海上采油平台靠船件的焊接变形与热调直

张冲，张辉，王红，薛玉辉，陈阳

（海洋石油工程（青岛）有限公司，山东青岛 266520）

1 海上采油平台简介：

海洋平台是用于海上油气资源勘探、开发的移动式、固定式平台等统称。利用海洋平台可以在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动。本文所指的海上采油平台是钢质导管架式固定平台：这种平台的底座是钢质导管架，通过打桩将导管架桩基固定于海底，从而是平台稳固，导管架平台由上部结构和基础结构组成导管架平台是世界上使用最多的一种平台。从设计理论和建造技术来衡量，它都是一种最成熟和最通用的平台型式。

图1 海上导管架及采油平台平台

2 靠船件简介：

固定式海洋平台靠船件做为吸收补给和运输船舶靠船时产生的能量，减少船舶对导管架的作用力的结构，在海洋石油平台安全生产中发挥着至关重要的作用。本文对近年来国内海洋石油平台设计中靠船件的设计进行了系统梳理，以期对从事该领域研究、设计和安装工作的同行提供一些帮助。

图2 导管架靠船件

3 靠船件建造规范：

导管架靠船件主体为箱体结构,使用DH36钢材.在预制和释放时业主检验要求总体长度误差不能超过3mm，高度误差不超过2mm，翼板任意对角线平面度不超过3mm。由于材料、设备、技术等多种原因的影响，使焊后尺寸和形状难免会有各种超出技术标准的要求，为了保证工程质量，对于超标应适当调整，使其达到建造要求。

4 靠船件预制焊接过程中遇到的建造难点：

该主体由上、下盖板，腹板,筋板组成。此种主体在预制过程中容易出现以下问题：

图3 靠船件预制图

图4 靠船件安装图

4.1 上、下盖板与腹板组对时高度方向尺寸以及上下盖板与腹板的垂直度超出误差允许范围。

4.2 上、下盖板与腹板的焊后变形超差（主要是角变形和直线度）。

4.3 数控切割的筋板是按理论下的料，在组对时会出现筋板与腹板，筋板与上、下盖板的组对间隙偏小的情况。

4.4 筋板与上、下盖板焊后变形超差（主要是盖板的角变形）。

4.5 热调直后节点在长度方向会收缩有时会超出误差范围。

5 靠船件预制焊接过程中采取的措施或解决方法

5.1 在腹板与上、下盖板组对前先确认尺寸包括料的尺寸和被交位置尺寸，组对时首先把下盖板调水平，采用线坠与板尺配合来确定腹板与下盖板的垂直。上盖板也可采用同样的方法。

5.2 针对上、下盖板与腹板的焊后变形，一般采取焊前钢性固定法和焊后热调直进行调整。钢性固定一般是在上、下盖板之间加适当的支撑（注意在支撑与上、下盖板相连处支撑的材质必须和盖板材质相同）。焊后热调直在节点预制中是很关键的一步也是最不好控制的一环节重点介绍下热调直。热调直是通过不均匀的加热引起新的变形，去矫正已发生的变形。

5.3 热调直的流程：

（1）热调直申请：填写热调直申请表提交给业主得到批准后方可进行。

（2）热调直的工具准备：加热烤把采用多空加热型H01-20或H01-40根据工件的厚度来选取烤把的规格，注意不得使用割枪或割嘴，热调直要用液化石油气。测温工具要用点温计或红外线高温计，所用测温计必须经过校定，且在有效期内。

（3）热调直的人员要求：应有经验，训练有素的熟练技工才可以进行热调直。加热前热调直人员应找一块与所调直钢材相似厚度的材质相同的板来练习。还有热调直在哪里中断就要在该处继续加热调直。

5.4 热调直技术要求

（1）使用手工加热，加热前需要在加热区域或路径上用石笔标记。不允许在焊道处直接加热。在测温时应在大约每50-60CM间隔进行加热测量一次，测量时热调直人员应立即从被调调直件上移走烤把。检验员马上在被加热的最终处进行测量，当达到最高允许温度时（S355ML钢为550℃,S355NL钢为600℃），应对工件进行冷却。

（2）內焰尖端距离工件表面8-10ML，同时距离焊跐不低于15ML。

（3）热调直过程中及热调直完成后不可以对构件进行加速冷却。

（4）除了已用的预载外（预载不得超过屈服极限的20%），热调直操作时不可以加载。所用焊道返修要在热调直前完成。所有热调直要在NDT检验前进行。不允许在热调直过程中进行锤击。

5.5 热调直火焰加热种类的选择。按火焰加热方式的不同可分成三种形式：点状加热、线状加热和三角形家热，分别矫正不同形式的变形。在本次工作中本人针对不同的构件变形和不同的变形种类分别选用点状加热和线状加热这两种形式矫正工作取得了良好的效果。

5.6 对于节点腹板的局部凸凹不平变形，采用了点状加热矫正发。加热点成圆形，大小与需要矫正的板料厚度有关，板料厚度越大，点的直径越大，通过按照板料厚度的6倍再加10MM来计算。加热点应该排列均匀点与点之间的距离一般为50-100MM，多成梅花状布局。加热时烤把不要来回晃动，束状小火焰要垂直钢板，加热点不要过多，以免增加不必要的内应力。

5.7 对于腹板的局部弯曲和较厚盖板的角变形和局部弯曲变形采用线状加热矫正法。线状加热矫正又分为单线加热和双线加热。采用线状矫正法对工件加热后，板料由于上下两面存在着较大温差，加热带长度方向产生的收缩量较小，横向收缩量较大，利用加热带的横向收缩而产生的拉应力，将由于焊接而造成的腹板、盖板变形拉平。矫正施工中，加热带的宽度应根据板材的厚度来选择，一般控制在板厚的0.5-2倍之内。

使用线加热时按规定必须保证红区的深度不能超过板厚的一半，其原因可以这样理解：红热区的温度最高，因而冷却时产生的应力也就越大，当超过钢板厚度的一半时，收缩应力对钢板的作用效果将有所降低，从而导致矫正效果不好。对于盖板较厚的节点和变形较大的构件采用双线加热，以求收缩平衡提高质量，对于盖板较薄的节点和一些变形较小的构件则采用单线加热法，以提高工作效率。表面加热温度应低于规定的最高温度，超出最高允许温度，业主会给不符合项报告。

5.8 在筋板组对前应用样板测量一下筋板的高度与宽度，应该比理论尺寸小3-5MM，如果超差就应在组对前应修下筋板，并打磨处理好再组对，这样既能保证组对间隙又能节省人力物力，提高效率。

5.9 针对热调直后节点长度方向收缩超差一般根据料的实际尺寸来考虑。在组对前首先校对料的实际尺寸。如果料的实际尺寸比理论尺寸小或等于理论尺寸则在加热前要在盖板中心顺着长度的方向进行钢性固定，如果料的实际尺寸比理论尺寸大3mm左右则不用固定。

6 结论：

通过如上文所述方法，靠船件的尺寸控制及焊接变形控制通过以上方法，可以得到有效改进，能够在较短的时间，达到建造要求，提高效率。减少了焊接前配重的压置，减少了机械台班的用量，从而到达最佳效果。