FPSO生活樓支撐件整體安裝方案的應(yīng)用

陳 龍，蔡 壯

（上海中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，上海 200231）

0 引言

“服務(wù)顧客，綠色造船，降本增效，節(jié)能減排”一直是每個(gè)造船人和造船企業(yè)的目標(biāo)，在浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪[1]（Floating Production Storage and Offloading，F(xiàn)PSO）生活樓項(xiàng)目中，為了實(shí)現(xiàn)減少污染排放、控制人工及生活成本、降低材料損耗、可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，采用支撐件整體安裝方案，在FPSO項(xiàng)目中發(fā)揮了顯著的作用。

1 生活樓各專業(yè)支撐件傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式

1.1 各專業(yè)支撐件傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)生活居住區(qū)各專業(yè)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況，同一個(gè)區(qū)域管路需要設(shè)計(jì)管路支撐件布置圖及小票圖，通風(fēng)專業(yè)則需要設(shè)計(jì)通風(fēng)支撐件布置圖及小票圖，電氣專業(yè)人員需要設(shè)計(jì)電氣托架支撐件布置圖及制作圖。按照這種傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的方式，例如一個(gè)區(qū)域3個(gè)專業(yè)至少需要3個(gè)人力、共需出18份圖紙（涉及布置圖、制作圖、清單等）[2]。由于是海工項(xiàng)目，設(shè)備比較多，設(shè)計(jì)復(fù)雜，被某些輸入條件的不確定性所局限，后續(xù)會(huì)有一定的修改。在這些修改過程中，若要對支撐件進(jìn)行修改，3個(gè)專業(yè)則需要同時(shí)配合。由于有18份圖紙，改單量會(huì)較多，從設(shè)計(jì)的角度損耗了設(shè)計(jì)工時(shí)的費(fèi)用；支撐件的修改則需要現(xiàn)場工人割除原支撐，制作新支撐、焊接打磨及噴涂油漆等，從現(xiàn)場施工的角度損耗了材料費(fèi)用和現(xiàn)場工人的工時(shí)費(fèi)用。

1.2 各專業(yè)支撐件傳統(tǒng)設(shè)計(jì)建模易出現(xiàn)的問題

在3個(gè)專業(yè)進(jìn)行傳統(tǒng)支撐件設(shè)計(jì)建模時(shí)，每個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)人員需參考管路、通風(fēng)、托架等布置情況，在同一區(qū)域調(diào)出相應(yīng)專業(yè)模型并進(jìn)行支撐件的建模工作。在建模完成后，項(xiàng)目經(jīng)理需組織3個(gè)專業(yè)人員對此區(qū)域的支撐件進(jìn)行模型的 3D REVIEW、進(jìn)行模型的評(píng)審工作，需要花費(fèi)大量的設(shè)計(jì)工時(shí)，而后再制作干涉報(bào)告讓各專業(yè)進(jìn)行模型的調(diào)整。在模型的建模過程中，會(huì)出現(xiàn)各個(gè)專業(yè)所建模的支撐件相互干涉的情況，如圖 1（圖中橢圓形框處）所示。

圖1 專業(yè)建模干涉模型典型圖

圖2為專業(yè)建模干涉細(xì)節(jié)圖問題1（圖中橢圓形框處）：通風(fēng)所建的支撐件、管路與托架有干涉，直接貫穿了管路和托架，這種情況在施工過程中是不允許的。

圖3為專業(yè)建模干涉細(xì)節(jié)圖問題2（圖中橢圓形框處）：通風(fēng)所建的支撐件與管路有干涉，貫穿管路；通風(fēng)所建的支撐件與電氣所建的電纜托架支撐件靠的太近，沒有滿足間距不小于50 mm的要求，現(xiàn)場實(shí)際施工過程中根本無法進(jìn)行焊接與打磨。

圖2 專業(yè)建模干涉細(xì)節(jié)圖問題1

圖3 專業(yè)建模干涉細(xì)節(jié)圖問題2

2 生活居住區(qū)支撐件整體安裝方案設(shè)計(jì)

2.1 STARTER生根件的設(shè)計(jì)

在FPSO生活樓項(xiàng)目中，將管路布置圖、通風(fēng)布置圖及電氣托架布置圖匯總成綜合布置圖，而后進(jìn)行生根件布置。同一區(qū)域的管路、通風(fēng)、電氣 3個(gè)專業(yè)只需出1份生根件布置圖紙即可。按照綜合布置圖，根據(jù)每個(gè)專業(yè)支撐件固定的要求，設(shè)計(jì)人員在模型中進(jìn)行STARTER生根件建模布置，模型完成后繪制STARTER生根件布置圖。將STARTER按圖紙要求焊接在船體結(jié)構(gòu)上，通過研究FPSO生活樓項(xiàng)目的情況，建議在X軸方向間隔900 mm，Y軸方向?yàn)槔呶婚g距，盡可能將生根件焊接在球扁鋼上，如需將生根件焊接在甲板上則需使用帶腹板生根件，典型的STARTER生根件圖紙如圖4所示。

圖4 典型STARTER生根件圖（單位：mm）

作為新型的設(shè)計(jì)方式，STARER生根件典型設(shè)計(jì)型式如圖5所示[3]。

圖5 STARTER生根件典型示意圖（單位：mm）

針對FPSO生活樓居住區(qū)情況，模型中STARTER命名規(guī)則如下：

1）WB-G(H=XX) 55 mm×55 mm×6 mm WELDING BRACKET, HOT DIPPEN GALVANIZED STEEL；碳鋼材質(zhì)用于室內(nèi)。

2）WB-S(H=XX) 55 mm×55 mm×6 mm WELDING BRACKET, STAINLESS STEEL 316；不銹鋼材質(zhì)用于室外。

經(jīng)過對FPSO生活樓項(xiàng)目的分析和研究，在設(shè)計(jì)過程中共設(shè)計(jì) STARTER生根件 4種類型：WB-G(H=225 mm)；WB-S (H=225 mm)；WB-G(H=200 mm)；WB-S (H=200 mm)。

WB-G(H=200 mm)；WB-S (H=200 mm)的生根件搭焊在球扁鋼側(cè)面。

WB-G(H=225 mm)；WB-S (H=225 mm)帶腹板的生根件用于直接焊接在甲板或艙壁上。

2.2 組合支架搭接建模設(shè)計(jì)

在FPSO項(xiàng)目中根據(jù)生活樓層管道、電氣托架、風(fēng)管綜合布置圖，按照STARTER生根件布置圖，并參照實(shí)際的模型情況，考慮3個(gè)專業(yè)模型情況及要求，按生根件布置及組合支架的搭設(shè)原則進(jìn)行支撐件的搭接。組合支架搭接布置圖詳見圖6。

圖6 組合支架搭接布置圖

組合支架的搭接模型可以從傳統(tǒng)的3個(gè)人建模出圖變?yōu)?個(gè)人建模出圖，節(jié)省了人力和時(shí)間；1個(gè)人建模出圖，能夠避免3個(gè)專業(yè)之間的模型干涉問題，而且對模型熟悉了解，現(xiàn)場配合及修改都會(huì)很及時(shí)；如果各個(gè)專業(yè)后續(xù)有修改或者新增，只要有STARTER，可通過搭接的方式進(jìn)行支撐件固定，而不需要現(xiàn)場工人實(shí)施火工。組合支架的搭設(shè)細(xì)節(jié)示意圖詳見圖7。

2.3 組合支撐件型材選擇及搭接原則

2.3.1 組合支架所使用的型材規(guī)格

型材規(guī)格分別為圖 8所示的 3種，型號(hào)分別為：1）CH100-1：100×2.5支撐件，熱鍍鋅碳鋼或不銹鋼 SS316L；2）CH50-2：L50×50×2 支撐件，熱鍍鋅碳鋼或不銹鋼SS316L；3）CH50-2T：L50×50×5沖孔角鋼支撐件，熱鍍鋅碳鋼或不銹鋼SS316L。

圖8 組合支架使用的型材簡圖

2.3.2 支架的連接。

連接件為“L”型直角片，表面經(jīng)熱鍍鋅處理，規(guī)格50 mm×50 mm×5 mm。連接支架的緊固件為M10鍍鋅鎳螺栓及帶法蘭邊鍍鋅鎳自鎖螺母，螺絲螺母的性能等級(jí)為 8.8級(jí)。螺栓的上緊力矩為49 N·m（相當(dāng)于一個(gè)成年人用梅花扳使用上半身的全力進(jìn)行擰緊），詳見圖9。

圖9 支架的連接簡圖

2.3.3 組合支架的搭接原則

組合支架搭設(shè)時(shí)必須參照技術(shù)中心正式發(fā)放的有效生活樓層管道、電氣托架、風(fēng)管綜合布置圖進(jìn)行。除主通道由技術(shù)中心提供組合支架搭設(shè)圖外，其余部位的組合支架均由現(xiàn)場負(fù)責(zé)人或帶班人員根據(jù)綜合布置圖全面考慮，并按以下原則安排施工人員進(jìn)行搭設(shè)：各專業(yè)之間的支架能合不分的原則；支架搭設(shè)必須兼顧到其他專業(yè)的支架，根據(jù)現(xiàn)場預(yù)裝的STARTER位置，根據(jù)其他專業(yè)的組件在該區(qū)域的最低位置來確定垂直立柱的長度，以及該區(qū)域需要搭設(shè)支架的基本形式；穩(wěn)固可靠的原則；按允許的支架形式（見圖10）搭接牢固的支架。

安裝過程中，需滿足各專業(yè)支架最小安裝間距要求的原則：電纜支架、管子支架、風(fēng)管支架的最小間距都必須符合工藝文件要求；特殊情況下不能滿足要求的，需記錄并要求技術(shù)人員確認(rèn)是否采取補(bǔ)救措施。材料節(jié)約的原則為：用最少的材料搭配出符合要求的最穩(wěn)固的支架，且占用空間最小的原則。

2.3.4 支架組裝要求

安裝于支架STARTER內(nèi)口型材連接部位所用的螺栓數(shù)量為4個(gè)（見圖11），除特殊的安裝形式外，不允許擅自減少連接螺栓數(shù)量。

所有連接支架的螺栓必須采用該工程采購的圓頭方頸螺栓和法蘭面六角自鎖螺母的組合，不允許使用其他形式螺栓替代。所有連接點(diǎn)不允許使用單個(gè)螺栓進(jìn)行固定，只有一個(gè)連接螺栓的部位需要加裝直角連接片進(jìn)行加固（見圖 12）。直角連接片的安裝位置首選立桿的垂直位置，當(dāng)垂直方向沒有空間加裝直角片時(shí)，允許裝在水平位置。型材與支撐件連接時(shí)至少有一面貼合，不允許出現(xiàn)明顯可見縫隙或型材明顯傾斜的狀況，傾斜度不得超出±3°（見圖13）。

圖10 支架形式

圖11 型材連接部位

圖12 支架搭接點(diǎn)裝直角片

圖13 支架安裝垂直度要求

垂直方向安裝的螺栓螺母全部向上，水平方向安裝的螺栓應(yīng)從垂直型材一側(cè)向水平型材一側(cè)穿過后緊固。其他部位的螺栓安裝時(shí)，螺母應(yīng)當(dāng)與同一型材上其他部位的螺母在同一側(cè)，不允許出現(xiàn)部分螺絲向內(nèi)、部分螺絲向外的情況。支架的水平度誤差不大于(H±3) mm/m。必須確保支架橫梁與垂直型材的搭接面貼合，且保證超出量盡量小，搭邊不足量不允許大于5 mm，且伸出橫梁外的無效長度不大于50 mm。

2.4 支撐件整體安裝方案工藝在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的優(yōu)缺點(diǎn)

支撐件整體安裝方案工藝在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)如下：1）從設(shè)計(jì)的角度節(jié)約了大量的設(shè)計(jì)人力和設(shè)計(jì)工時(shí)；2）節(jié)約公司材料，減少耗材；3）節(jié)約公司能源，減少污染物排放量；4）專業(yè)人員設(shè)計(jì)跟蹤，現(xiàn)場配合速度快，反應(yīng)及時(shí)；5）施工區(qū)域干凈整潔，一目了然。

支撐件整體安裝方案工藝在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的缺點(diǎn)如下：1）適用范圍有一定的局限性，建議生活區(qū)使用；2）STARTER生根件材料存在一定程度的浪費(fèi),建議不需要處刪除；3）支撐件安裝會(huì)占用一定的空間；4）對現(xiàn)場施工要求較高,需開展培訓(xùn)。

3 結(jié)束語

由于海工產(chǎn)品的設(shè)計(jì)復(fù)雜、難度高，設(shè)計(jì)方案會(huì)做很多的修改與優(yōu)化，在工期緊、任務(wù)重的設(shè)計(jì)及施工過程中，通過FPSO生活樓項(xiàng)目支撐件整體安裝方案的應(yīng)用，能夠節(jié)約大量的設(shè)計(jì)人力和設(shè)計(jì)工時(shí)，節(jié)約公司材料，減少耗材，能為公司降本增效，在往后的海工產(chǎn)品設(shè)計(jì)中將有巨大的應(yīng)用潛力。