深水半潜式平台概要建造方案_马延德

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49卷增刊中国造船VOI.49SPecia}22008年11月SHIPBUILD】NGOFCHINANov.2008:一一一文章编号10004882(2008)5215909深水半潜式平台概要建造方案马延德,姜福茂,孙洪国,(大连船舶重工集团有限公司辽宁大连116021)摘要结合国内一典型船,厂的设施和设备情况以及深水半潜式平台总体建造技术的特点讨论了深水半潜式平台的概要总体建造方案,重点阐述了深水半潜式平台相对较大尺寸、而带来的结构总体建造方法大跨度立柱和上部结构的合拢方法、高强度和超高强度钢的焊接技术。对于船厂如何利用现有墓础建造这种高附加值平台,提出了.可供借鉴的总体建造方案:关键词半潜式平台;总体建造方案引言,,半潜式钻井平台产生于上世纪60年代初期是从坐底式钻井平台演变而来的经过几十年的发,、,、展半潜式平台已经成为技术发展成熟应用范围广泛的海洋油气开发装备具有适用的水深范围广环境适应性强、定位方式灵活等特点,在海洋油气开发,特别是深水海域的勘探和深水油田的开采中,。成为最主要应用的开发装备占全部深水勘探和生产装备的二分之一以上,,由于全球资源的日趋紧张各国已经将能源开发的重点移向深水区域的开发因此深水半潜式平台越来越。,受到欢迎开发和建造深水半潜式平台已经引起了我国各级政府的高度重视因此必须先从技术方面对该种平台的建造打好基础。半潜式、,,,平台由平台上部结构立柱和下部浮体组成由于结构和各方面系统都非常复杂因此目前该种平台的建造主要集中在新加坡、韩国和欧洲的几个船厂。大连船舶重工在上个世纪末开始涉。,足深水半潜式平台的建造工作(BINGO900型半潜式平台的结构部分)2006年大连船舶重工承接,了美国NOBLE公司的3000m水深半潜式平台的改装工程标志着国内造船企业已经全面进入了深水半潜式平台的建造领域。国内其他船厂也相继承接了该种平台的建造任务。,,本文以典型的第六代3000m水深半潜式平台为例针对其特点和关键点概略阐述其总体建造,:;;。方法主要包括下述几个方面结构总体建造技术上部结构合拢技术结构焊接方面的关键技术2结构总体建造技术结构总体建造技术是平台建造技术的基础。良好的结构总体建造技术不仅对平台结构顺利建造有,“”,、、利而且是推进壳胭涂一体化的重要保证对保证平台建造质量合理利用建造资源缩短建造。:、周期非常关键目标半潜式钻井平台的结构主要包括如下几部分下部浮体结构(2个浮体)立柱结构)、上部船体结构、撑管结构、上层建筑结构、直升机平台结构及钻台结构。(4个立柱:各部分结构的主尺度及质量情况如下(质量包括顺装质量):...:。10492mx2012mx854mxBxH;6100浮体结构(L)质量约t:...:。lss6mxlss6mxZI46m(L、BxH;3600立柱)质量约t...:。上部结构:7442mx7442mx86m(LxB‘H);5200t质量约:...。xxxx;:撑管427m2482ml874m(LBH)质量约460t 中国造船学术论文...。:xxxBx;:410t上层建筑/飞机平台39955m2928m86m(LH)质量约...x:。:2125mx2125mx4BxH);375钻台结构9m(L质量约t根据半潜式,平台的结构情况以及建造海洋工程产品建造的常规经验最后确定该平台结构的总体建造方案分为分段建造、分段栖装、总段建造、总段栖装、船坞合拢、坞内胭装、系泊栖装、调试及试航等几个阶段。浮体在分段建造后进行总组,然后进坞进行合拢;立柱在分段建造后,每个立柱形;;成三个总段然后进坞进行合拢横向撑管单独形成一个分段然后进坞合拢飞机平台单独形成一个完。;整分段进坞合拢上船体结构分段建造后总组进坞内合拢:结构建造制作流程如下生产设计一钢材号料一钢板切割一配套一小组立一分段组立一分段交检一涂装一涂装检验一分段胭装一予合拢一总段胭装一油漆修补一合拢一坞内栖装一密性交验一主尺度交验一下水一系泊试验一倾斜试验一交船一外锚地安装侧推。,,:在结构的总体建造方案中还要结合深水半潜式平台的特点重点考虑关键区域的精度控制技术,、、、。和管理方法重要设备如发电机动力定位钻井设备泥浆泵等的安装技术以及质量控制技术,下面将就国内船厂结合自身的设施和设备情况详尽论述深水半潜式平台各部分结构的建造方案。2.1主船体分段建造方案该平台的主船体分段建造将按平面板架、立体装配、分段胭装的工艺流程进行建造,从平台的结,,,构情况看甲板区域结构比较复杂尤其是钻台区域结构的建造精度要求很高确保该区域分段建造及合拢精度是工艺设计者所要重点解决的问题。在主船体分段划分设计过程中,工艺设计者将着重考:虑以下几点、、:¹壳胭涂一体化;º适应分段流水线装配和厂房内装配分段的需要;»有利于扩大高效焊的应用范围,;¼适应全方位应用尺寸精度补偿系统的需要保证分段的无余量建造½分段缝要尽可能的避开设备基座。,充。À有利于缩短坞内建造周期分利用公司现有的大型吊重设备。按照以上原则对目标平台主体结构部分进行了如图l所示的分段划分2.2飞机平台建造方案,,,飞机平台甲板下为析架式结构材料为API51X42管材考虑到析架各节点的精度控制飞机平台将作为,,,一个分段整体建造以飞机甲板为胎反造为保证对位精度分段在分段完工后需进行关键,。点的尺寸检测然后翻身到坞内进行合拢2.3钻台建造方案:xxxx,。钻台尺寸约为19.31m28.72m2.438m(长宽高)钢结构质量约为375t根据钻台的尺寸和质,,,量情况钻台将作为一个整体段在外场进行分段建造在分段予腼装结束后用龙门吊车进行吊装,。合拢作业到大坞内进行整体安装2.4撑管建造方案、.,,。:.7mx2.48m183xx5灯4根撑管尺寸约为42m(长宽高)钢结构质量约为11根共根据水平,、。撑管的质量及尺寸规格每根撑管将分为两段进行建造合拢为保证撑管与立柱之间焊接接头的质,。量及尺寸精度撑管与立柱之间的节点将划到立柱分段上建造3上部结构合拢技术,,,深水半潜式平台考虑到平台使用的安全性尽可能地取消各个主要结构之间的连接撑管并加大,,。了立柱之间的间距因此势必使整个平台的上部结构的合拢很困难按照上节的总体建造方法进,,,,行平台的合拢由于大部分上部结构悬在空中使得上部结构的合拢成为建造中的难点因此必须 49卷增刊:2马延德等深水半潜式平台概要建造方案!61制订出合适的上部结构合拢技术方案。OUT的ARDP即FILEMAINDECK十污舀702‘3703今5704呀)3呀5了肠570770157鑫6704价14~一l卢65156305怎护.不6J叫6314一~‘~~~碑~~月r十.-2·一612加4。夕23102314丁23~~」叫~一:。、必23081308一叫r.卜::::13涌”10能1314f1316西)羚{只:I只:幅:止,l~,rll竿咋:了IT,,Trr”’朴概争下〕行半,},T,件件_、甚一护、⋯.片川一目‘净“,.r一‘PLAN拟INDECKA.B.L.85402206:208诗“2‘02202辛丁2212..月.‘.,一十硬一一-喊笋一一一卜弓一甲厂一母~~,斗22,2即lJ浪les2203谙。。2”7幸22皿l二){幸一二开丁Tl_止___刁__}}},}}:牡-C.LRI‘}卜一牛十卜}}{{二土}}_!l全全万下一丁I林厂2加3冷2即云幽15十‘~路14才2316_丁:下‘{丁用二二忿二士一~儿_一_二三本砰上;卜上~碑一丁兰二」一一一=FRl9丁-一一丁一下一一厂5607{s‘07千520,s加7f530,55075707fff--4---_二下七--仁_」l一一匕十一一厂—‘3!36714!哟{一{.‘l广陇竺一帐汀份!,召因叫}阵IJ1!6515!一衬乙{琳J饰;6314I功113年、必一}2314,叨3千1314;..C.L.PONT《X州CLP仪仃加NC.L.RIG图l主体结构部分分段划分3.1平台上部结构主要技术参数:上部结构总长74.42m:上部结构总宽74.42m:上部结构高8.6m:结构质量约5208t32上部结构分段及总段划分 中国造船学术论文,,最根据半潜式平台上部结构的结构特点将上部结构划分为92个分段后形成12个总段进行合拢。上部结构在高度方向分为两层进行建造,上下整体总组后合拢。图2.150m处的分为距离基线35段划分.。上层分段划分与下层相似PLAN一撇INDECKA.B.L.3515056B_56A、一54B一5601.5602f5603560656D75406{_5咬075404一}了,。‘一f丫比叹,山日:.内一-l注一,‘J口,、曰甘咬一“八廿一?币甘拼匕卜lO9自·一52055015201。5301一53025o252020旧一1。一。,}r5加5。.山J卜’袱-矛含护1吉l|0的飞》一C)于一十~-斗!‘!l!的L的巾舒于L!!l|l!⋯53肠5307少}l1l1俨卜下5502550315505幸}一l一5504一一一分奈二州~丰一一辛一4·l一一一-5704一5705续5r02一节"!5703〕!一一一57B一一一一—5B一一丁币:-一.说侧l二~友‘总月公台往.,..友不分且幼用合挽.图2上部结构分段划分图,各总段含若干个分段具体各个总段包含的分段列于表表1总段及分段对照表总段号分段号、心J.、J工尸、矛月,八U,.甘、口产J‘口、‘j今‘戈八U,O0八U吞八了ABCBCDBC560、、、15602540154025603、5604、5605、、、5606560754065407、、540354045405520、、、、、1520250015(X)253015302、、5203500353035205、5005、53055206、50、5306、520、、067500753075501、5502、570、157025703、5704、570555、、03550455055506、550、、757065707 492马延德等:深水半潜式平台概要建造方案卷增刊,,,为方便于合拢同时保证上船体悬空总段合拢的合拢安全分段划分的特点是在总段缝处采用。“”如图3所示的斜型处理56A56B56C图3总段合拢斜型处理示意图3.3上部结构的吊装合拢顺序,,:在此基础上还须要制订适应该平台的上部结构的合拢顺序具体合拢顺序如下:、、、,:(l)合拢四个立柱上方的总段56A56c57A57C如图4所示-尸.es!厂曰l!厂一l以一共~兰=二瓜二二/,.一刹目人洲优‘加人三奋仪总段户叮曰耳·一丁拟汁一厂,月京{叮’护}丁价飞犯上/)空__广一l干月|l一___l一一,一沈夕三一一—才“一尹了二一-二乒一一刊匕{___{_____}一理1----土f////t)州「l⋯一一州⋯⋯l丁二二一七只了刀亡钻一图4总段合拢顺序示意图第1步:,,,。,(2)合拢外围的四个总段5以56B50D57B同时为防止合拢总段下沉在合拢缝处增,,。加合拢工装材料可用槽钢或工字钢见图5_引/J.we1-州’I/l/lJ,1立塑边迎胜鲤生丝四习口台健二子子子产碑,刁一止竹{户/、月Jl诵.,‘二一~刁甲~,一弋声门.Z产乍份//J了万一心|了l!尹乍一,甲J沪护宁一子子动书子别子卉产z一「一俨乎子廿韧平二心il--一一一一当!图5总段合拢顺序示意图第2步 中国造船学术论文,,,,,〔3)采用顺〔:54BBB50C序2)方法合拢余下总组段550形成如图6所示的底部完整平台图6上船体合拢完成后放的示意图第3步、、,,。(4)后合拢所有大型设备(如发电机泥浆泵灰罐等)安装到位后合拢主甲板总段至此。上船体结构全部合拢完成4结构焊接方面的关键技术,深水半潜式钻井平台的焊接工作非常关键必须研究掌握适合深水半潜式平台焊接中的关键技术,才能确保。,平台的建造质量和建造周期本文结合半潜式平台结构的特点着重阐述了高强度和超商。强度钢的焊接技术、,、,深水半潜式钻井平台大量地采用了高强度钢(EQ56EQ47等)EQ47EQ56等钢材供货状,,,;态属于调制高强钢钢材本身的焊接性较差同时由于化学成分复杂且强度和低温韧性等性能要,。,,,求很高焊接工艺技术难度非常大通过研究掌握焊接工艺上各个方面的技术关键采取有效措施提高焊接接头,,。,的力学性能尤其是低温韧性保证焊接接头的强度和韧性满足设计要求为此焊接,、、,工艺设计人员做出了大量的焊接工艺评定包括手工电弧焊气体保护焊埋弧自动焊多种焊接方法。:囊括多种焊接位置及接头型式下面简单介绍几种典型的焊接工艺4.1二叙化碳气体保护焊工艺,。(1)平焊位置及坡口型式示于图7焊材匹配及焊接工艺参数列于表2夕,图7平焊位置坡口型式 49卷增刊2马:延德等深水半潜式平台概要建造方案表2焊材匹配及焊接工艺参数一一一一:wTsgoT610母材ELENMoD/WELENMoD尼Q47正Q56:一焊材KslTKZ:110℃预热温度焊接规范‘一焊道焊丝直径/焊接电流/A电弧电压那速度/cmmin,热输入脚,阴Inl曰1.2190274800.65..2一20必1.222027089一15821必1.222027200一..一.2233曰1222027一191682103001,。(2)立焊位置及坡口型式示于图8焊材匹配及焊接工艺参数列于表3夕肠一,图8立焊位置坡口型式表3焊材匹配及焊接工艺参数.一:WTEN5OD/硒吧LTEN610OD尼7甩Q母材EL90一一Q456,:slKZ焊材K-l:预热温度110℃焊接规范‘/min’,’焊道焊丝直径/mm焊接电渝A电弧电压邝速度cm热输入加In101.2190281452.222一1501.220028190一2001.68一1.771601.220028210..17一3001.220028180一190177一1854.2T型对接焊工艺,。,对超高强度大厚度钢板来说T型对接缝的焊接是一个难点从焊接可操作性的角度来讲由,,、。于结构型式的特殊此类接头在焊接施工时的难度较大容易产生气孔夹渣等焊接缺陷如果设计,,的焊接接头需要在背面清根后再焊接焊缝根部经碳弧气刨之后很难用打磨的方法将坡口内的杂物清,,理干净但由于陶瓷衬垫不适合在此类钢的焊接中采用因此只能通过碳弧气刨之后再打磨的方式。,,。清理焊缝根部为保证焊接质量减少焊缝根部的清根深度选择合适的根部间隙尤为重要鉴于上 中国造船学术论文,口根Z。,述原因通过大量试验决定将坡部间隙确定为mfn一4Inm通过对焊接工艺参数的调整在焊,在其背,,接正面焊缝时面能获得良好的背面成型大大减少了清根量部分接头甚至只需通过打磨即可完成根部清理。,。T型对接焊的坡口型式示于图9焊材匹配及焊接工艺参数列于表4,/2匆/一T一/9__一图‘‘.,el|se|l2一4入|人⋯共井坡口型式表4焊材匹配及焊接工艺参数·一一一:T590MT610母材WELENOn/wEL印Moo/EQ47尼Q56一:Ksl焊材TKZ:110℃预热温度焊接规范一一,,焊道焊丝直卿朋焊接电流/A电弧电压邝速度/c~in热输入胭In101.2185301202.782一801.219531170一2701.33一2.17901.2200311702.1110一18必1.220031120一270.33一3.004.3单丝埋弧自动焊工艺,。单丝埋弧自动焊的坡口形式示于图10焊材匹配及焊接工艺参数列于表5夕6“图10坡口型式 :49卷增刊2马延德等深水半潜式平台概要建造方案表5焊材匹配及焊接工艺参数:一一一一母材WELTEN590Moo/WELTEN610MOD/EQ47/EQ56焊材:0K12.34/OK10.62:预热温度110℃焊接规范--焊道焊丝直径/nu焊接电流/A电弧电压阿速度/crnrnin热输入旧rnrn.1050690344403.242一505.0700一71034400一4703.00一3.28.6050700345202.747一19必5.0700一72034440一5102.18一3.255结语,,深水半潜式平台属于高技术和高附加值产品其建造技术几乎涵盖了船舶建造行业的前沿技术,。必须投入大量的精力才能够在基础技术方面保证平台建造的质量和安全本文所介绍的概要建造技术只是根据国内一船厂的具体情况而设计的一种坞内建造方法。但是,为了满足半潜式平台尺寸大,建造难度大、建造工期紧的特点,该种平台还有许多其它形式的建造方法,诸如平地建造法,分体建,,。造法拖移建造法等这些建造方法有待于今后进行深入探讨一PrineiPleFabrieationPlanforDeePWaterSemisubmersiblePlaiformn一,一ao一oMA丫认deJIANGFumSUNHonggu(DalianShiPbuildingIndustryCo.,D.,DalianLiaoning116021,China)LTAbstraCtAeeordingtotheeslishmentsandequiPmentsinonenationalshiPyardandthekeyrieationtabfab一,一teehoologiesforthesemisubmersiblePlatfoPrineiPlefabrieationPlanfordeePwatersemisubmersiblerm,Platfo15diseussedinthisPaper.It15emPhasizedthattheseturegeneralfabrieationsequeneeereetionrmtrUsequeneeforthesPeeialwidiheoluanddeeksetUreandsomeweldingmethodforhighernmtrUandserstreneane.ouotenatonasareatonsonouPer-highsteelPlatexPlidItshldPromilhiPydriiituatingtharefabofshorebuildingintheworld.eors:e一suee:G·KywdSmibmrsiblPlatformeneralfabrieationPlan作者简介,,,.。马延德男1955年生博士教授级高级工程师主要从事船舶及海洋工程设计建造方面的工作,,,.。姜福茂男196年生硕士教授级高级工程师主要从事船舶及海洋工程设计建造方面的工作,,,。孙洪国男1971年生高级工程师主要从事船舶及海洋工程建造技术方面的研究工作