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1、自升式海洋平台建造资料二、自升式海洋平台结构特点二、自升式海洋平台结构特点 自升式海洋平台由沉垫、柱腿（立柱）、自升装置、模自升式海洋平台由沉垫、柱腿（立柱）、自升装置、模块组成。块组成。（1 1）沉垫：）沉垫：）沉垫：）沉垫：自升式平台的沉垫要沉入海底，并以此为基础用传动机构使自升式平台的沉垫要沉入海底，并以此为基础用传动机构使平台上升和下降。故除在平台要移动工作地点时之外，该沉平台上升和下降。故除在平台要移动工作地点时之外，该沉垫主要考虑的不是水动力特性，而是其沉入海底后的压强大垫主要考虑的不是水动力特性，而是其沉入海底后的压强大小。小。为此，自升式平台的沉垫一般设计成整块式，通常见到的以
2、为此，自升式平台的沉垫一般设计成整块式，通常见到的以A A字形居多。其结构基本形式仍与船体相仿。字形居多。其结构基本形式仍与船体相仿。沉垫内主要是压载水舱，也有部分舱室作它用。沉垫内主要是压载水舱，也有部分舱室作它用。（2 2）柱腿：）柱腿：）柱腿：）柱腿：是自升式平台的立柱，因它除起立柱作用外，还起平台升降是自升式平台的立柱，因它除起立柱作用外，还起平台升降时的导向及升降作用，故常取名为柱腿。时的导向及升降作用，故常取名为柱腿。其柱腿数由其柱腿数由3 3柱到柱到1414柱不等，但多数情况下用三柱式，这有柱不等，但多数情况下用三柱式，这有利于模块（平台）上升、下降时调整水平。利于模块（平台）上
3、升、下降时调整水平。柱腿有三角桁架型、箱形和圆柱形等形式。柱腿有三角桁架型、箱形和圆柱形等形式。柱腿上都有与自升装置有关的部件，如三角桁架式和箱式柱柱腿上都有与自升装置有关的部件，如三角桁架式和箱式柱腿，一般设有齿条与自升装置中的齿轮相配合；圆柱式柱腿腿，一般设有齿条与自升装置中的齿轮相配合；圆柱式柱腿中的一种有平置长方孔与自升装置中的楔块插销相配合。中的一种有平置长方孔与自升装置中的楔块插销相配合。（3 3）自升装置：）自升装置：）自升装置：）自升装置：安装在柱腿通过模块处的模块内。安装在柱腿通过模块处的模块内。有机械式（用齿轮、齿条传动）、液压式（用液压升降）、有机械式（用齿轮、齿条传动）
4、、液压式（用液压升降）、气压式（用压缩空气升降）三种升降装置，且用插销（楔形气压式（用压缩空气升降）三种升降装置，且用插销（楔形块）使平台停于一定高度及置于同一水平面上，并使自升装块）使平台停于一定高度及置于同一水平面上，并使自升装置不用一直处于工作状态。置不用一直处于工作状态。当前世界上自升式平台的自升装置大部分采用机械式和液压当前世界上自升式平台的自升装置大部分采用机械式和液压式。式。（4 4）模块（平台）模块（平台）模块（平台）模块（平台）：它与其他形式平台模块基本一样，所不同的是，它与其他形式平台模块基本一样，所不同的是，次次模块模块上有柱腿通过开口，此开口区称为固桩区，其上有柱腿通过
5、开口，此开口区称为固桩区，其结构相应加强以保证自升机构的安全、稳定及甲板结构相应加强以保证自升机构的安全、稳定及甲板的完整性。在同一平台上的几个固桩区的相对位置的完整性。在同一平台上的几个固桩区的相对位置控制极严，是保证日后运行中平台能否升降顺畅的控制极严，是保证日后运行中平台能否升降顺畅的关键之一。关键之一。（5 5）悬臂梁：）悬臂梁：）悬臂梁：）悬臂梁：自升式平台的钻井架一般安置在平台边上，用一能自升式平台的钻井架一般安置在平台边上，用一能伸缩的悬臂梁移动钻井架。该悬臂梁自重达数百吨，伸缩的悬臂梁移动钻井架。该悬臂梁自重达数百吨，加上钻井架的重量且要伸缩移动和钻井，故其重量加上钻井架的重量
6、且要伸缩移动和钻井，故其重量重心的计算精度要求高，在制造和安装时，其公差重心的计算精度要求高，在制造和安装时，其公差要严格控制。该区有关位置也均应作相应的加强。要严格控制。该区有关位置也均应作相应的加强。自升式钻井平台结构具有三个以上能上下移动的桩腿，通过自升式钻井平台结构具有三个以上能上下移动的桩腿，通过升降机将平台主体结构升到海面以上一定高度进行作业，一升降机将平台主体结构升到海面以上一定高度进行作业，一般适用于水深在般适用于水深在100m100m以内的近海。以内的近海。目前，自升式海洋平台大多为三桩腿式的三角形平台形式，目前，自升式海洋平台大多为三桩腿式的三角形平台形式，桩腿起支撑平台的
7、作用，是关键性构件，为减少波浪对桩腿桩腿起支撑平台的作用，是关键性构件，为减少波浪对桩腿的冲击，大多采用桁架结构。的冲击，大多采用桁架结构。二、自升式海洋平台载荷及受力特征二、自升式海洋平台载荷及受力特征 自升式海洋平台由于其作业要求，不可避免地受到各种海洋自升式海洋平台由于其作业要求，不可避免地受到各种海洋环境的考验。环境的考验。通常所考虑的作用在平台上的外载荷为风载荷、波浪载荷、通常所考虑的作用在平台上的外载荷为风载荷、波浪载荷、海流载荷和冰载荷等。海流载荷和冰载荷等。1.1.风载荷风载荷风载荷风载荷 风作用在海洋工程结构物上所产生的载荷叫风载荷，它是指风作用在海洋工程结构物上所产生的载荷
8、叫风载荷，它是指垂直于气流方向的平面所受的风的压力。垂直于气流方向的平面所受的风的压力。风载荷计算式如下：风载荷计算式如下：P Pw w=C K=C K h h q Aq A，式中式中 C C代表风力系数，用以考虑受风结构物体体型、尺寸等代表风力系数，用以考虑受风结构物体体型、尺寸等因素对风压的因素对风压的 影响；影响；K K h h代表风力高度变化系数；代表风力高度变化系数；q q代表计算风压；代表计算风压；A A代表起重机或起吊物品垂直与风向的迎风面积。代表起重机或起吊物品垂直与风向的迎风面积。2.2.波浪载荷波浪载荷波浪载荷波浪载荷 波浪作用在海洋工程结构物上所产生的载荷叫波浪载荷。波浪
9、作用在海洋工程结构物上所产生的载荷叫波浪载荷。各种海洋平台，无论是钢质桩基固定平台，还是各种型式的各种海洋平台，无论是钢质桩基固定平台，还是各种型式的移动式平台，其基础移动式平台，其基础(沉垫沉垫)和支撑结构和支撑结构(立柱立柱)都浸入海浪中，都浸入海浪中，承受着相当大的波浪作用力。所以，波浪载荷是作用在海洋承受着相当大的波浪作用力。所以，波浪载荷是作用在海洋工程结构物上的一项主要外力。工程结构物上的一项主要外力。海上结构物所承受的波浪荷载，常常是设计该结构物的控制海上结构物所承受的波浪荷载，常常是设计该结构物的控制荷载，它对工程的造价，安全度及工作寿命起着举足轻重的荷载，它对工程的造价，安全
10、度及工作寿命起着举足轻重的作用。作用。波浪对结构物的作用力的特性不仅取决于所处海域的波浪参波浪对结构物的作用力的特性不仅取决于所处海域的波浪参数数(波高、周期波高、周期)及水深及水深 3.3.海流载荷海流载荷海流载荷海流载荷 海流作用在海洋工程结构物上所产生的载荷叫海流载荷。海流作用在海洋工程结构物上所产生的载荷叫海流载荷。当只考虑海流作用时，浸没水下圆形构件单位长度上的海流当只考虑海流作用时，浸没水下圆形构件单位长度上的海流载荷可按下式计算：载荷可按下式计算：f f D D=0.5C=0.5CD D AUAUc c2 2 。式中：式中：C CD D是阻力系数；是阻力系数；是海水密度；是海水密
11、度；A A是单位长度构件垂直于海流方向的投影面积；是单位长度构件垂直于海流方向的投影面积；U Uc c是设计海流速度。是设计海流速度。4.4.冰载荷冰载荷冰载荷冰载荷 冰作用在海洋工程结构物上所产生的载荷叫冰载荷。冰作用在海洋工程结构物上所产生的载荷叫冰载荷。自升式平台基桩浅，工作水深变动范围大，而且结构的柔度自升式平台基桩浅，工作水深变动范围大，而且结构的柔度比较大，在冰载荷的作用下，平台将产生比较激烈的振动，比较大，在冰载荷的作用下，平台将产生比较激烈的振动，影响平台的正常工作，并会导致平台的疲劳破坏。影响平台的正常工作，并会导致平台的疲劳破坏。三、自升式海洋平台用钢的特点三、自升式海洋平
12、台用钢的特点1 1.海洋平台用钢特点海洋平台用钢特点海洋平台用钢特点海洋平台用钢特点 海洋平台的建造，除采用船体结构钢外，各国都另外发海洋平台的建造，除采用船体结构钢外，各国都另外发展一些平台结构专用钢。展一些平台结构专用钢。分析海洋平台用钢的现状，可以看出有如下一些特点：分析海洋平台用钢的现状，可以看出有如下一些特点：（1 1）平台结构庞大，耗费钢材的数量多。）平台结构庞大，耗费钢材的数量多。水深水深100m100m的导管架式固定采油平台，需要钢材的导管架式固定采油平台，需要钢材15 000t15 000t；水深水深140-150m140-150m时，需要钢材时，需要钢材40 000t40
13、000t；水深水深310m310m时，需要钢材时，需要钢材60 000t60 000t。芬兰马劳芬兰马劳-雷勃拉公司曼特卢托船厂建造一座平台，高雷勃拉公司曼特卢托船厂建造一座平台，高120m120m、长、长130m130m、宽、宽90m90m，使用钢材达，使用钢材达200200 10103 3t t。所以，在选材时要注意其所以，在选材时要注意其经济性经济性。（2 2）平台建造不但用钢数量多，构件尺寸和厚度也大。）平台建造不但用钢数量多，构件尺寸和厚度也大。构件的一般厚度为构件的一般厚度为15-75mm15-75mm，某些局部构件的厚度可达，某些局部构件的厚度可达100mm100mm。自升式平台
14、齿条用钢厚度达自升式平台齿条用钢厚度达125-150mm125-150mm。（3 3）平台用钢，大部分品种是）平台用钢，大部分品种是板材板材和和管材管材。由于管材在相同的条件下在海水中的形状阻力最小，从而所由于管材在相同的条件下在海水中的形状阻力最小，从而所承受的海浪冲击力也最小，所以海洋平台的立柱、桩腿、支承受的海浪冲击力也最小，所以海洋平台的立柱、桩腿、支撑等结构都用管材（大直径管一般用钢板卷制焊接而成）。撑等结构都用管材（大直径管一般用钢板卷制焊接而成）。（4 4）平台用钢，使用的）平台用钢，使用的钢种钢种多。多。为了保证大型钢结构的强度和稳定性，大量采用普通强度钢，为了保证大型钢结构的
15、强度和稳定性，大量采用普通强度钢，增大构件尺寸，以保证足够的刚度。增大构件尺寸，以保证足够的刚度。但对承受高载荷的高应力区，为减轻自重而采用高强度钢。但对承受高载荷的高应力区，为减轻自重而采用高强度钢。（5 5）平台结构复杂，一些部位）平台结构复杂，一些部位刚性刚性很大。很大。在一些节点连接处，在厚度方向存在较高应力。这些应力在在一些节点连接处，在厚度方向存在较高应力。这些应力在焊接过程中可能会高于材料的屈服强度。如果材料在厚度方焊接过程中可能会高于材料的屈服强度。如果材料在厚度方向塑性不好，便有可能在厚度方向产生冷裂缝，即产生层状向塑性不好，便有可能在厚度方向产生冷裂缝，即产生层状撕裂，因此
16、，平台建造需要采用撕裂，因此，平台建造需要采用抗层状撕裂钢抗层状撕裂钢（Z Z向钢）。向钢）。（6 6）庞大的平台结构焊接工作量很大）庞大的平台结构焊接工作量很大.如果钢的可焊性不好，不仅需要较高的预热温度，而且质量如果钢的可焊性不好，不仅需要较高的预热温度，而且质量也不易保证。也不易保证。因此，改善钢的因此，改善钢的可焊性可焊性是平台用钢至关重要的问题。是平台用钢至关重要的问题。为了提高焊接质量，在改进焊接工艺的同时，各国都在研究为了提高焊接质量，在改进焊接工艺的同时，各国都在研究大厚度不预热、无裂纹的可焊性良好的新钢种。大厚度不预热、无裂纹的可焊性良好的新钢种。（7 7）平台在海洋环境中长
17、期遭受海水腐蚀，构件厚度逐渐）平台在海洋环境中长期遭受海水腐蚀，构件厚度逐渐损耗，再加上海浪、风暴、流砂等的反复冲击，还可能发生损耗，再加上海浪、风暴、流砂等的反复冲击，还可能发生腐蚀疲劳。腐蚀疲劳。海水腐蚀降低了平台的使用寿命。因此，除对海洋平台采取海水腐蚀降低了平台的使用寿命。因此，除对海洋平台采取各种防护措施外，也希望所使用的钢材具有较高的各种防护措施外，也希望所使用的钢材具有较高的耐海水腐耐海水腐蚀性能。蚀性能。为此，它需要比普通钢更具有耐腐蚀的新钢种为此，它需要比普通钢更具有耐腐蚀的新钢种-耐海水腐蚀耐海水腐蚀钢。钢。2 2.自升式海洋平台节点用钢自升式海洋平台节点用钢自升式海洋平台
18、节点用钢自升式海洋平台节点用钢 海洋钻井平台和采油平台结构种类很多，除了工作平台海洋钻井平台和采油平台结构种类很多，除了工作平台上层建筑以外，都有坚固的支撑结构。这些管型结构通过一上层建筑以外，都有坚固的支撑结构。这些管型结构通过一些管型节点形成整体。这些管节点都承受着较高的载荷，具些管型节点形成整体。这些管节点都承受着较高的载荷，具有较大的应力集中。有较大的应力集中。以往管节点均采用焊接结构。但焊接管节点有许多不利条件，以往管节点均采用焊接结构。但焊接管节点有许多不利条件，使得节点经常发生断裂事故。这些使得节点经常发生断裂事故。这些不利条件不利条件包括：包括：-节点除承受较高工作应力外，焊接
19、还产生附加的残余节点除承受较高工作应力外，焊接还产生附加的残余应力；应力；-焊接接头部分材质不均匀，性能恶化；焊接接头部分材质不均匀，性能恶化；-焊缝成形难于保证节点光顺过渡，加剧了应力集中等。焊缝成形难于保证节点光顺过渡，加剧了应力集中等。因此，焊接节点容易发生破坏，特别是在海洋环境下的疲劳，因此，焊接节点容易发生破坏，特别是在海洋环境下的疲劳，成为影响节点寿命的关键。成为影响节点寿命的关键。研究研究Z Z向钢对解决施工和使用过程中的层状撕裂是有效的，向钢对解决施工和使用过程中的层状撕裂是有效的，但不能完全解决疲劳问题。国外已研究了但不能完全解决疲劳问题。国外已研究了铸钢节点铸钢节点。铸钢节
20、点的优点铸钢节点的优点是：是：-能按理想的形状成形；能按理想的形状成形；-壁厚不能受限制，可按受力大小随意增减壁厚；壁厚不能受限制，可按受力大小随意增减壁厚；-连接处可得到平滑光顺的过渡，减轻了应力集中，提高连接处可得到平滑光顺的过渡，减轻了应力集中，提高了疲劳寿命。了疲劳寿命。3.自升式海洋平台齿条用钢自升式海洋平台齿条用钢 自升式钻井平台的甲板与船体结构一样，能将可升降的支自升式钻井平台的甲板与船体结构一样，能将可升降的支腿提起，将平台拖航到钻探海域，钻探时将桩腿下降伸到海底，腿提起，将平台拖航到钻探海域，钻探时将桩腿下降伸到海底，甲板部分借助齿轮齿条机构上升到水面以上位置进行作业。甲板部
21、分借助齿轮齿条机构上升到水面以上位置进行作业。一般自升式钻井平台，为了增加稳定性，减轻自重，大量一般自升式钻井平台，为了增加稳定性，减轻自重，大量使用使用480-784N/mm480-784N/mm2 2的高强度钢。的高强度钢。特别是为了升降甲板而安装在桩腿上的特别是为了升降甲板而安装在桩腿上的齿条齿条，是使用厚板，是使用厚板为为127-150mm127-150mm的的784N/mm784N/mm2 2级特厚高强度钢。对于这种齿条材级特厚高强度钢。对于这种齿条材料的性能要求与平台结构、工作载荷、工作海区、焊接施工方料的性能要求与平台结构、工作载荷、工作海区、焊接施工方法等有关，因而对其提出了特
22、别高的要求。法等有关，因而对其提出了特别高的要求。（1 1）高强度）高强度：为了既能减轻桩腿的重量，又能增加拖航中的稳定性，齿面为了既能减轻桩腿的重量，又能增加拖航中的稳定性，齿面上应能承受大的应力，并且在结构上要起到腿的加强作用，上应能承受大的应力，并且在结构上要起到腿的加强作用，因此要求采用因此要求采用784 N/mm784 N/mm2 2的高强度钢。的高强度钢。（2 2）高韧性）高韧性：为了避免在使用过程中发生脆性断裂并确保安全，采用了比为了避免在使用过程中发生脆性断裂并确保安全，采用了比工作海区的最低日平均温度低工作海区的最低日平均温度低20-3020-30的温度作为设计的基的温度作为
23、设计的基准温度，实际上在温暖海区取为准温度，实际上在温暖海区取为-30-30，在极寒冷海区为，在极寒冷海区为-5050，确保，确保夏比冲击值夏比冲击值达到所要求的高韧性。达到所要求的高韧性。（3 3）可焊性好）可焊性好：因结构的角焊缝很多，且施焊大多在室外进行，所以在焊接因结构的角焊缝很多，且施焊大多在室外进行，所以在焊接热影响区容易产生热影响区容易产生低温裂纹低温裂纹和和层状撕裂层状撕裂，因此要求钢材有小，因此要求钢材有小的的裂纹敏感性裂纹敏感性。重要的是焊接线能量较高时，焊接接头的韧性要好，要求韧重要的是焊接线能量较高时，焊接接头的韧性要好，要求韧性值大致与基体金属的韧性值相当。性值大致与
24、基体金属的韧性值相当。（4 4）组织均匀致密）组织均匀致密：齿条的齿面多数是气割后进行退火处理后使用，对气割后的齿条的齿面多数是气割后进行退火处理后使用，对气割后的齿面不再进行加工。齿面不再进行加工。因此，钢板必须具有优良的因此，钢板必须具有优良的气割性能气割性能，在气割面上不出现氢，在气割面上不出现氢致缺陷和夹杂物缺陷。致缺陷和夹杂物缺陷。在气割面之下要求具有足够的硬度，在各方面有均匀的硬度在气割面之下要求具有足够的硬度，在各方面有均匀的硬度分布。分布。（5 5）除上述质量要求外，还要有较好的）除上述质量要求外，还要有较好的经济性经济性。四四、自升式海洋平台的建造、自升式海洋平台的建造 海洋
25、平台从设计到制造，直至交付使用，包含着许多相海洋平台从设计到制造，直至交付使用，包含着许多相互关连的因素，需综合考虑和处理。互关连的因素，需综合考虑和处理。就建造工艺工作者而言，在海洋平台设计之初，就要了就建造工艺工作者而言，在海洋平台设计之初，就要了解其使用标准、环境标准等基本情况，从而对设计者提出工解其使用标准、环境标准等基本情况，从而对设计者提出工艺要求，对结构工艺性提出建设性意见，以便日后建造时便艺要求，对结构工艺性提出建设性意见，以便日后建造时便于施工，并简便可靠。于施工，并简便可靠。1.建造方案建造方案 所谓建造方案选择，是指选定一种将其最后组装成平台的建所谓建造方案选择，是指选定
26、一种将其最后组装成平台的建造方法。造方法。海洋平台的总装方法有海洋平台的总装方法有分段法分段法、总段法总段法；总段法又可分为；总段法又可分为陆陆上总段法上总段法与与海上总装法海上总装法。对自升式海洋平台而言，对自升式海洋平台而言，-所谓分段建造法，是指其桩腿由部件组装成分段后，所谓分段建造法，是指其桩腿由部件组装成分段后，直接在自升式平台沉垫上组装成桩腿整体；直接在自升式平台沉垫上组装成桩腿整体；-所谓总段建造法，是指将其桩腿分段组装成封闭型的所谓总段建造法，是指将其桩腿分段组装成封闭型的桩腿总段，再在自升式平台沉垫上总装成整体桩腿。桩腿总段，再在自升式平台沉垫上总装成整体桩腿。鉴于海洋平台其
27、长、宽、高尺度比，较为特殊，总体重鉴于海洋平台其长、宽、高尺度比，较为特殊，总体重量又大，所以除在陆地上建造外，还常用在量又大，所以除在陆地上建造外，还常用在海上总装法海上总装法。由于海洋平台的特点，要完全满足其建造要求的设备，由于海洋平台的特点，要完全满足其建造要求的设备，在一般造船厂中是困难的。而专为其添置设备不但要投资、在一般造船厂中是困难的。而专为其添置设备不但要投资、投资额大，且往往在时间上是不允许的。所以利用工艺方法投资额大，且往往在时间上是不允许的。所以利用工艺方法来决定建造方案，可不用添置新设备。来决定建造方案，可不用添置新设备。为解决场地及下水困难，可以采用为解决场地及下水困
28、难，可以采用水上合拢法水上合拢法，它的起，它的起重设备，通常是用大起重能力的浮吊。重设备，通常是用大起重能力的浮吊。为解决起重能力不足，租用浮吊在经济上又不划算时，为解决起重能力不足，租用浮吊在经济上又不划算时，可以采用可以采用机械顶升法机械顶升法。当场地、下水设施、起重设施不能满足要求时，可采用当场地、下水设施、起重设施不能满足要求时，可采用水上合拢法水上合拢法、浮力升顶法浮力升顶法、自升安装法自升安装法、岸边起重机与浮吊岸边起重机与浮吊联合吊装法联合吊装法等。等。2.分段划分特点分段划分特点 自升式海洋平台主要由自升式海洋平台主要由平台壳体平台壳体、沉垫沉垫和和桩腿桩腿三大部分三大部分组成
29、，每个部分都有其本身的特点，在分段划分时应该考虑组成，每个部分都有其本身的特点，在分段划分时应该考虑这些特点，以便划分得比较合理。这些特点，以便划分得比较合理。（1）平台壳体的分段划分特点 根据自升式平台的特点，自升式平台的平台壳体多采用平根据自升式平台的特点，自升式平台的平台壳体多采用平面分段上船台进行大合拢，也就是说，平台壳体的划分，应以面分段上船台进行大合拢，也就是说，平台壳体的划分，应以平面分段为其主要形式，其原因如下：平面分段为其主要形式，其原因如下：1 1）由于自升式钻井平台的平台是一长宽相近的结构物，其平）由于自升式钻井平台的平台是一长宽相近的结构物，其平面图形又往往是面图形又往
30、往是三角形三角形或或梯形梯形，不便象船舶那样将其分为若干，不便象船舶那样将其分为若干环形总段或立体分段，不便于得到整齐的立体分段切口；环形总段或立体分段，不便于得到整齐的立体分段切口；2 2）平台的舱内设备（如发电机组、泥浆泵、大型硅整流装）平台的舱内设备（如发电机组、泥浆泵、大型硅整流装置等）都应经置等）都应经单元组装后单元组装后才进舱装在下甲板上，上面再盖一才进舱装在下甲板上，上面再盖一层主甲板就完成了封闭工作，但设备安装处上甲板一般均不层主甲板就完成了封闭工作，但设备安装处上甲板一般均不开口，因此只能先使设备单元进舱后再封甲板。因此，只有开口，因此只能先使设备单元进舱后再封甲板。因此，只
31、有采用平面分段式的甲板结构最为方便；采用平面分段式的甲板结构最为方便；3 3）若以环形立体段上船台，必须经过二次组装，且在吊装）若以环形立体段上船台，必须经过二次组装，且在吊装上甲板以前必须安装相应的设备单元，而这些设备在尺度、上甲板以前必须安装相应的设备单元，而这些设备在尺度、重量方面一般都较大，与壳体环形段组合成一个两面开口或重量方面一般都较大，与壳体环形段组合成一个两面开口或三面开口的立体段后不论从重量方面或结构刚性方面考虑均三面开口的立体段后不论从重量方面或结构刚性方面考虑均不合适；不合适；4 4）由于平台长、宽方向的尺寸大致相近，采用平面分段上）由于平台长、宽方向的尺寸大致相近，采用
32、平面分段上船台有利于向多个方向同时进行装配焊接施工，从而可扩大船台有利于向多个方向同时进行装配焊接施工，从而可扩大施工面，缩短平台建造周期；施工面，缩短平台建造周期；5 5）由于平台壳体）由于平台壳体基本没有曲度基本没有曲度，因此各分段大都可在平面，因此各分段大都可在平面分段流水线或平面工位建造。将平台壳体划分为较多的平面分段流水线或平面工位建造。将平台壳体划分为较多的平面分段，不仅能提高平面分段流水线的利用率，更为重要的是分段，不仅能提高平面分段流水线的利用率，更为重要的是可以提高生产效率，缩短分段制造周期。可以提高生产效率，缩短分段制造周期。当然，平台壳体在以平面分段为主进行划分的同时，也
33、不排当然，平台壳体在以平面分段为主进行划分的同时，也不排除少量采用立体分段，这要根据平台的结构特点来决定。除少量采用立体分段，这要根据平台的结构特点来决定。例如，若平台壳体本身具有局部双底结构，则双底部分一般例如，若平台壳体本身具有局部双底结构，则双底部分一般仍划分为立体分段为好。仍划分为立体分段为好。另外，另外，桩腿支承套管桩腿支承套管因要与因要与桩腿桩腿配合，其精度要求很高，而配合，其精度要求很高，而且桩腿支承套管舱内要安装复杂的且桩腿支承套管舱内要安装复杂的提升机构提升机构，因此不宜在该，因此不宜在该部位进行分段划分，一般将整个桩腿支承套管舱划分为一个部位进行分段划分，一般将整个桩腿支承
34、套管舱划分为一个完整的立体分段，预制好以后在上船台，以保证该部分的精完整的立体分段，预制好以后在上船台，以保证该部分的精度。度。（2）沉垫划分时应考虑的若干因素 由于自升式钻井平台沉垫的宽度尺寸一般都较大，不易由于自升式钻井平台沉垫的宽度尺寸一般都较大，不易在常规纵向倾斜船台上合拢下水，因此通常的做法是将沉垫在常规纵向倾斜船台上合拢下水，因此通常的做法是将沉垫分为几个大型总段来预制，下水后在水上总装成整个沉垫。分为几个大型总段来预制，下水后在水上总装成整个沉垫。（3）自升式钻井平台桩腿的划分特点 在进行自升式钻井平台桩腿的分段划分时，除考虑起重在进行自升式钻井平台桩腿的分段划分时，除考虑起重量
35、、制造方便、材料规格等因素外，还必须考虑以下特殊问量、制造方便、材料规格等因素外，还必须考虑以下特殊问题：题：1 1）无论是桁架式桩腿还是圆筒形桩腿，只要是由齿条传动）无论是桁架式桩腿还是圆筒形桩腿，只要是由齿条传动进行平台升降的，桩腿环形接缝一般应布置在齿根部位。因进行平台升降的，桩腿环形接缝一般应布置在齿根部位。因为焊缝布置在齿根部位，焊接工作量最小，焊接引起的热变为焊缝布置在齿根部位，焊接工作量最小，焊接引起的热变形也最小。另外，焊缝布置在齿根区，修整精度稍差一点也形也最小。另外，焊缝布置在齿根区，修整精度稍差一点也不至于对平台的升降有很大的影响。不至于对平台的升降有很大的影响。但是，如
36、果平台的升降是靠圆柱形桩腿上的但是，如果平台的升降是靠圆柱形桩腿上的销孔销孔和升降和升降机构上的机构上的插销插销来实现的，则对桩腿进行分段划分时，分段接来实现的，则对桩腿进行分段划分时，分段接缝不应布置在插销孔部位，而应布置在两排插销孔之间，以缝不应布置在插销孔部位，而应布置在两排插销孔之间，以保证插销孔的制造精度和各排插销孔的间距准确，以利于平保证插销孔的制造精度和各排插销孔的间距准确，以利于平台的顺利升降；台的顺利升降；2 2）对于）对于桁架式桩腿桁架式桩腿而言，无论其横剖面形状是正方形或是而言，无论其横剖面形状是正方形或是正三角形，其分段形式一般均采用正三角形，其分段形式一般均采用对正三
37、角形对正三角形和和对正方形对正方形，其分段接缝位置一般均设在水平桁撑的圆盘板和水平斜撑的其分段接缝位置一般均设在水平桁撑的圆盘板和水平斜撑的方头这两种自然接头处。这样划分，主要是为了利用齿条组方头这两种自然接头处。这样划分，主要是为了利用齿条组合体的面板作为分段装配的基面，便于减少齿条在装焊过程合体的面板作为分段装配的基面，便于减少齿条在装焊过程中产生的变形，保证齿条的桩腿的制造精度。至于分段接缝中产生的变形，保证齿条的桩腿的制造精度。至于分段接缝设在圆盘板和方头之处，主要是为了减少装焊工作量，同时设在圆盘板和方头之处，主要是为了减少装焊工作量，同时分段接缝设在这两处也有利于桩腿环形段的合拢；
38、分段接缝设在这两处也有利于桩腿环形段的合拢；3 3）布置）布置桁架式桩腿环形接缝桁架式桩腿环形接缝时，除应考虑时，除应考虑1 1）中指出的问题，）中指出的问题，还应考虑便于还应考虑便于V V形分段的装配形分段的装配和桩腿环形总段的对接。从这和桩腿环形总段的对接。从这个角度出发，环形大接缝最好设在某一个角度出发，环形大接缝最好设在某一K K形管架的水平管形管架的水平管和和上一上一K K形管架的斜管形管架的斜管之间，而不要设在同一之间，而不要设在同一K K形管架的水平形管架的水平管和斜管之间。因为若将环形大接缝设在同一管和斜管之间。因为若将环形大接缝设在同一K K形管架的水形管架的水平管和斜管之间
39、，则各平管和斜管之间，则各V V行分段端部的人字管架只有水平管行分段端部的人字管架只有水平管和齿柱组合体相连，因而增加了和齿柱组合体相连，因而增加了V V形分段安装、定位的难度，形分段安装、定位的难度，对伸出齿柱组合体外地斜管还要进行临时支撑；对伸出齿柱组合体外地斜管还要进行临时支撑；同时，进行桩腿环形总段的对接时，不仅要进行齿柱组合体同时，进行桩腿环形总段的对接时，不仅要进行齿柱组合体的对接，而且要进行上一段端部的对接，而且要进行上一段端部K K形管架的斜管与下一段齿形管架的斜管与下一段齿柱组合体间的装配焊接，显然增加了环形总段的对接工作量柱组合体间的装配焊接，显然增加了环形总段的对接工作量
40、和难度，同时也不利于控制最终的焊接变形。和难度，同时也不利于控制最终的焊接变形。3.焊接的特点焊接的特点 海洋平台是焊接结构，由于结构复杂，应力集中程度高，海洋平台是焊接结构，由于结构复杂，应力集中程度高，工作环境条件苛刻，在外载荷作用下特别易于产生工作环境条件苛刻，在外载荷作用下特别易于产生脆性断裂脆性断裂和和疲劳破坏疲劳破坏。为了防止这些破坏的发生，确保平台安全，除了在设计、为了防止这些破坏的发生，确保平台安全，除了在设计、选材上注意防止外，焊接过程的控制也是极为重要的。选材上注意防止外，焊接过程的控制也是极为重要的。在焊接过程中影响结构性能的，主要是焊接材料、焊接在焊接过程中影响结构性能
41、的，主要是焊接材料、焊接方法和焊接工艺、焊接检验等。方法和焊接工艺、焊接检验等。金属焊接，是利用局部加热的方法，将两块金属工件接金属焊接，是利用局部加热的方法，将两块金属工件接缝处局部加热到缝处局部加热到熔化状态熔化状态，通过，通过冷却重结晶冷却重结晶而连接在一起的而连接在一起的一种方法。这种方法也称为一种方法。这种方法也称为熔接法熔接法。熔接过程是金属熔接过程是金属再冶金过程再冶金过程。参与这一过程的有被焊金。参与这一过程的有被焊金属、填充金属。母材和填充金属熔化后冷却结晶形成属、填充金属。母材和填充金属熔化后冷却结晶形成焊缝焊缝，邻接焊缝的母材金属受焊接热循环的影响而发生了组织和性邻接焊缝
42、的母材金属受焊接热循环的影响而发生了组织和性能变化。组织和性能变化的部分称为能变化。组织和性能变化的部分称为热影响区热影响区。焊缝、热影响区和部分母材组成焊接接头。焊缝、热影响区和部分母材组成焊接接头。上述冶金过程形成的焊缝金属，不仅改变了母材的化学上述冶金过程形成的焊缝金属，不仅改变了母材的化学成分和晶体组织，而且也改变了母材的性能。其性能变化取成分和晶体组织，而且也改变了母材的性能。其性能变化取决于母材的性质、焊接材料和焊接工艺。决于母材的性质、焊接材料和焊接工艺。热影响区热影响区在焊接热循环作用下发生了组织变化，从而改在焊接热循环作用下发生了组织变化，从而改变了母材的性能。热影响区的性能
43、变化取决于母材的性质和变了母材的性能。热影响区的性能变化取决于母材的性质和焊接工艺。热影响区内因受热程度不同，其性能变化也有差焊接工艺。热影响区内因受热程度不同，其性能变化也有差异。异。熔合线附近熔合线附近为为过热区过热区，因受热温度高作用时间长晶粒长，因受热温度高作用时间长晶粒长大粗化而变脆化；相邻为大粗化而变脆化；相邻为淬硬区淬硬区，得到硬而脆的近马氏体组，得到硬而脆的近马氏体组织，同样发生脆化，故热影响区的性能恶化了。织，同样发生脆化，故热影响区的性能恶化了。提高和改善母材及焊缝金属的韧性，可以阻止或延缓裂提高和改善母材及焊缝金属的韧性，可以阻止或延缓裂纹的发生和向外扩展。纹的发生和向外
44、扩展。平台结构焊接研究的重要任务就是从焊接材料、焊接方平台结构焊接研究的重要任务就是从焊接材料、焊接方法和工艺等方面来改善焊接接头的性能。法和工艺等方面来改善焊接接头的性能。自升式海洋平台结构是自升式海洋平台结构是管件纵横交错管件纵横交错，管节点众多管节点众多，且，且多为厚壁管件的结构多为厚壁管件的结构，焊接要比一般结构困难而又要求高，焊接要比一般结构困难而又要求高，加之使用中难于维修，因此焊接施工规定极为严格，其加之使用中难于维修，因此焊接施工规定极为严格，其特点特点是：是：（1 1）为了防止）为了防止冷裂纹冷裂纹和提高热影响区的韧性，多采用低氢和提高热影响区的韧性，多采用低氢型和型和超低氢
45、型碱性焊条超低氢型碱性焊条。（2 2）焊接热输入量焊接热输入量通常限制在通常限制在40-50KJ/cm40-50KJ/cm的范围内，以确的范围内，以确保焊接接头的韧性和抗脆断的性能。保焊接接头的韧性和抗脆断的性能。（3 3）厚板焊接，一般焊前需预热，以防裂纹发生。）厚板焊接，一般焊前需预热，以防裂纹发生。（4 4）管节点管节点和和关键部件关键部件焊后还需进行热处理，以消除焊接焊后还需进行热处理，以消除焊接残余应力。残余应力。（5 5）管件桁架结构管件桁架结构大多采用全位置、大多采用全位置、全熔透全熔透、多层多道多层多道手手工焊接。工焊接。（6 6）承受）承受交变应力交变应力的管节点和关键构件的角焊缝还需的管节点和关键构件的角焊缝还需磨修磨修或或熔修熔修，以修整焊缝和消除表面缺陷，减少应力集中，提高，以修整焊缝和消除表面缺陷，减少应力集中，提高疲劳寿命。疲劳寿命。谢谢此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢