FPSO總段異地總組工藝

王曉剛，何映潼，鐘浩東

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

Fast4ward FPSO由SBM集團(tuán)獨(dú)創(chuàng)，其基礎(chǔ)方案是一艘儲(chǔ)油能力達(dá)200萬(wàn)bbl原油的海上生產(chǎn)、儲(chǔ)存平臺(tái)，是當(dāng)今世界最大噸位、最大儲(chǔ)油量的新型海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置。該船滿足廣泛海洋環(huán)境條件，適用于全球各個(gè)海域的油氣開(kāi)發(fā)作業(yè)。

該船型為單底雙殼船體，強(qiáng)框架的形狀不規(guī)則，線型較大，含有海水提升管，IGG模塊，模塊支撐等特殊結(jié)構(gòu)，建造難度較大[1]。首制船已按節(jié)點(diǎn)完成合同規(guī)定的船體、舾裝等工作，并進(jìn)行了試航。目前停泊在碼頭進(jìn)行最后的修改。由于公司的產(chǎn)品線增加豪華郵輪等眾多船型，生產(chǎn)節(jié)奏較快，對(duì)FPSO的建造資源產(chǎn)生很大的影響。公司用于總段總組場(chǎng)地將大幅減少,該船的建造對(duì)總組場(chǎng)地的需求將更為急迫,為此必須通過(guò)工藝創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)總組場(chǎng)地資源平衡，實(shí)施廠內(nèi)異地總組就是解決此難點(diǎn)的有效工藝方法之一。

區(qū)別于常規(guī)總組需要在船塢平臺(tái)且按船體方向布置胎位，總段異地總組即：總段在非船塢平臺(tái)總組(含內(nèi)外協(xié)建造和本司其他平臺(tái)總組)[2]，可以用于總組的區(qū)域更廣，完工后利用特定運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)至船塢平臺(tái)，進(jìn)而吊裝下塢搭載。

1 總段異地總組的必要性

1.1 突破日益緊張的總組場(chǎng)地限制

為了能夠快速搭載，船體分段必須按照分段總段劃分圖，事先總組完成后搭載下塢。本船型型寬60 m、型深32.8 m，典型貨艙底部、舷側(cè)總段劃分見(jiàn)圖1。

圖1 總段劃分典型橫剖面

策劃規(guī)定底部總段以外底板為基面正態(tài)總組，舷側(cè)總段以外板為基面?zhèn)葢B(tài)總組。 按常規(guī)平臺(tái)總組，底部總段全寬為60 m，舷側(cè)總段總組時(shí)投影寬度約27 m。貨艙船長(zhǎng)共272.89 m，底部總段總組面積為60×272.89=16 373.4 m2，舷側(cè)總段總組面積為27×272.89×2=14 736.06 m2，貨艙總組場(chǎng)地面積為31 109.46 m2。

正常情況下，船塢3號(hào)平臺(tái)可用于總組的面積約為11 780 m2，4號(hào)平臺(tái)可用于總組的面積約為26 115 m2，基本滿足民品和海工船舶總組場(chǎng)地流轉(zhuǎn)。但是因豪華郵輪建造需要，公司二號(hào)船塢需要擴(kuò)建，將原3#船塢平臺(tái)挖掉，因施工需要，4#船塢平臺(tái)被占用約200 m長(zhǎng)的場(chǎng)地，所以3、4號(hào)平臺(tái)的總組場(chǎng)地縮減了約1.8萬(wàn) m2，后續(xù)船建造時(shí)總組場(chǎng)地缺口約40%。

1.2 能滿足船塢連續(xù)搭載需求，保證船塢周期

總段異地總組好后運(yùn)回本部，不僅能減輕加工、組立、涂裝等生產(chǎn)部門(mén)的工作負(fù)荷，而且可以直接搭載，從而實(shí)現(xiàn)快速搭載。異地總組可確保工序前移的有效實(shí)施，能大大降低塢內(nèi)工作負(fù)荷，提升了搭載效率從而確保實(shí)現(xiàn)船塢周期。

本船型(FPSO)首制船船塢周期約199 d，總組場(chǎng)地為3.8萬(wàn)m2，第二條船建造的船塢周期要求為167 d，而總組場(chǎng)地為1.8萬(wàn)m2。如此塢期縮短32 d，總組場(chǎng)地減少40%，若不實(shí)行異地總組，第二條船的塢期必然難以完成。

2 異地總組難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

異地總組與常規(guī)總組在場(chǎng)地要求、胎位布置等方面有著明顯差異，見(jiàn)表1。

表1 常規(guī)/異地總組要素差異

無(wú)論分段建造基面與總組基面是否一致，常規(guī)總組均需要用龍門(mén)吊將分段吊運(yùn)至胎架上，定位裝配后方可脫鉤，這導(dǎo)致船塢龍門(mén)吊被較長(zhǎng)時(shí)間占用。而異地總組突破了這一限制，若分段建造基面與總組基面一致，則可通過(guò)運(yùn)輸設(shè)備直接運(yùn)至胎架上，再通過(guò)拉泵等工裝實(shí)現(xiàn)定位，對(duì)起吊設(shè)備的需求相對(duì)較小。

異地總組最大難點(diǎn)在于總段脫胎時(shí)，無(wú)大型起吊設(shè)備可用。為了克服這一難點(diǎn)，考慮采用大型運(yùn)輸設(shè)備頂升總段脫胎并運(yùn)輸。為保證大型運(yùn)輸設(shè)備駛?cè)?，?duì)胎架間距等有要求，這需要精細(xì)編制總組工藝設(shè)計(jì)流程。

3 異地總組工藝設(shè)計(jì)

3.1 確定可異地總組的總段

根據(jù)運(yùn)輸設(shè)備的能力、尺寸限制等因素，確定能異地總組的總段。①總段的總重量不能超過(guò)運(yùn)輸設(shè)備的額定載荷;②總段(專用門(mén)架上總組的除外)總組基面的投影長(zhǎng)或?qū)挷荒苄∮谶\(yùn)輸設(shè)備的寬度；③總段總組高度(包含工裝擱墩)不能超過(guò)涂裝車間門(mén)的高度。

本船型同時(shí)滿足上述條件的主要是貨艙底部和舷側(cè)總段。這類總段最大重量約670 t，船長(zhǎng)方向長(zhǎng)度大于12 m，總組胎架擱墩間距大于10 m，滿足最大運(yùn)輸設(shè)備1 000 t平板車駛?cè)胍?。另外，機(jī)艙底層總段10A、12A和13A也能進(jìn)行異地總組，正態(tài)總組基面為外底板，總段寬度滿足1 000 t平板車駛?cè)胍?，總段重量小?80 t，總段高度小于11 m能夠整體進(jìn)涂。甲板總段56R、56S內(nèi)協(xié)臨港建造，在200 t門(mén)架上總組，利用1 000 t平板車運(yùn)輸、進(jìn)涂，完工后駁運(yùn)回本司。

3.2 專用工裝準(zhǔn)備和選定運(yùn)輸設(shè)備

結(jié)合總段情況，劃分專用場(chǎng)地并選定運(yùn)輸設(shè)備。除了使用常規(guī)的穩(wěn)向架、水泥塢墩、活絡(luò)支撐工裝外，還需開(kāi)發(fā)并制作專用工裝。

劃分的總段重量大多在400 t以上，故需選用1 000 t(23×10 m)平板車，少數(shù)不規(guī)則總段如56R/56S缺少運(yùn)輸基面，必須在200 t門(mén)架上總組，總組完成后用1 000 t平板車運(yùn)輸，見(jiàn)圖2、3。

圖2 200 t門(mén)架

圖3 1 000 t平板車

3.3 工藝文件編制

1)不規(guī)則的總段正態(tài)總組時(shí)無(wú)運(yùn)輸基面，必須在200 t門(mén)架上總組，比如,56R/56S。

2)為了增大擱置面積，規(guī)避因支撐點(diǎn)減少而造成結(jié)構(gòu)變形，選用水泥塢墩(鋼塢墩)。

3)有折邊總段正態(tài)總組時(shí)選用水泥塢墩(鋼塢墩)，配合使用鋼梁支撐和牛腿支撐，且塢墩需要墊高至1.8 m及以上，保證平板車(墊枕木)能夠駛?cè)?，比?0A總段，見(jiàn)圖4。

圖4 10A總組布置

4)平直總段在水泥塢墩(鋼塢墩)上總組。因總組基面有舾裝或結(jié)構(gòu)突出，塢墩需墊高，至少為1.8 m，保證平板車能駛?cè)搿?/p>

5)塢墩間距要與平板車寬度匹配，即總段重量大于380 t選1 000 t平板車運(yùn)輸，對(duì)應(yīng)塢墩間距最小11 m。

6)總段在進(jìn)涂時(shí)胎位布置方向及胎架高度必須與平臺(tái)總組時(shí)一致。

7)防止因積砂等因素引發(fā)變形、危險(xiǎn)，需在總段中心區(qū)域布置適量支撐，平板車駛?cè)肭耙瞥?/p>

8)總組完工后，周邊平整度矯正，總段尺寸符合精度要求。

4 異地總組實(shí)例

4.1 艏部總段56R、56S內(nèi)協(xié)臨港，總段駁回

56R、56S屬于艏貨艙舷側(cè)總段，由2個(gè)外板分段和1個(gè)艙壁分段總組。在臨港高臺(tái)總組，避免爬坡運(yùn)輸，見(jiàn)圖5。

圖5 高臺(tái)總組布置

現(xiàn)場(chǎng)200 t門(mén)架的擺放、門(mén)架上的圓管支撐及靠艉的臨時(shí)穩(wěn)向架的布置均嚴(yán)格按照工藝圖紙擺放到位。561、562、563、564定位時(shí)在門(mén)架上預(yù)先設(shè)置的靠山也按圖安裝到位。利用1 000 t平板車頂起4只2 00 t門(mén)架進(jìn)行高臺(tái)至港池的運(yùn)輸，運(yùn)輸前現(xiàn)場(chǎng)將封焊點(diǎn)逐一檢查，將圓管工裝與門(mén)架、圓管工裝與肋板、肋板與門(mén)架進(jìn)行封焊固定，確認(rèn)無(wú)誤后頂起總段，平板車從艉進(jìn)從艉出，運(yùn)至碼頭上駁船駁回本部，見(jiàn)圖6。

圖6 56R/56S平板車運(yùn)輸現(xiàn)場(chǎng)

4.2 貨艙底部、舷側(cè)總段在8#平臺(tái)總組

貨艙底部及舷側(cè)總段長(zhǎng)度(沿船長(zhǎng)方向)大部分大于16 m，而最大運(yùn)輸設(shè)備1 000 t平板車寬10 m，且總段重量不超過(guò)1 000 t平板車的額定載荷，故總段是有條件進(jìn)行異地總組的。這樣能降低船塢平臺(tái)場(chǎng)地占用，減輕平臺(tái)負(fù)荷，確保船塢周期不延期。

少許分段總組前需要翻身、吊運(yùn)，因此分段所在總段總組時(shí)，注意胎位朝向，以便能夠使用4 00 t龍門(mén)吊。若現(xiàn)有吊馬布置方案不能滿足吊裝，則進(jìn)行優(yōu)化，增加必要吊馬。

所有分段擱置在總組胎架(活絡(luò)支撐或鋼塢墩)上，擱墩中心間距必須大于12 m，以便1 000 t平板車能夠駛?cè)?。而外板上有舾裝，所以運(yùn)輸前，需在平板車上墊高(至少為舾裝的最大突出距離)，見(jiàn)圖7、8。

圖7 底部總段

圖8 舷側(cè)總段

4.3 機(jī)艙10A、12A/13A總段異地總組、進(jìn)涂

此類總段結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為平底待折邊，翹起部位需要支撐工裝頂牢?？偠?船寬方向)寬度大于16 m，擱墩間距能滿足1 000 t平板車駛?cè)胍?。因折邊翹起部分大，總段進(jìn)涂時(shí)胎架布置基本與總組的一致，為了減少積砂引起變形、不安全等情況，在局部位置增設(shè)活絡(luò)支撐，增強(qiáng)支撐能力，同時(shí)圓管下端與13 m橫梁焊牢并用三角板加固，上端與牛腿底板焊牢，見(jiàn)圖9。

圖9 10A側(cè)視圖

5 異地總組實(shí)效和后續(xù)優(yōu)化方向

經(jīng)在現(xiàn)有單船上的推廣應(yīng)用，貨艙60個(gè)總段、貨艏2總段、機(jī)艙3總段，總計(jì)65個(gè)總段可進(jìn)行異地總組、進(jìn)涂，超半數(shù)總段不需要在船塢平臺(tái)總組，大大降低了船塢平臺(tái)負(fù)荷；異地總組進(jìn)涂能提升舾裝完整性，減少涂裝破壞，降低塢內(nèi)補(bǔ)漆工作量。主要的這兩點(diǎn)實(shí)效對(duì)確保甚至縮短船塢周期起了很大作用。

目前異地總組對(duì)象僅限于特定總段，主要是貨艙底部和舷側(cè)總段。后續(xù)應(yīng)考慮在前期做好策劃，根據(jù)不同總段的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，規(guī)劃好總組場(chǎng)地、胎架設(shè)計(jì)、運(yùn)輸設(shè)備及路徑。還應(yīng)設(shè)計(jì)更大的門(mén)架、托架等專用工裝，擴(kuò)大異地總組對(duì)象的范圍。