深水半潛式平臺舷外錨機操維平臺建造及錨機安裝工藝研究

汪春標(biāo)

(海洋石油工程(青島)有限公司，青島 266500)

0 引 言

陵水17-2深水半潛式平臺是我國獨立自主開發(fā)建造的大型深海油氣田，面對南海海域極端惡劣環(huán)境，為了保證平臺供氣需要，平臺有近乎苛刻的30年不回塢的使用要求[1-2]。陵水17-2深水半潛式平臺采用鏈?zhǔn)藉^機系統(tǒng)用于固定平臺，該錨機系統(tǒng)包括錨機、制鏈器、錨鏈、錨鏈筒結(jié)構(gòu)[3-4]。錨機位于半潛式平臺頂部甲板59 m外伸懸臂的錨機操維平臺上，在錨機和錨機操維平臺之間有高精度機加工的錨機底座以保證錨機安裝精度滿足要求。錨機操維平臺建造安裝精度為錨機底座安裝提供了基礎(chǔ)，錨機底座安裝采用環(huán)氧樹脂灌漿的方式保證了錨機底座有穩(wěn)固的設(shè)備基礎(chǔ)。陵水17-2項目錨機操維平臺建造及錨機安裝作為典型安裝案例，為其他類似半潛平臺提供了一種可借鑒的錨機操維平臺建造及錨機安裝的新工藝。

1 錨機操維平臺建造方法

傳統(tǒng)錨機操維平臺建造安裝，上下兩層甲板片分別單獨建造，下一層甲板片預(yù)制完工后安裝本層立柱拉筋，再安裝上一層甲板片。該方法存在分片數(shù)量多，高空吊裝多，高空組對焊接作業(yè)量，同時在平臺主甲板層高空組裝大量柔性單片會產(chǎn)生較多焊接變形，不僅總裝工作量增加，也對錨機操維平臺的尺寸控制有較大影響。

錨機操維平臺應(yīng)合理分段劃分，保證錨機安裝精度。錨機操維平臺建造精度滿足GB/T 34000—2016《中國造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[5]。以西北錨機操維平臺建造方法為例，將錨機操維平臺劃分為3個分段，上下兩層作為整體進(jìn)行分段建造。對于相鄰分段涉及單根斜拉筋作為散裝結(jié)構(gòu)處理(見圖1)。對于錨機操維平臺上的舾裝件，如格柵、欄桿、管線等結(jié)構(gòu)，應(yīng)在操維平臺分段吊裝之前安裝完畢，對于頂層的舾裝件，需要考慮錨機就位時的吊裝干涉，對模型校核時存在干涉的結(jié)構(gòu)物應(yīng)作為散件后續(xù)安裝。

圖1 西北錨機操維平臺分段劃分圖Fig.1 Sectional division of northwest windlass maintenance platform

錨機操維平臺分段吊裝順序應(yīng)以中間錨機底座所在分段為第一分段，高空組對尺寸報檢合格后進(jìn)行局部焊接固定。然后吊裝兩側(cè)操維平臺分段，如圖2所示，在實際操維平臺分段安裝過程中，由于平臺分段結(jié)構(gòu)組對偏差和焊接變形等影響，平臺分段會存在一定精度偏差，對于出現(xiàn)部分分段尺寸偏差位置，進(jìn)行局部開刀尺寸調(diào)整，錨機操維平臺甲板面水平度滿足DNV GL-OS-C401的要求，基面水平度不大于±5 mm[6]。

圖2 錨機操作平臺尺寸控制圖Fig.2 Dimension control diagram of windlass operation platform

2 錨機底座安裝及調(diào)平方法

2.1 錨機底座設(shè)計

如圖3所示，錨機底座數(shù)量共計16個，每4組位于一個錨機操維平臺上。錨機底座屬于框架式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部存在密閉空間，為了滿足筋板焊接要求，需要在距離底座檢修孔單邊250 mm處開設(shè)工藝孔，并計劃在內(nèi)部筋板焊接完成后錨機底座頂面板機加工前，采取單面焊雙面成形進(jìn)行封堵。

圖3 西北錨機底座示意圖Fig.3 Schematic diagram of northwest windlass base

2.2 錨機底座安裝調(diào)平方法

錨機底座需在錨機操維平臺全部焊接完成后準(zhǔn)備安裝，錨機底座所處位置的操維平臺上表面應(yīng)在底座就位前打磨光順，吊裝錨機底座至平臺設(shè)計位置并組對報檢。錨機操維平臺的建造水平度要求為10 mm，錨機底座安裝后，通常會在底座和操維平臺之間形成一定高差的間隙。

傳統(tǒng)錨機底座調(diào)平方法，從上述錨機底座結(jié)構(gòu)形式分析上可知，錨機底座頂部是由精密機加工設(shè)備完成。錨機底座安裝質(zhì)量不僅在于頂部安裝面光滑度，還在于錨機具有足夠的耐用性。錨機底座與錨機操維平臺甲板面之間的接觸固化方法顯得更加重要。傳統(tǒng)錨機底座調(diào)平方法是使用預(yù)裁的1～5 mm薄鋼板填充在錨機操維平臺和錨地底座之間，但由于該方法在錨機長期服役中容易產(chǎn)生疲勞效應(yīng)，會造成錨機底座下沉進(jìn)而影響錨機使用壽命。

本文采取環(huán)氧樹脂灌漿方式進(jìn)行錨機底座調(diào)平[7]，進(jìn)而介紹了錨機底座頂面機加工方法和配鉆方法，相比傳統(tǒng)錨機底座調(diào)平方法，本文的錨機底座安裝方法能夠增加底座和操維平臺粘接強度，延長錨機底座的使用壽命，進(jìn)而增加錨機設(shè)備的耐用性。

錨機底座環(huán)氧樹脂灌漿調(diào)平操作步驟如下：

(1) 對底座與操維平臺間隙進(jìn)行吹掃清洗，以確保待注漿區(qū)域無雜質(zhì)、無異物。

(2) 嚴(yán)格按照廠家提供的環(huán)氧樹脂配比說明，并在專業(yè)人員指導(dǎo)下進(jìn)行攪拌。

(3) 嚴(yán)格按照廠家提供的底座樹脂灌漿操作方案對不同工況進(jìn)行模板搭設(shè)。

(4) 在模板指定位置預(yù)留可供灌漿的小孔，注射已經(jīng)完成配比的環(huán)氧膠。

(5) 應(yīng)嚴(yán)格參照使用說明書對環(huán)氧樹脂進(jìn)行固化，維持固化溫度。

(6) 拆模，注膠完成48小時后固化有效后，方可進(jìn)行拆模作業(yè)。

(7) 補膠，拆模后對作業(yè)位置進(jìn)行打磨，如有遺漏處可使用專用工具進(jìn)行二次注膠，檢驗合格后，收集材料工機具，清潔施工。

(8) 檢測，對于環(huán)氧樹脂灌漿方式，應(yīng)注重過程檢查，重點包括混合比、攪拌效果、模板安裝、樹脂灌漿情況、密封效果、固化溫度和時間、施工清潔，并由獨立的第三方檢測機構(gòu)出具檢測報告[8]。

2.3 錨機底座上面板機加工

機加工要求： 錨機底座上表面鋼板板厚設(shè)計為50 mm，對4組錨地底座上表面進(jìn)行統(tǒng)一平面度精度管理，要求上表面厚度在機加工后滿足整體1 mm加工要求，同時要保證上表面厚度不得小于40 mm。

機加工方法： 上文提到錨機底座各有一處工藝孔，在加工前應(yīng)先將工藝孔進(jìn)行封堵，并將焊腳余高打磨光順。錨機底座上表面具備加工條件后，先進(jìn)行統(tǒng)一尺寸測量，以便記錄鋼板需銑平厚度。機加工作業(yè)時，采用銑刀機對錨機底座上臺面進(jìn)行銑平，為了加快進(jìn)度，可同時使用2臺銑刀機，以交錯施工方式進(jìn)行機加工。4個底座臺面加工完成，再次組織統(tǒng)一測量上表面水平度并局部補刀，保證最終臺面平整度達(dá)到1 mm。

2.4 錨機底座螺栓孔配鉆

每個錨機底座共有12個螺栓孔，如圖4所示，設(shè)備基座的螺栓孔應(yīng)根據(jù)設(shè)備安裝圖和廠家提供的安裝模板在機加工完成后現(xiàn)場配鉆。鉆孔時機現(xiàn)場在保證位置準(zhǔn)確的前提下，可以根據(jù)實際條件適當(dāng)調(diào)整。安裝螺栓應(yīng)為M48 8.8級熱鍍鋅，安裝時需涂抹MOLYKOTE 1000道康寧防卡劑，擰緊力矩不小于4 100 N·m。

圖4 螺栓孔鉆孔模板Fig.4 Template for drilling of bolt holes

3 錨機安裝方法

傳統(tǒng)錨機安裝方法屬于直接吊裝方法，即直接吊裝錨機設(shè)備固有吊耳進(jìn)行高空就位安裝，再通過吊繩或者千斤頂調(diào)整精就位。本文介紹了一種新的錨機安裝方法，即兩次錨機安裝，通過一次錨機姿態(tài)調(diào)整，先調(diào)平錨機下平面，然后通過錨機頂絲調(diào)節(jié)方法，搭配使用止推墊和楔塊等工具完成錨機二次精準(zhǔn)就位，優(yōu)點是節(jié)省錨機在高空調(diào)整姿態(tài)時間，錨機安裝就位精度更高。

錨機設(shè)備由外運至建造場地后，在錨機安裝前，錨機設(shè)備和框架是由螺栓連接的，將螺栓擰掉，解除錨機與錨機框架連接。如圖5所示，根據(jù)錨機框架結(jié)構(gòu)形式，配備臨時索具，將錨機固定到一個具有承載錨機設(shè)備強度的板凳結(jié)構(gòu)上，以此來調(diào)整錨機主體水平狀態(tài)，以備后期錨機安裝時保證錨機下平面與錨機基座上平面精準(zhǔn)對位。

圖5 錨機臨時放置圖Fig.5 Temporary placement of windlass

錨機重量約為20 t，為了保證錨機安裝時的靈活度，應(yīng)采取兩臺吊機合吊的方式進(jìn)行錨機安裝。吊索具配置推薦使用2組撐桿，配備8根鋼絲繩，使用錨機設(shè)備自身吊耳。注意鋼絲繩長度應(yīng)不小于10 m，避免發(fā)生鋼絲繩碰撞結(jié)構(gòu)物情況發(fā)生。錨機設(shè)備安裝步驟如下：

(1) 錨機安裝前，首先應(yīng)再次檢查確認(rèn)錨機底座上表面機加工精度滿足平面度1 mm，以及基座上面板水平度3 mm/m，在廠家的指導(dǎo)下對錨機底座上表面進(jìn)行防腐處理。

(2) 根據(jù)錨機安裝圖對錨機底座進(jìn)行劃線，標(biāo)記基準(zhǔn)線和結(jié)構(gòu)對位線，將螺栓孔鉆孔模板吊裝到錨機底座上，對錨機底座進(jìn)行現(xiàn)場鉆孔處理。

(3) 根據(jù)錨機吊裝方案，起吊錨機到擬就位位置上方，將錨機緩慢下放進(jìn)行初次就位，通過事先準(zhǔn)備好的頂絲板和頂絲以及導(dǎo)向馬板等調(diào)節(jié)裝置，調(diào)整錨機公共基座外邊緣，逐步靠近基座對位線。

(4) 如圖6所示，采用錨機頂絲調(diào)節(jié)方法，可以對稱布置幾組頂絲調(diào)節(jié)裝置。該裝置原理簡單，由墊板和螺栓組成，使用方法為在錨機基座外200 mm左右焊接一個頂絲調(diào)節(jié)墊板，在與錨機公共基座底板中心線齊平的位置給頂絲調(diào)節(jié)墊板開始一個螺栓孔，插入一個頂絲調(diào)節(jié)螺栓頂住錨機公共基座微調(diào)以保證錨機精準(zhǔn)定位。

圖6 錨機頂絲結(jié)構(gòu)Fig.6 Screw structure at the top of windlass

(5) 止推墊安裝，止推墊通常安裝在待止動的錨機設(shè)備底座側(cè)面，止推墊與錨機底座機已經(jīng)加工40 mm厚的上面板高度相同。如圖7所示，根據(jù)錨機安裝圖，每個錨機底座上設(shè)置有6組止推墊。止推墊的安裝時間應(yīng)在錨機底座安裝完成后進(jìn)行定位焊接固定，以免后期焊接余熱對錨機設(shè)備電氣系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

圖7 止推墊布置圖Fig.7 Layout of pad

(6) 楔塊安裝，楔塊與止推墊配合使用，通常是在錨機設(shè)備安裝完成后，需要現(xiàn)場測量錨機設(shè)備公共基座與止推墊間隙，并現(xiàn)場加工楔塊。楔塊留有約5 mm加工余量可現(xiàn)場根據(jù)測量值進(jìn)行加工。使用超薄的塞尺進(jìn)行檢測楔塊和止推墊之間聯(lián)動間隙，塞尺最大可深入10 mm。當(dāng)楔塊與止推墊之間接觸面積大于60%時，可判定滿足使用要求。安裝合格后，將止推墊與錨機底座滿焊固定，楔塊與止推墊間需要間斷焊定位，以防止出現(xiàn)錯位[9]。

(7) 重復(fù)以上錨機安裝步驟，完成其他15個錨機設(shè)備精準(zhǔn)定位安裝以及止推墊的固定。

(8) 檢驗，錨機軸系與錨機底座應(yīng)保持水平，錨機設(shè)備中心線應(yīng)與錨機底座中心線對齊，左右間距應(yīng)相等。錨機安裝后應(yīng)測試錨機聯(lián)軸器操作是否靈活，所有錨機設(shè)備與錨機底座螺栓力矩滿足安裝技術(shù)要求。

4 結(jié) 語

首先，本文針對錨機操維平臺建造及尺寸控制進(jìn)行了分析研究，可通過優(yōu)化柔性錨機操維平臺分片，二層整體成片而非傳統(tǒng)的一層片再裝立柱拉筋再裝二層片的方法，減少了高空焊接變形，為錨機安裝打下了較好尺寸控制的平臺基礎(chǔ)。

其次，本文對錨機底座設(shè)計形式進(jìn)行了深入分析研究，從錨機底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計形式，機加工特點展開研究，相比傳統(tǒng)設(shè)備底座簡單的填充鋼墊片的形式，創(chuàng)新性地使用了環(huán)氧樹脂灌漿的基座調(diào)平方法，同時對錨機底座加工和精度要求以及螺栓開孔要求進(jìn)行了規(guī)范，對于提高錨機底座加工精度起到了關(guān)鍵作用。

最后，本文進(jìn)一步對鏈?zhǔn)藉^機設(shè)備框架設(shè)計和吊裝方法進(jìn)行分析研究，對于錨機機安裝過程中的頂絲調(diào)節(jié)方法以及錨機止推墊和楔塊安裝，錨機安裝檢驗方法進(jìn)行了詳細(xì)描述。通過上述一整套錨機安裝精度控制方法，在半潛式平臺建造期間有效保證了錨機高質(zhì)量安裝，也為類似海洋石油平臺設(shè)備類安裝工藝提供了建造安裝標(biāo)準(zhǔn)參照。