海油平臺主結(jié)構(gòu)建造施工質(zhì)量控制方法

胡亞坤，董恩強(qiáng)，吳連強(qiáng)，陳金鈺，喬俠(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

0 引言

石油平臺在海上不斷經(jīng)受到海水沖擊，通常服役年限大于15年，因此對其牢固性要求較高，海上石油平臺通常包括導(dǎo)管架和組塊，導(dǎo)管架矗立在海水中，通過鋼樁固定在海床上，組塊安裝在導(dǎo)管架上部，組塊主結(jié)構(gòu)框架由立柱和甲板組成，甲板由大小不等的工字梁組成，各層甲板支架由拉筋立柱支撐。其建造過程中涉及到導(dǎo)管架尺寸控制、小角度焊接、拉筋精準(zhǔn)定位等質(zhì)量控制難點(diǎn)，本文將逐一探討研究。

1 材料驗收質(zhì)量控制要點(diǎn)

1.1 鋼板型鋼驗收質(zhì)量控制要點(diǎn)

材料驗收是把控項目質(zhì)量的第一關(guān)，石油平臺主結(jié)構(gòu)用料主要包括鋼板、H型鋼，材質(zhì)根據(jù)使用部位的不同主要包括D36E36D36-Z35Q235B490 YB等；材料驗收時檢驗人員需攜帶相關(guān)檢驗設(shè)備如盒尺、超聲波測厚儀等，同時需了解此批材料的采辦技術(shù)要求和材料標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場檢驗時需仔細(xì)檢測材料外觀、尺寸、標(biāo)識，核對證書的有效性，核對材質(zhì)、爐批號與證書的一致性。鋼板型鋼常用標(biāo)準(zhǔn)GB 712—2012，重要技術(shù)參數(shù)、碳當(dāng)量一般不大于0.4%，如果碳當(dāng)量大于0.4%，應(yīng)在質(zhì)量證明書中注明。厚度負(fù)偏差均應(yīng)不大于0.3 mm。H型鋼常用標(biāo)準(zhǔn)GB 11263—2017,驗貨時應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注外型尺寸偏差。

1.2 管材驗收質(zhì)量控制要點(diǎn)

結(jié)構(gòu)鋼管驗貨質(zhì)量控制要點(diǎn)。結(jié)構(gòu)鋼管成品管主要用于走道、小平臺等構(gòu)件支柱位置，海洋石油平臺主要采用熱軋鋼管，驗貨時需檢驗外觀，表面裂紋、折疊、軋折、離層、結(jié)疤等，如出現(xiàn)此類缺陷應(yīng)全部清除，清除后實際壁厚不得小于允許厚度下限。

2 主結(jié)構(gòu)鋼管卷制的質(zhì)量控制

2.1 鋼板卷管質(zhì)量控制

海油平臺的主立柱、導(dǎo)管架的導(dǎo)管、支撐平臺的鋼樁等大型主結(jié)構(gòu)鋼管都是通過卷制焊接得到，所使用的鋼板厚度從36 mm到80 mm不等，此類主結(jié)構(gòu)鋼管是支撐海上平臺的主要受力構(gòu)件，因此其加工過程中的質(zhì)量控制工作至關(guān)重要。鋼管卷制使用鋼板材料下料，下料階段需做好材料確認(rèn)跟蹤工作，確?，F(xiàn)場使用的材料是經(jīng)過驗收且合格的，同此類主結(jié)構(gòu)需進(jìn)行100%材料跟蹤工作，確保每一個構(gòu)件都具有可追溯性，下料應(yīng)依據(jù)排版圖，切割之前依據(jù)圖紙進(jìn)行劃線，然后在每個構(gòu)件上打上無應(yīng)力鋼印，鋼印內(nèi)容包括材質(zhì)、爐批號、桿件號、尺寸，同時標(biāo)注軋制方向，經(jīng)檢查合格后才可進(jìn)行切割下料。

2.2 卷制鋼管尺寸控制

主結(jié)構(gòu)鋼管卷制主要遵循API 2B標(biāo)準(zhǔn)，適用范圍是管線直徑大于355 mm，壁厚大于9.5 mm的焊接鋼管，主要技術(shù)參數(shù)要求如下：焊工考試資格應(yīng)符合AWS D1.1，鋼管縱縫搓皮不得超過3.2 mm，相鄰?fù)补?jié)之間的縱縫應(yīng)錯開，海洋鋼結(jié)構(gòu)中通常設(shè)計要求大于90°；對接環(huán)焊縫，錯皮量不大于0.2倍壁厚或6.4 mm兩者取小值，長度不超過8倍壁厚范圍內(nèi)，錯皮可達(dá)到0.3倍壁厚或9.5 mm兩者取小值，且做4∶1削邊處理。環(huán)縫之間的距離不小于0.91 m或管子直徑，兩者取小值。橢圓度尺寸要求如表1所示。

表1 橢圓度尺寸要求

管端坡口尺寸要求，坡口30±2.5°；根部間隙：1/16 inch±1/32 inch (1.6±0.8 mm)；根部端面與管軸線垂直，每1 feet(0.304 8 m)的最大允許偏差為1/16inch (1.6 mm)，全長范圍內(nèi)的偏差不得大于1/4 inch(6.4 mm)。焊接坡口加工外型如圖1所示。

圖1 焊接破口加工外型示例圖

關(guān)于管子焊接的檢測，通常所有焊縫需進(jìn)行100%內(nèi)外焊縫外觀檢測，UT和RT檢驗環(huán)縫通常要求100%縱縫10%。管材上不超過5%公稱壁厚的缺陷，深度不超過5%的機(jī)械傷痕，或不超過1/16 inch(1.6 mm)的缺陷不需要返修，軋制板材，如果缺陷尺寸超過上述規(guī)定，但不超過公稱壁厚的20%，允許焊接返修。

3 平臺導(dǎo)管架組裝階段的質(zhì)量控制

3.1 平臺導(dǎo)管架組裝過程

平臺導(dǎo)管架一般包括導(dǎo)管、拉筋、井口平臺、靠船件、防沉板、鋼樁，導(dǎo)管架的噸位一般從幾百噸到幾千噸不等，根據(jù)水深的不同和上部模塊的重量不同而設(shè)計。一千噸以內(nèi)的一般是四腿導(dǎo)管架，隨著噸位的增加有8腿、12腿導(dǎo)管架。導(dǎo)管架完成導(dǎo)管、拉筋卷制接長后，下一步是進(jìn)行現(xiàn)場組裝，如兩個拉筋組成十字花片，兩根導(dǎo)管和拉筋相連組成ROW片，ROW片通過拉筋相連組成導(dǎo)管架。

3.2 TYK節(jié)點(diǎn)及小角度焊接質(zhì)量控制

其中涉及大量TYK節(jié)點(diǎn)小角度焊接和拉筋精準(zhǔn)定位等技術(shù)難點(diǎn)；TYK焊接節(jié)點(diǎn)要求全焊透，并進(jìn)行100%UT檢測，由于只能單面焊接所以無法背面清根，極易造成根部未焊透、氣孔、焊肉尺寸不足，對焊工的技術(shù)和坡口準(zhǔn)備的要求非常高，當(dāng)兩根鋼管夾角小于30°或坡口小于30°時即認(rèn)定為小角度焊接[1]，此時焊工需針對此位置單獨(dú)進(jìn)行考試取證合格后方可進(jìn)行此位置的焊接；為保證焊肉尺寸滿足要求在組對環(huán)節(jié)需要測量焊道根部外側(cè)50 cm和100 cm位置進(jìn)行標(biāo)注，方便焊后測量。小角度焊接示范如圖2所示。

圖2 小角度焊接示范圖

4 組合梁預(yù)制及組裝階段的質(zhì)量控制

組合梁是構(gòu)成組塊每層大片的主要受力構(gòu)件，組合梁高度一般在900 mm以上，由于尺寸較大，多采用鋼板切割下料組對焊接制成，對于高度小于900 mm的梁，通常采用成品H型鋼，成品H型鋼通常作為大片的輔助梁，與大梁(組合梁)焊接在一起。組合梁在預(yù)制階段，下料過程中應(yīng)考慮后續(xù)相交形式，兩端留出修改余量，板材切割應(yīng)光滑，并打磨處理，應(yīng)無明顯凹陷，橫截面相同的組合梁可以拼接，翼緣板焊縫和腹板焊縫應(yīng)錯開305 mm以上。組合梁預(yù)制過程中應(yīng)控制好焊接順序以防止變形，焊接順序根據(jù)實際情況，可采用分段退焊、間斷焊或采取反變形組裝，組合梁焊接應(yīng)注意端部包角，確保全部焊透。

圖3 組合梁預(yù)制示例圖

組合梁的尺寸控制要點(diǎn)：組合梁高度偏差應(yīng)小于3 mm，翼緣板寬度最大偏差小于3 mm，翼緣板最大傾斜度小于2 mm，腹板最大偏心小于2 mm，拼接錯皮最大為2 mm，翼緣板錯皮最大為1.5 mm，且翼緣板上表面必須打磨光滑，總長度誤差小于3 mm，插入板中心位置誤差小于1 mm，全長的上下?lián)锨芭詮澋恼`差小于總長的0.1%。

5 結(jié)語

本文探討了海洋石油平臺在建造階段主結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制要點(diǎn)，包括材料驗收、鋼管卷制焊接、小角度焊接，組合梁的尺寸控制等，分析了在實際生產(chǎn)建造中的技術(shù)要點(diǎn)，提出了質(zhì)量控制方法。