浅谈FPSO模块支撑型式与施工特点

王佳波　周远雄　谭建均

摘 要：以2艘VLCC姐妹船改装成FPSO为例，介绍模块支撑的形式及布置、结构类型、和施工特点等。

关键词：FPSO；模块支撑；支撑型式；施工特点

中图分类号：U661.4 文献标识码：A

Abstract： By taking two sister VLCCs modified into FPSOs as example， this paper introducesthe importance， layout， structure type and construction feature of FPSO module support.

Key words：FPSO； Module Support； Support Type； Construction Feature

1 前言

FPSO是一座对所开采的石油进行油气水分离、油污水处理、动力发电、供热、原油储存和运输、集人员居住与生产指挥系统于一体的综合性大型海上工厂。

FPSO主甲板上设置的上部模块重量可达数千吨，布置范围覆盖了整个货油舱区。通常采用多个位于甲板强框或纵、横舱壁处的支撑结构支持。改装后的FPSO在拖航与作业过程中，相关甲板结构除了承受常规船体载荷外，还需承受上部模块自重以及惯性力等局部载荷，因此改装设计需要对模块支撑结构位置的甲板强框或纵、横舱壁结构进行强度校核。根据校核结果确定恰当的改装方案，对原油船主甲板上设置上部模块区域的主甲板板材、甲板强框和纵、横舱壁局部结构进行加厚，并增设局部桁材结构加强。

模块支撑是模块平台结构与主船体的连接，模块支撑对施工工艺要求比较高，特别是安装精度控制方面要求更加严格。

2 FPSO模块支撑设计

2.1模块支撑材料选用

模块支撑、主要由管材和板材组成：管材材质为API-5L Gr. X52-PSL2 SR5，主要规格有Φ273.1×12.7、Φ273.1×15.9、Φ406.4×15.9、Φ406.4×21.4；板材材质为ABS AH36，主要规格为10 mm，15 mm，25 mm。支撑材料应有证书、炉批号、化学成分、规范、标准号等信息，以供材料的可追溯性。

2.2 模块支撑的布置

由于是由VLCC改装为FPSO，因此在既定的空间范围内合理地布置上部生产设施、规划结构型式是上部模块设计的主要内容。根据FPSO的功能要求，在其主甲板上设有一层工艺模块平台，布置着生产工艺、惰气、热站、计量、电站、变压器和控制室模块等。

以某2艘改装FPSO的模块支撑布置为例，从船尾往船头方向模块布置分别为：流量计模块、发电模块A、回注/公用水模块、发电模块B、海水处理模块、堆放/化学注入模块、原油处理模块A、主燃气压缩模块 A、油气处理模块B、CO2压缩模块、原油处理模块B、CO2生产分离模块、油气处理模块A、油气二次回收处理模块、回注气体压缩模块、主燃气压缩模块B、火炬分离模块、管汇A模块、管汇B模块、管汇C模块、管汇D模块。

2.3 模块支撑端部形式

本次改装中，甲板上部模块的支撑采用桁架结构形式，并与上甲板刚性连接，亦即上部模块的支撑受上甲板结构的约束。因此，采用什么样的节点形式需要对结构进行受力等方面的计算分析。该改装FPSO模块支撑端部节点，是采用肘板与API管镶嵌焊接而成，该结构形式具有承载能力强、受力合理、结构相对简单、占用主甲板空间小等特点。最典型节点形式如图1～4所示：

2.4 模块支撑结构形式

模块支撑的结构形式主要采用桁架结构，同时在主甲板反面增设大T型梁或大肘板加强。模块支撑横向布置典型剖面如图5所示，模块支撑具体的结构形式，如图6、图7所示。

3 FPSO模块支撑的施工特点

3.1 模块支撑预制

（1）单根支撑部件预制

根据模块支撑的分布特点，对于独立的单根支撑API管和斜撑API管采用散装的方式，在车间、码头进行预制，将API圆管与肘板组合成部件，然后再吊上船现场安装。

（2）多支撑片体预制

对于能够做成片体的支撑采用片体预制，如横向门型支撑先在码头平面胎架上预制成片体，并安装临时槽钢加强，然后放在托架里再吊上船逐一安装，为图8所示。

3.2 模块支撑现场安装

（1）首先在甲板找出安装定位基准线，以上甲板中心线为基准分别划出管子横向中心线，再以中间肋位为基准分别划出前后肋位线；

（2）根据模块支撑的划线报验后进行吊装，先安装横向片体部分并用槽钢等临时固定在甲板面，接着安装片体之间纵向的斜撑和肘板，最后安装单独的支撑和临时加强，安装顺序如图9所示；

（3） 支撑定位时，先以FR77肋位的支撑为基准定位前后的支撑，再以主甲板定位的水平高度基准，使用全站仪定位支撑顶部的水平高度，支撑定好位后进行临时固定和加强，经过QC、船东、船检报验合格后再进行焊接；

（4） 模块基座安装前，根据甲板面高度标杆的水平基准及模块基座的理论高度，使用全站仪定出整个模块支架顶部的水平高度，然后整体修割余量，再安装模块基座。

3.3 模块支撑精度控制

（1）划线的范围

每个模块支撑在主甲板分段上进行预舾装，划线包括主甲板面的基准网络线、余量线及其200 mm检查线、所有内部构件的安装线、重要结构的理论线同侧100 mm（100+t）检查线。

（2）划线的技术要求

划线使用的方法应当可靠，划线工具应统一并符合精度标准。划线使用的符号必须统一，中心线、轮廓线、结构线、余量线、对合线等都要用色漆表示清楚，并打上洋冲标注。

（3）控制余量划线精度

划线前，划线人员应仔细研究图纸和有关资料，掌握分段的各种关键尺寸，并根据余量处理方案中的有关规定，考虑各个方向上补偿的加放，在划线时严格控制主要尺寸的精度，保证各主要尺寸的误差在标准公差要求的范围之内。

所有分段的划线工作均需向检验员交检，通过后方可装配构件。检验员在验收时除了结构线外，还应控制加放值和余量处理方案的网络线和检查线，以便及时发现纰漏错误。

（4）控制模块支撑余量切割精度和边缘坡口质量

在切割前必须看清图纸并掌握坡口角度方可切割，切割过程中应该经常检测切割误差并随时进行调整，切割精度及质量必须符合要求。

4 结束语

模块建造是整个海工船建造的一个重要环节，模块支撑仅是模块结构的一部分。上部模块支撑的结构设计需要综合考虑主甲板的布置、施工工艺和自身的强度，随着模块的功能、大小的不同而需要不断的改进优化，以满足于模块的使用要求。

模块支撑在技术、建造成本和功能上具有特殊地位，其建造水平的高低反映出一个企业的海洋工程装备的建造能力和项目管理水平，因此有必要从行业角度出发，及时调整自身方向，通过这2艘改装FPSO船的建造积累的宝贵经验，力争缩短与先进海工装备制造企业的差距。为公司在后续承接其他海工船提供更优质的技术支持和建造水平。