海上采油平臺靠船件的焊接變形與熱調直

張沖，張輝，王紅，薛玉輝，陳陽

（海洋石油工程（青島）有限公司，山東青島 266520）

1 海上采油平臺簡介：

海洋平臺是用于海上油氣資源勘探、開發(fā)的移動式、固定式平臺等統(tǒng)稱。利用海洋平臺可以在海上進行鉆井、采油、集運、觀測、導航、施工等活動。本文所指的海上采油平臺是鋼質導管架式固定平臺：這種平臺的底座是鋼質導管架，通過打樁將導管架樁基固定于海底，從而是平臺穩(wěn)固，導管架平臺由上部結構和基礎結構組成導管架平臺是世界上使用最多的一種平臺。從設計理論和建造技術來衡量，它都是一種最成熟和最通用的平臺型式。

圖1 海上導管架及采油平臺平臺

2 靠船件簡介：

固定式海洋平臺靠船件做為吸收補給和運輸船舶靠船時產生的能量，減少船舶對導管架的作用力的結構，在海洋石油平臺安全生產中發(fā)揮著至關重要的作用。本文對近年來國內海洋石油平臺設計中靠船件的設計進行了系統(tǒng)梳理，以期對從事該領域研究、設計和安裝工作的同行提供一些幫助。

圖2 導管架靠船件

3 靠船件建造規(guī)范：

導管架靠船件主體為箱體結構,使用DH36鋼材.在預制和釋放時業(yè)主檢驗要求總體長度誤差不能超過3mm，高度誤差不超過2mm，翼板任意對角線平面度不超過3mm。由于材料、設備、技術等多種原因的影響，使焊后尺寸和形狀難免會有各種超出技術標準的要求，為了保證工程質量，對于超標應適當調整，使其達到建造要求。

4 靠船件預制焊接過程中遇到的建造難點：

該主體由上、下蓋板，腹板,筋板組成。此種主體在預制過程中容易出現以下問題：

圖3 靠船件預制圖

圖4 靠船件安裝圖

4.1 上、下蓋板與腹板組對時高度方向尺寸以及上下蓋板與腹板的垂直度超出誤差允許范圍。

4.2 上、下蓋板與腹板的焊后變形超差（主要是角變形和直線度）。

4.3 數控切割的筋板是按理論下的料，在組對時會出現筋板與腹板，筋板與上、下蓋板的組對間隙偏小的情況。

4.4 筋板與上、下蓋板焊后變形超差（主要是蓋板的角變形）。

4.5 熱調直后節(jié)點在長度方向會收縮有時會超出誤差范圍。

5 靠船件預制焊接過程中采取的措施或解決方法

5.1 在腹板與上、下蓋板組對前先確認尺寸包括料的尺寸和被交位置尺寸，組對時首先把下蓋板調水平，采用線墜與板尺配合來確定腹板與下蓋板的垂直。上蓋板也可采用同樣的方法。

5.2 針對上、下蓋板與腹板的焊后變形，一般采取焊前鋼性固定法和焊后熱調直進行調整。鋼性固定一般是在上、下蓋板之間加適當的支撐（注意在支撐與上、下蓋板相連處支撐的材質必須和蓋板材質相同）。焊后熱調直在節(jié)點預制中是很關鍵的一步也是最不好控制的一環(huán)節(jié)重點介紹下熱調直。熱調直是通過不均勻的加熱引起新的變形，去矯正已發(fā)生的變形。

5.3 熱調直的流程：

（1）熱調直申請：填寫熱調直申請表提交給業(yè)主得到批準后方可進行。

（2）熱調直的工具準備：加熱烤把采用多空加熱型H01-20或H01-40根據工件的厚度來選取烤把的規(guī)格，注意不得使用割槍或割嘴，熱調直要用液化石油氣。測溫工具要用點溫計或紅外線高溫計，所用測溫計必須經過校定，且在有效期內。

（3）熱調直的人員要求：應有經驗，訓練有素的熟練技工才可以進行熱調直。加熱前熱調直人員應找一塊與所調直鋼材相似厚度的材質相同的板來練習。還有熱調直在哪里中斷就要在該處繼續(xù)加熱調直。

5.4 熱調直技術要求

（1）使用手工加熱，加熱前需要在加熱區(qū)域或路徑上用石筆標記。不允許在焊道處直接加熱。在測溫時應在大約每50-60CM間隔進行加熱測量一次，測量時熱調直人員應立即從被調調直件上移走烤把。檢驗員馬上在被加熱的最終處進行測量，當達到最高允許溫度時（S355ML鋼為550℃,S355NL鋼為600℃），應對工件進行冷卻。

（2）內焰尖端距離工件表面8-10ML，同時距離焊跐不低于15ML。

（3）熱調直過程中及熱調直完成后不可以對構件進行加速冷卻。

（4）除了已用的預載外（預載不得超過屈服極限的20%），熱調直操作時不可以加載。所用焊道返修要在熱調直前完成。所有熱調直要在NDT檢驗前進行。不允許在熱調直過程中進行錘擊。

5.5 熱調直火焰加熱種類的選擇。按火焰加熱方式的不同可分成三種形式：點狀加熱、線狀加熱和三角形家熱，分別矯正不同形式的變形。在本次工作中本人針對不同的構件變形和不同的變形種類分別選用點狀加熱和線狀加熱這兩種形式矯正工作取得了良好的效果。

5.6 對于節(jié)點腹板的局部凸凹不平變形，采用了點狀加熱矯正發(fā)。加熱點成圓形，大小與需要矯正的板料厚度有關，板料厚度越大，點的直徑越大，通過按照板料厚度的6倍再加10MM來計算。加熱點應該排列均勻點與點之間的距離一般為50-100MM，多成梅花狀布局。加熱時烤把不要來回晃動，束狀小火焰要垂直鋼板，加熱點不要過多，以免增加不必要的內應力。

5.7 對于腹板的局部彎曲和較厚蓋板的角變形和局部彎曲變形采用線狀加熱矯正法。線狀加熱矯正又分為單線加熱和雙線加熱。采用線狀矯正法對工件加熱后，板料由于上下兩面存在著較大溫差，加熱帶長度方向產生的收縮量較小，橫向收縮量較大，利用加熱帶的橫向收縮而產生的拉應力，將由于焊接而造成的腹板、蓋板變形拉平。矯正施工中，加熱帶的寬度應根據板材的厚度來選擇，一般控制在板厚的0.5-2倍之內。

使用線加熱時按規(guī)定必須保證紅區(qū)的深度不能超過板厚的一半，其原因可以這樣理解：紅熱區(qū)的溫度最高，因而冷卻時產生的應力也就越大，當超過鋼板厚度的一半時，收縮應力對鋼板的作用效果將有所降低，從而導致矯正效果不好。對于蓋板較厚的節(jié)點和變形較大的構件采用雙線加熱，以求收縮平衡提高質量，對于蓋板較薄的節(jié)點和一些變形較小的構件則采用單線加熱法，以提高工作效率。表面加熱溫度應低于規(guī)定的最高溫度，超出最高允許溫度，業(yè)主會給不符合項報告。

5.8 在筋板組對前應用樣板測量一下筋板的高度與寬度，應該比理論尺寸小3-5MM，如果超差就應在組對前應修下筋板，并打磨處理好再組對，這樣既能保證組對間隙又能節(jié)省人力物力，提高效率。

5.9 針對熱調直后節(jié)點長度方向收縮超差一般根據料的實際尺寸來考慮。在組對前首先校對料的實際尺寸。如果料的實際尺寸比理論尺寸小或等于理論尺寸則在加熱前要在蓋板中心順著長度的方向進行鋼性固定，如果料的實際尺寸比理論尺寸大3mm左右則不用固定。

6 結論：

通過如上文所述方法，靠船件的尺寸控制及焊接變形控制通過以上方法，可以得到有效改進，能夠在較短的時間，達到建造要求，提高效率。減少了焊接前配重的壓置，減少了機械臺班的用量，從而到達最佳效果。