海洋平臺建造精度控制技術(shù)研究

羊字軍，趙子坤，吳強

（海洋石油工程（青島）有限公司，山東 青島 266520）

在目前海洋石油平臺建造過程中，各個環(huán)節(jié)的公差會在總裝階段累積，并集中反應(yīng)出來，經(jīng)常出現(xiàn)層間立柱垂直度和就位位置不能同時滿足規(guī)范或規(guī)格書要求的情況，嚴重影響工程項目的進度和最終驗收。現(xiàn)階段如果全面提高各環(huán)節(jié)公差要求將會嚴重影響生產(chǎn)效率，本文在不影響生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上，綜合分析偏差產(chǎn)生的主要原因，采取合適的措施主動控制各環(huán)節(jié)公差走向，避免公差積累導致超差，最終保證了海洋平臺的建造精度。

1 建造偏差原因分析

通過分析以前同類項目，以及各項目在劃線、預(yù)制、總裝等各階段的檢驗報告，影響海洋平臺建造偏差的原因主要有如下幾個方面。

1.1 公差積累

由于公司車間機械設(shè)備和吊裝運輸設(shè)備的限制，海洋平臺各層會分成若干甲板片，各甲板片在車間預(yù)制完成后，再運至總裝場地進行總裝。各甲板片預(yù)制完成時的公差是滿足要求的，但各甲板片的公差正負不一，若相鄰兩個甲板片同是正公差或者同是負公差，到總裝時就會由于公差積累而造成公差不滿足要求。

1.2 溫度對測量精度的影響

由于海洋平臺建造周期較長，一般需1 年左右，溫度對海洋平臺建造精度的影響是明顯的。鋼結(jié)構(gòu)的線脹系數(shù)為1.2×10-5m/m℃。一般海洋平臺建造都要經(jīng)歷夏季到冬季的溫度變化，青島地區(qū)冬夏季溫差可達到40℃。如果海洋平臺尺寸60m，則熱脹冷縮的理論值達到28.8mm。依據(jù)現(xiàn)海洋平臺鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范，在冬季檢驗合格的甲板片，在夏季總裝時就會變成不合格產(chǎn)品，從而影響總裝精度。因此，海洋平臺建造精度控制應(yīng)當考慮測量時的溫度。

1.3 總裝定位原因

總裝定位時，對于帶四根主立柱的甲板片，定位時以立柱為準，保證立柱對接滿足規(guī)范要求；對于外弦片，即不帶主立柱或帶2 個外弦小立柱的片，以保證對角線和跨距為準。此種定位方法，對于中心片來說，一般不會對精度控制產(chǎn)生太大影響，但是可能會造成各層甲板片公差積累。對于外弦片影響較大，由于納入檢測的點較少，會造成上下兩層對應(yīng)節(jié)點偏差較大，嚴重影響立柱安裝。

2 精度控制措施

針對分析的主要原因，我們主要采取了如下措施控制海洋平臺建造精度。

2.1 公差控制措施

2.1.1 統(tǒng)一余量設(shè)置標準

以前的項目由于建設(shè)工期緊張，各甲板片在不同車間同時預(yù)制，各車間技術(shù)人員會根據(jù)自己的經(jīng)驗設(shè)置余量，雖然最終各甲板片尺寸都滿足規(guī)范的要求，但公差卻參差不齊，上下兩層對應(yīng)位置公差累積，從而不滿足規(guī)范要求。因此，必須制定統(tǒng)一的余量設(shè)置標準，一個場地一個標準。如夏季組合梁余量設(shè)置要求如下：（1）帶甲板板且組合梁腹板采用坡口焊形式，每一跨距增加6mm 的余量。（2）帶甲板板且組合梁腹板采用填角焊形式，每一跨距增加4mm 的余量。（3）無甲板板且組合梁腹板采用坡口焊形式，每一跨距增加4mm 的余量。（4）無甲板板且組合梁腹板采用填角焊形式，每一跨距增加2mm 的余量。

2.1.2 余量設(shè)置考慮季節(jié)變化

冬季預(yù)制完成的甲板片，公差確保為負公差，而夏季預(yù)制的甲板片確保為正公差，防止總裝時公差累計，影響精度控制。

2.1.3 制定焊接程序手冊

公司頒發(fā)焊接程序手冊，各個項目嚴格按照焊接程序文件施工，保證焊接施工滿足焊接程序手冊。各項目采取定期檢查和不定期檢查相結(jié)合，保證各車間嚴格按照焊接程序手冊施焊，尤其保證焊接電流滿足焊接程序要求。

2.2 測量措施

由于測量措施對甲板片尺寸精度控制影響較大，因此，在甲板片測量時，必須采取合適的測量措施。

2.2.1 測量時間選擇

甲板片預(yù)制階段數(shù)據(jù)的測量時間，考慮到溫度的影響，夏季應(yīng)當在早晨8 點以前測量，冬季應(yīng)當在中午時間測量，地點盡量選擇在車間測量。

2.2.2 測量溫度控制

甲板片預(yù)制階段數(shù)據(jù)的測量溫度，應(yīng)當考慮地區(qū)差異，選擇合適的溫度區(qū)間，青島地區(qū)可控制在10 ～20℃。

2.3 總裝定位控制

2.3.1 基準點

在場地地面繪制基本軸線控制網(wǎng)，并在遠離軸線控制網(wǎng)的地方選A 和B 兩個點做為基準點，以這兩個點控制各層分片的總裝定位，并計算各層分片的建造公差，具體見圖1。

圖1 基本軸線控制網(wǎng)

2.3.2 公差檢測

海洋平臺總裝時，各層分片的總裝公差必須滿足規(guī)范的要求，公差控制應(yīng)當圍繞規(guī)范要求重點檢測，還要根據(jù)實際情況檢測特殊節(jié)點位置的公差，重點檢測位置如下（圖2）：（1）軸線位置公差。如組合梁位置公差，外弦組合梁或成品梁公差等。（2）主立柱位置公差。包括立柱中心定位偏差，立柱垂直度偏差，立柱直線度偏差等。（3）層間立柱位置公差，包括層間立柱中心定位偏差，立柱垂直度偏差，立柱直線度偏差。（4）甲板片標高公差，以及甲板片尺寸偏差。（5）相鄰立柱對角線偏差。（6）相鄰軸線間距偏差。

圖2 總裝定位控制圖

2.3.3 公差調(diào)整方法

依據(jù)基準點計算公差控制點的公差，通過結(jié)算程序計算出分片的最優(yōu)位置，從而使各檢測位置的公差在滿足規(guī)范要求的基礎(chǔ)上達到最優(yōu)。對于公差不能滿足規(guī)范要求的位置，可根據(jù)實際情況采取如下措施修正：（1）層間立柱頂端中心點位置公差不符合要求，可以通過調(diào)整立柱的垂直度進行調(diào)節(jié)。立柱垂直度偏差為3/1000，立柱中心點公差為10mm。（2）甲板片軸線定位公差不符合要求，可以通過調(diào)整現(xiàn)場口焊接間隙調(diào)節(jié)。（3）成品型鋼定位公差不符合要求，可以通過換梁或者換梁頭調(diào)節(jié)。（4）主立柱對接錯皮公差不符合要求，可按照規(guī)范要求調(diào)節(jié)。

3 結(jié)語

海洋平臺精度控制技術(shù)涉及很多階段，如下料、切割、焊接、測量等階段，必須嚴格控制各個階段，并制定合適的措施，才能保證海洋平臺最終的建造精度符合規(guī)范要求。本文僅依據(jù)公司實際情況，針對偏差主要原因制定了相應(yīng)的精度控制技術(shù)措施。本文的研究成果，成功應(yīng)用在我公司新建海洋平臺項目，杜絕了以往項目由于精度不滿足要求，需二次返修浪費工時，耽誤工期的情況。海洋平臺建造精度的提高，減少了返修工時和費用，縮短了項目工期，降低了項目的總成本，提高了公司的競爭力，并獲得了業(yè)主的好評。