/共

17、53页（6 6）庞大的平台结构焊接工作量很大）庞大的平台结构焊接工作量很大.如果钢的可焊性不好，不仅需要较高的预热温度，而且质如果钢的可焊性不好，不仅需要较高的预热温度，而且质量也不易保证。量也不易保证。因此，改善钢的因此，改善钢的可焊性可焊性是平台用钢至关重要的问题。是平台用钢至关重要的问题。为了提高焊接质量，在改进焊接工艺的同时，各国都在研为了提高焊接质量，在改进焊接工艺的同时，各国都在研究大厚度不预热、无裂纹的可焊性良好的新钢种。究大厚度不预热、无裂纹的可焊性良好的新钢种。第19页/共53页（7 7）平台在海洋环境中长期遭受海水腐蚀，构件厚度逐）平台在海洋环境中长期遭受海水腐蚀，构件厚度

18、逐渐损耗，再加上海浪、风暴、流砂等的反复冲击，还可能渐损耗，再加上海浪、风暴、流砂等的反复冲击，还可能发生腐蚀疲劳。发生腐蚀疲劳。海水腐蚀降低了平台的使用寿命。因此，除对海洋平台采海水腐蚀降低了平台的使用寿命。因此，除对海洋平台采取各种防护措施外，也希望所使用的钢材具有较高的取各种防护措施外，也希望所使用的钢材具有较高的耐海耐海水腐蚀性能。水腐蚀性能。为此，它需要比普通钢更具有耐腐蚀的新钢种为此，它需要比普通钢更具有耐腐蚀的新钢种-耐海水腐耐海水腐蚀钢。蚀钢。第20页/共53页2 2.自升式海洋平台节点用钢自升式海洋平台节点用钢 海洋钻井平台和采油平台结构种类很多，除了工作海洋钻井平台和采油平

19、台结构种类很多，除了工作平台上层建筑以外，都有坚固的支撑结构。这些管型结构平台上层建筑以外，都有坚固的支撑结构。这些管型结构通过一些管型节点形成整体。这些管节点都承受着较高的通过一些管型节点形成整体。这些管节点都承受着较高的载荷，具有较大的应力集中。载荷，具有较大的应力集中。第21页/共53页 以往管节点均采用焊接结构。但焊接管节点有许多不利条以往管节点均采用焊接结构。但焊接管节点有许多不利条件，使得节点经常发生断裂事故。这些件，使得节点经常发生断裂事故。这些不利条件不利条件包括：包括：-节点除承受较高工作应力外，焊接还产生附加的残节点除承受较高工作应力外，焊接还产生附加的残余应力；余应力；-

20、焊接接头部分材质不均匀，性能恶化；焊接接头部分材质不均匀，性能恶化；-焊缝成形难于保证节点光顺过渡，加剧了应力集中焊缝成形难于保证节点光顺过渡，加剧了应力集中等。等。因此，焊接节点容易发生破坏，特别是在海洋环境下的疲因此，焊接节点容易发生破坏，特别是在海洋环境下的疲劳，成为影响节点寿命的关键。劳，成为影响节点寿命的关键。研究研究Z Z向钢对解决施工和使用过程中的层状撕裂是有效的，向钢对解决施工和使用过程中的层状撕裂是有效的，但不能完全解决疲劳问题。国外已研究了但不能完全解决疲劳问题。国外已研究了铸钢节点铸钢节点。第22页/共53页铸钢节点的优点铸钢节点的优点是：是：-能按理想的形状成形；能按理

21、想的形状成形；-壁厚不能受限制，可按受力大小随意增减壁厚；壁厚不能受限制，可按受力大小随意增减壁厚；-连接处可得到平滑光顺的过渡，减轻了应力集中，提连接处可得到平滑光顺的过渡，减轻了应力集中，提高了疲劳寿命。高了疲劳寿命。第23页/共53页3.3.自升式海洋平台齿条用钢自升式海洋平台齿条用钢 自升式钻井平台的甲板与船体结构一样，能将可升降的自升式钻井平台的甲板与船体结构一样，能将可升降的支腿提起，将平台拖航到钻探海域，钻探时将桩腿下降伸到支腿提起，将平台拖航到钻探海域，钻探时将桩腿下降伸到海底，甲板部分借助齿轮齿条机构上升到水面以上位置进行海底，甲板部分借助齿轮齿条机构上升到水面以上位置进行作

22、业。作业。一般自升式钻井平台，为了增加稳定性，减轻自重，一般自升式钻井平台，为了增加稳定性，减轻自重，大量使用大量使用480-784N/mm480-784N/mm2 2的高强度钢。的高强度钢。特别是为了升降甲板而安装在桩腿上的特别是为了升降甲板而安装在桩腿上的齿条齿条，是使用，是使用厚板为厚板为127-150mm127-150mm的的784N/mm784N/mm2 2级特厚高强度钢。对于级特厚高强度钢。对于这种齿条材料的性能要求与平台结构、工作载荷、工作海区、这种齿条材料的性能要求与平台结构、工作载荷、工作海区、焊接施工方法等有关，因而对其提出了特别高的要求。焊接施工方法等有关，因而对其提出了

23、特别高的要求。第24页/共53页（1 1）高高强强度度：为为了了既既能能减减轻轻桩桩腿腿的的重重量量，又又能能增增加加拖拖航航中中的的稳稳定定性性，齿齿面面上上应应能能承承受受大大的的应应力力，并并且且在在结结构构上上要要起起到到腿腿的的加加强强作作用用，因因此此要要求求采采用用7 78 84 4 NN/mmmm2 2的的高高强强度度钢钢。第25页/共53页（2 2）高高韧韧性性：为为了了避避免免在在使使用用过过程程中中发发生生脆脆性性断断裂裂并并确确保保安安全全，采采用用了了比比工工作作海海区区的的最最低低日日平平均均温温度度低低2 20 0-3 30 0的的温温度度作作为为设设计计的的基基

24、准准温温度度，实实际际上上在在温温暖暖海海区区取取为为-3 30 0，在在极极寒寒冷冷海海区区为为-5 50 0，确确保保夏夏比比冲冲击击值值达达到到所所要要求求的的高高韧韧性性。第26页/共53页（3 3）可焊性好）可焊性好：因结构的角焊缝很多，且施焊大多在室外进行，所以在焊因结构的角焊缝很多，且施焊大多在室外进行，所以在焊接热影响区容易产生接热影响区容易产生低温裂纹低温裂纹和和层状撕裂层状撕裂，因此要求钢材，因此要求钢材有小的有小的裂纹敏感性裂纹敏感性。重要的是焊接线能量较高时，焊接接头的韧性要好，要求重要的是焊接线能量较高时，焊接接头的韧性要好，要求韧性值大致与基体金属的韧性值相当。韧性

25、值大致与基体金属的韧性值相当。第27页/共53页（4 4）组织均匀致密）组织均匀致密：齿条的齿面多数是气割后进行退火处理后使用，对气割后齿条的齿面多数是气割后进行退火处理后使用，对气割后的齿面不再进行加工。的齿面不再进行加工。因此，钢板必须具有优良的因此，钢板必须具有优良的气割性能气割性能，在气割面上不出现，在气割面上不出现氢致缺陷和夹杂物缺陷。氢致缺陷和夹杂物缺陷。在气割面之下要求具有足够的硬度，在各方面有均匀的硬在气割面之下要求具有足够的硬度，在各方面有均匀的硬度分布。度分布。（5 5）除上述质量要求外，还要有较好的）除上述质量要求外，还要有较好的经济性经济性。第28页/共53页四、自升式

26、海洋平台的建造 海海洋洋平平台台从从设设计计到到制制造造，直直至至交交付付使使用用，包包含含着着许许多多相相互互关关连连的的因因素素，需需综综合合考考虑虑和和处处理理。就就建建造造工工艺艺工工作作者者而而言言，在在海海洋洋平平台台设设计计之之初初，就就要要了了解解其其使使用用标标准准、环环境境标标准准等等基基本本情情况况，从从而而对对设设计计者者提提出出工工艺艺要要求求，对对结结构构工工艺艺性性提提出出建建设设性性意意见见，以以便便日日后后建建造造时时便便于于施施工工，并并简简便便可可靠靠。第29页/共53页1.建造方案 所谓建造方案选择，是指选定一种将其最后组装成平台的所谓建造方案选择，是指

27、选定一种将其最后组装成平台的建造方法。建造方法。海洋平台的总装方法有海洋平台的总装方法有分段法分段法、总段法总段法；总段法又可分为；总段法又可分为陆上总段法陆上总段法与与海上总装法海上总装法。对自升式海洋平台而言，对自升式海洋平台而言，-所谓分段建造法，是指其桩腿由部件组装成分段后，所谓分段建造法，是指其桩腿由部件组装成分段后，直接在自升式平台沉垫上组装成桩腿整体；直接在自升式平台沉垫上组装成桩腿整体；-所谓总段建造法，是指将其桩腿分段组装成封闭型所谓总段建造法，是指将其桩腿分段组装成封闭型的桩腿总段，再在自升式平台沉垫上总装成整体桩腿。的桩腿总段，再在自升式平台沉垫上总装成整体桩腿。第30页

28、/共53页 鉴于海洋平台其长、宽、高尺度比，较为特殊，总体鉴于海洋平台其长、宽、高尺度比，较为特殊，总体重量又大，所以除在陆地上建造外，还常用在重量又大，所以除在陆地上建造外，还常用在海上总装法海上总装法。由于海洋平台的特点，要完全满足其建造要求的设由于海洋平台的特点，要完全满足其建造要求的设备，在一般造船厂中是困难的。而专为其添置设备不但要备，在一般造船厂中是困难的。而专为其添置设备不但要投资、投资额大，且往往在时间上是不允许的。所以利用投资、投资额大，且往往在时间上是不允许的。所以利用工艺方法来决定建造方案，可不用添置新设备。工艺方法来决定建造方案，可不用添置新设备。第31页/共53页 为

29、解决场地及下水困难，可以采用为解决场地及下水困难，可以采用水上合拢法水上合拢法，它的，它的起重设备，通常是用大起重能力的浮吊。起重设备，通常是用大起重能力的浮吊。为解决起重能力不足，租用浮吊在经济上又不划算为解决起重能力不足，租用浮吊在经济上又不划算时，可以采用时，可以采用机械顶升法机械顶升法。当场地、下水设施、起重设施不能满足要求时，可当场地、下水设施、起重设施不能满足要求时，可采用采用水上合拢法水上合拢法、浮力升顶法浮力升顶法、自升安装法自升安装法、岸边起重机岸边起重机与浮吊联合吊装法与浮吊联合吊装法等。等。第32页/共53页2.分段划分特点 自自升升式式海海洋洋平平台台主主要要由由平平台

30、台壳壳体体、沉沉垫垫和和桩桩腿腿三三大大部部分分组组成成，每每个个部部分分都都有有其其本本身身的的特特点点，在在分分段段划划分分时时应应该该考考虑虑这这些些特特点点，以以便便划划分分得得比比较较合合理理。第33页/共53页（1）平台壳体的分段划分特点 根据自升式平台的特点，自升式平台的平台壳体多采用根据自升式平台的特点，自升式平台的平台壳体多采用平面分段上船台进行大合拢，也就是说，平台壳体的划分，平面分段上船台进行大合拢，也就是说，平台壳体的划分，应以平面分段为其主要形式，其原因如下：应以平面分段为其主要形式，其原因如下：1 1）由于自升式钻井平台的平台是一长宽相近的结构物，其）由于自升式钻井

31、平台的平台是一长宽相近的结构物，其平面图形又往往是平面图形又往往是三角形三角形或或梯形梯形，不便象船舶那样将其分，不便象船舶那样将其分为若干环形总段或立体分段，不便于得到整齐的立体分段为若干环形总段或立体分段，不便于得到整齐的立体分段切口；切口；第34页/共53页 2 2）平平台台的的舱舱内内设设备备（如如发发电电机机组组、泥泥浆浆泵泵、大大型型硅硅整整流流装装置置等等）都都应应经经单单元元组组装装后后才才进进舱舱装装在在下下甲甲板板上上，上上面面再再盖盖一一层层主主甲甲板板就就完完成成了了封封闭闭工工作作，但但设设备备安安装装处处上上甲甲板板一一般般均均不不开开口口，因因此此只只能能先先使使

32、设设备备单单元元进进舱舱后后再再封封甲甲板板。因因此此，只只有有采采用用平平面面分分段段式式的的甲甲板板结结构构最最为为方方便便；第35页/共53页 3 3）若若以以环环形形立立体体段段上上船船台台，必必须须经经过过二二次次组组装装，且且在在吊吊装装上上甲甲板板以以前前必必须须安安装装相相应应的的设设备备单单元元，而而这这些些设设备备在在尺尺度度、重重量量方方面面一一般般都都较较大大，与与壳壳体体环环形形段段组组合合成成一一个个两两面面开开口口或或三三面面开开口口的的立立体体段段后后不不论论从从重重量量方方面面或或结结构构刚刚性性方方面面考考虑虑均均不不合合适适；第36页/共53页 4 4）由

33、于平台长、宽方向的尺寸大致相近，采用平面分段）由于平台长、宽方向的尺寸大致相近，采用平面分段上船台有利于向多个方向同时进行装配焊接施工，从而可上船台有利于向多个方向同时进行装配焊接施工，从而可扩大施工面，缩短平台建造周期；扩大施工面，缩短平台建造周期；5 5）由于平台壳体）由于平台壳体基本没有曲度基本没有曲度，因此各分段大都可在平，因此各分段大都可在平面分段流水线或平面工位建造。将平台壳体划分为较多的面分段流水线或平面工位建造。将平台壳体划分为较多的平面分段，不仅能提高平面分段流水线的利用率，更为重平面分段，不仅能提高平面分段流水线的利用率，更为重要的是可以提高生产效率，缩短分段制造周期。要的

34、是可以提高生产效率，缩短分段制造周期。第37页/共53页 当当然然，平平台台壳壳体体在在以以平平面面分分段段为为主主进进行行划划分分的的同同时时，也也不不排排除除少少量量采采用用立立体体分分段段，这这要要根根据据平平台台的的结结构构特特点点来来决决定定。例例如如，若若平平台台壳壳体体本本身身具具有有局局部部双双底底结结构构，则则双双底底部部分分一一般般仍仍划划分分为为立立体体分分段段为为好好。第38页/共53页 另另外外，桩桩腿腿支支承承套套管管因因要要与与桩桩腿腿配配合合，其其精精度度要要求求很很高高，而而且且桩桩腿腿支支承承套套管管舱舱内内要要安安装装复复杂杂的的提提升升机机构构，因因此此

35、不不宜宜在在该该部部位位进进行行分分段段划划分分，一一般般将将整整个个桩桩腿腿支支承承套套管管舱舱划划分分为为一一个个完完整整的的立立体体分分段段，预预制制好好以以后后在在上上船船台台，以以保保证证该该部部分分的的精精度度。第39页/共53页（2）沉垫划分时应考虑的若干因素 由由于于自自升升式式钻钻井井平平台台沉沉垫垫的的宽宽度度尺尺寸寸一一般般都都较较大大，不不易易在在常常规规纵纵向向倾倾斜斜船船台台上上合合拢拢下下水水，因因此此通通常常的的做做法法是是将将沉沉垫垫分分为为几几个个大大型型总总段段来来预预制制，下下水水后后在在水水上上总总装装成成整整个个沉沉垫垫。第40页/共53页（3）自升

36、式钻井平台桩腿的划分特点 在进行自升式钻井平台桩腿的分段划分时，除考虑起在进行自升式钻井平台桩腿的分段划分时，除考虑起重量、制造方便、材料规格等因素外，还必须考虑以下特重量、制造方便、材料规格等因素外，还必须考虑以下特殊问题：殊问题：1 1）无论是桁架式桩腿还是圆筒形桩腿，只要是由齿条传）无论是桁架式桩腿还是圆筒形桩腿，只要是由齿条传动进行平台升降的，桩腿环形接缝一般应布置在齿根部位。动进行平台升降的，桩腿环形接缝一般应布置在齿根部位。因为焊缝布置在齿根部位，焊接工作量最小，焊接引起的因为焊缝布置在齿根部位，焊接工作量最小，焊接引起的热变形也最小。另外，焊缝布置在齿根区，修整精度稍差热变形也最

37、小。另外，焊缝布置在齿根区，修整精度稍差一点也不至于对平台的升降有很大的影响。一点也不至于对平台的升降有很大的影响。第41页/共53页 但但是是，如如果果平平台台的的升升降降是是靠靠圆圆柱柱形形桩桩腿腿上上的的销销孔孔和和升升降降机机构构上上的的插插销销来来实实现现的的，则则对对桩桩腿腿进进行行分分段段划划分分时时，分分段段接接缝缝不不应应布布置置在在插插销销孔孔部部位位，而而应应布布置置在在两两排排插插销销孔孔之之间间，以以保保证证插插销销孔孔的的制制造造精精度度和和各各排排插插销销孔孔的的间间距距准准确确，以以利利于于平平台台的的顺顺利利升升降降；第42页/共53页 2 2）对于）对于桁架

38、式桩腿桁架式桩腿而言，无论其横剖面形状是正方形或而言，无论其横剖面形状是正方形或是正三角形，其分段形式一般均采用是正三角形，其分段形式一般均采用对正三角形对正三角形和和对正方对正方形形，其分段接缝位置一般均设在水平桁撑的圆盘板和水平，其分段接缝位置一般均设在水平桁撑的圆盘板和水平斜撑的方头这两种自然接头处。这样划分，主要是为了利斜撑的方头这两种自然接头处。这样划分，主要是为了利用齿条组合体的面板作为分段装配的基面，便于减少齿条用齿条组合体的面板作为分段装配的基面，便于减少齿条在装焊过程中产生的变形，保证齿条的桩腿的制造精度。在装焊过程中产生的变形，保证齿条的桩腿的制造精度。至于分段接缝设在圆盘

39、板和方头之处，主要是为了减少装至于分段接缝设在圆盘板和方头之处，主要是为了减少装焊工作量，同时分段接缝设在这两处也有利于桩腿环形段焊工作量，同时分段接缝设在这两处也有利于桩腿环形段的合拢；的合拢；第43页/共53页 3 3）布置）布置桁架式桩腿环形接缝桁架式桩腿环形接缝时，除应考虑时，除应考虑1 1）中指出的）中指出的问题，还应考虑便于问题，还应考虑便于V V形分段的装配形分段的装配和桩腿环形总段的对和桩腿环形总段的对接。从这个角度出发，环形大接缝最好设在某一接。从这个角度出发，环形大接缝最好设在某一K K形管架形管架的水平管的水平管和和上一上一K K形管架的斜管形管架的斜管之间，而不要设在同

40、一之间，而不要设在同一K K形管架的水平管和斜管之间。因为若将环形大接缝设在同形管架的水平管和斜管之间。因为若将环形大接缝设在同一一K K形管架的水平管和斜管之间，则各形管架的水平管和斜管之间，则各V V行分段端部的人行分段端部的人字管架只有水平管和齿柱组合体相连，因而增加了字管架只有水平管和齿柱组合体相连，因而增加了V V形分形分段安装、定位的难度，对伸出齿柱组合体外地斜管还要进段安装、定位的难度，对伸出齿柱组合体外地斜管还要进行临时支撑；行临时支撑；第44页/共53页同同时时，进进行行桩桩腿腿环环形形总总段段的的对对接接时时，不不仅仅要要进进行行齿齿柱柱组组合合体体的的对对接接，而而且且要

41、要进进行行上上一一段段端端部部K K形形管管架架的的斜斜管管与与下下一一段段齿齿柱柱组组合合体体间间的的装装配配焊焊接接，显显然然增增加加了了环环形形总总段段的的对对接接工工作作量量和和难难度度，同同时时也也不不利利于于控控制制最最终终的的焊焊接接变变形形。第45页/共53页3.焊接的特点 海洋平台是焊接结构，由于结构复杂，应力集中程度海洋平台是焊接结构，由于结构复杂，应力集中程度高，工作环境条件苛刻，在外载荷作用下特别易于产生高，工作环境条件苛刻，在外载荷作用下特别易于产生脆脆性断裂性断裂和和疲劳破坏疲劳破坏。为了防止这些破坏的发生，确保平台安全，除了为了防止这些破坏的发生，确保平台安全，除

42、了在设计、选材上注意防止外，焊接过程的控制也是极为重在设计、选材上注意防止外，焊接过程的控制也是极为重要的。要的。在焊接过程中影响结构性能的，主要是焊接材料、在焊接过程中影响结构性能的，主要是焊接材料、焊接方法和焊接工艺、焊接检验等。焊接方法和焊接工艺、焊接检验等。第46页/共53页 金属焊接，是利用局部加热的方法，将两块金属工件金属焊接，是利用局部加热的方法，将两块金属工件接缝处局部加热到接缝处局部加热到熔化状态熔化状态，通过，通过冷却重结晶冷却重结晶而连接在一而连接在一起的一种方法。这种方法也称为起的一种方法。这种方法也称为熔接法熔接法。熔接过程是金属熔接过程是金属再冶金过程再冶金过程。参

43、与这一过程的有被。参与这一过程的有被焊金属、填充金属。母材和填充金属熔化后冷却结晶形成焊金属、填充金属。母材和填充金属熔化后冷却结晶形成焊缝焊缝，邻接焊缝的母材金属受焊接热循环的影响而发生了，邻接焊缝的母材金属受焊接热循环的影响而发生了组织和性能变化。组织和性能变化的部分称为组织和性能变化。组织和性能变化的部分称为热影响区热影响区。焊缝、热影响区和部分母材组成焊接接头。焊缝、热影响区和部分母材组成焊接接头。第47页/共53页 上述冶金过程形成的焊缝金属，不仅改变了母材的化上述冶金过程形成的焊缝金属，不仅改变了母材的化学成分和晶体组织，而且也改变了母材的性能。其性能变学成分和晶体组织，而且也改变

44、了母材的性能。其性能变化取决于母材的性质、焊接材料和焊接工艺。化取决于母材的性质、焊接材料和焊接工艺。热影响区热影响区在焊接热循环作用下发生了组织变化，在焊接热循环作用下发生了组织变化，从而改变了母材的性能。热影响区的性能变化取决于母材从而改变了母材的性能。热影响区的性能变化取决于母材的性质和焊接工艺。热影响区内因受热程度不同，其性能的性质和焊接工艺。热影响区内因受热程度不同，其性能变化也有差异。变化也有差异。熔合线附近熔合线附近为为过热区过热区，因受热温度高作用，因受热温度高作用时间长晶粒长大粗化而变脆化；相邻为时间长晶粒长大粗化而变脆化；相邻为淬硬区淬硬区，得到硬而，得到硬而脆的近马氏体组

45、织，同样发生脆化，故热影响区的性能恶脆的近马氏体组织，同样发生脆化，故热影响区的性能恶化了。化了。第48页/共53页 提高和改善母材及焊缝金属的韧性，可以阻止或延缓提高和改善母材及焊缝金属的韧性，可以阻止或延缓裂纹的发生和向外扩展。裂纹的发生和向外扩展。平台结构焊接研究的重要任务就是从焊接材料、焊平台结构焊接研究的重要任务就是从焊接材料、焊接方法和工艺等方面来改善焊接接头的性能。接方法和工艺等方面来改善焊接接头的性能。自升式海洋平台结构是自升式海洋平台结构是管件纵横交错管件纵横交错，管节点众多管节点众多，且且多为厚壁管件的结构多为厚壁管件的结构，焊接要比一般结构困难而又要求，焊接要比一般结构困

46、难而又要求高，加之使用中难于维修，因此焊接施工规定极为严格，高，加之使用中难于维修，因此焊接施工规定极为严格，其其特点特点是：是：第49页/共53页（1 1）为了防止）为了防止冷裂纹冷裂纹和提高热影响区的韧性，多采用低和提高热影响区的韧性，多采用低氢型和氢型和超低氢型碱性焊条超低氢型碱性焊条。（2 2）焊接热输入量焊接热输入量通常限制在通常限制在40-50KJ/cm40-50KJ/cm的范围内，的范围内，以确保焊接接头的韧性和抗脆断的性能。以确保焊接接头的韧性和抗脆断的性能。（3 3）厚板焊接，一般焊前需预热，以防裂纹发生。）厚板焊接，一般焊前需预热，以防裂纹发生。第50页/共53页（4 4）管节点管节点和和关键部件关键部件焊后还需进行热处理，以消除焊焊后还需进行热处理，以消除焊接残余应力。接残余应力。（5 5）管件桁架结构管件桁架结构大多采用全位置、大多采用全位置、全熔透全熔透、多层多道多层多道手工焊接。手工焊接。（6 6）承受）承受交变应力交变应力的管节点和关键构件的角焊缝还需的管节点和关键构件的角焊缝还需磨磨修修或或熔修熔修，以修整焊缝和消除表面缺陷，减少应力集中，以修整焊缝和消除表面缺陷，减少应力集中，提高疲劳寿命。提高疲劳寿命。第51页/共53页 谢谢第52页/共53页感谢您的观看！第53页/共53页