海洋石油平台管线支架典型问题分析

王智勇 朱澧 李凯 刘征 虎攀

摘要：我国将逐步发展海上油气勘探平台，推进油气勘探，以满足我国巨大的油气需求，海上石油平台管道保障部署应根据具体场景进行部署。油气平台由于施工技术要求高、造价高、工程化，对安全有特殊要求，为此，本文将深入分析石油平台管道支架的布置，为我国海洋石油平台提供管道支架. 针对海洋石油平台管道支架设计与施工存在的问题，总结分析了平台管道支架设计与施工存在问题的原因，并提出了相应的改进措施和建议。

关键词：海洋石油平台;管线支架;PDMS;支架设计;施工现场;改进措施

平台管道受海洋平臺空间的影响，既要满足工艺流程的要求，又要达到清洁美观的效果。因此，选择合适的管线支架是非常重要的。管道中的主要和次要应力。 本文对渤海海上石油平台设计和施工中常见的常见问题进行分类分析，在选择合适支架的前提下，协助未来平台管道支架的设计和施工。

一、管线支架类型

平台管道支持分为三类，主要根据其形式。一种是附在管道上的支架，如管靴、U型管夹、弯头、三通支架等，另一种是钢制支撑架、门支架、T形支架、L形支架等结构;其他类型有弹簧支架、吊架和其他特殊支架。

二、支架典型问题及原因

由于海上平台空间限制，管线支架难以实现高度标准化，承包商难以根据3D管道图的支护编号准确完成支护施工，方便现场施工。并且，设计工程师对施工图纸有特定的要求，图纸和管线支架的问题主要出现在两个阶段：设计阶段和施工阶段。

1.设计阶段的问题及原因

（1）支架的中心偏离结构梁的中心。PDMS软件中的支架建模顺序为支架命名→支架钢结构支撑类型选择→支撑管道选择→固定类型选择→固定位置选择。由于管夹安装在截面的刀板上而不是截面的中心，此外，支架上的 DATUM 点正好位于管夹的中心。当您放置管夹时，支架的截面成为结构梁的中心，而中心偏离结构梁的中心。在这种情况下，结构梁会产生脱离力的中心并影响力的效果。

（2）由于后期管道调整引起的支架问题。 如果项目工期紧，施工过程允许，设计方可将部分支架图连同3D管线图一起下发，现场预制安装，支架布置图稍后再出。如果现场没有支撑图，支撑位置以支撑图上的定位点（DATUM点）为准。更改构建带有锚点的支架模型的管道可能会导致支架问题。影响施工进度和图纸的准确性，如改变锚点坐标，支架图纸尺寸不正确，支架无法拆除等。

2.施工阶段的问题及原因

（1） U-BOLT即U形管卡安装在错误的位置。对于小型（小于 8 英寸）碳钢和合金钢管道和非绝缘管道，平台通常用带有 PTFE 垫圈的 U 形管夹固定。 预制支架时安装管夹。但是，由于生产前错误或管道错误导致的偏差，无法安装管夹。

（2）管靴安装不正确。对于大型（大于8英寸）碳钢、不锈钢和绝缘管道，平台通常由管靴支撑，并增加其他功能挡块，以达到固定限位的目的。 由于管道的高度不同，对管靴高度的要求也不同，特别是管排不同尺寸的管道底部高度，所以管靴是按整体预制的尺寸。无法满足要求。

（3）不能安装特殊的管道支架和附件。由于玻璃钢管道在平台上的柔性和平台空间的限制，管道通过π形弯曲吸收应力，支座的位置由应力计算确定。但平台上的玻璃钢管道采用拼接方式连接，管道末端通过磨锥度与管件连接，由于玻璃钢管道的制造问题和施工人力不同，抛光锥度也不同。由于管件的插入距离不同，安装后管件之间的距离与建筑图纸不符，管夹与管件的位置需要轴向固定的地方有支架偏移，可以安装止推块的地方，或者管卡固定侧的直管段不够长，不能及时安装保护瓦。

三、支架典型问题的改进措施

1.严格按照支架设计的基本要求进行设计

（1）管道支架设计应符合ASME B31.3第321节中要求。

（2）对不锈钢、合金钢和镀锌钢管，不宜使用焊接型管道支架。若不可避免的要使用焊接型管道支架，材料要与管道材料一致。这几类管道与碳钢管道支架（如碳钢管夹、管夹型管托以及型钢等）接触时，应加垫PTFE隔离层。

（3）管架设计应考虑水压试验和其它附加载荷的作用效应。

（4）管道支架应有防止冷桥产生的措施。

（5）管道支架载荷大于10kN或力矩大于2kN·m的管道支架，选型应慎重，并将支架计算载荷反馈给结构或土建设计方进行结构和土建设计的校核。

（6）对于假腿型支架，供应商应根据支架荷载校核管道厚度和加强板厚度，并将核算过程和结果体现在提交的报告中。

（7）管道支架的材料可以根据项目需要选用国标材料或国际标准材料，最终选用的材料应在支架详图中注明。

（8）弹簧支吊架应成套设计。

2.严格按照标准进行支架设计和选型

（1）恒力弹簧支吊架的设计、制造、检验和选用遵循《恒力弹簧支吊架》NB/T 47038中的要求。

（2）可变弹簧支吊架的设计、制造、检验和选用遵循《可变弹簧支吊架》NB/T 47039中的要求。

（3）不锈钢管道与管部结构之间应加置不锈钢衬垫，防止不锈钢管道的电化学损伤。

（4）生根于承载结构上的辅助钢结构的型式及其与承载结构的连接方式，应符合承载结构设计的要求。未经承载结构的设计同意，不应在钢结构上开孔。

（5）辅助钢结构的悬臂受力点的悬臂距离应根据荷载及承载结构的型式和截面确定，并不宜大于800mm。

3.设计阶段的改进措施

（1）支架设计是在PDMS 3D建模软件的基础上进行的，该措施使得施工阶段的实际情况可以及时与相关软件工程部门的沟通，方便了二次软件开发。其次设计者在建模过程中熟悉具体的尺寸要求，并且必须是通过支架截面平台，以测量计算的偏差随时间的变化并手动校正支架位置。

（2）在管线支架的设计阶段需要同时兼顾支架设计和管道设计，这两种设计的人员需要及时沟通施工情况，以便在管道发生变化时重新定位支架放置点，尤其是大面积更换或取消管道时你应该。 这是因为当删除支架上的管夹或管靴时，一旦删除了支架上的定位点，就无法撤回支架。

（3）对于玻璃纤维增强塑料等特殊材料管道中的支撑位置，管道和支撑设计人员必须注意确保它们有足够的直管段来适应由于现场施工错误而引起的变化，而应力计算器则应尽量避免。支架的采购，在评标时尽量选择质量过硬的合格供应商。

4.施工阶段的改进措施

（1）严格按照支架详细视图中的定位点和尺寸标记确定管夹在截面钢中的打开位置。对于具有紧密管排的支架，可以先放置管夹孔以在现场形成开口。确保型钢上的密孔不影响管道，将角钢固定或焊接在型钢上。 在设计者允许的情况下，不良的管夹孔在转换时应错开。

（2）对于有特殊管靴高度和长度要求的支架，我们建议现场进行预制安装。以免安装尺寸不正确。对于不同材质、不同管子的管道、鞋材或管壁较薄的管道，必须在管道下方添加管道材料。 同一垫板用于防止異种金属之间的电腐蚀或焊接对管道强度的影响。

（3）对于使用玻璃钢等特殊材料制作的管线支架，管道预制的技术水平的提高是最主要且要首先完成的部分，从而提高预制标准以便对现场施工的支持，其次是移动支架时，如果需要更换直管段，应及时对其应力位置进行分析计算，确保新位置合适，不能更改位置。不得未经批准擅自更改，避免发生危险事故。

结论

在进行管线支架的设计阶段，我们需要注意管线支架是否符合海洋平台的应用，尽可能的考虑细节性的问题，为避免施工过程中出现差错，必须按照施工图和施工图进行施工。在图纸的设计阶段同时也要考虑施工技术人员的施工水平和困难发现的问题，只有在设计阶段及早预测和解决问题，才能预防和减少现场施工问题的发生。

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