半潛式平臺的結(jié)構(gòu)特點及檢驗要領(lǐng)

1、半潛式平臺的結(jié)構(gòu)特點及檢驗要領(lǐng)包小兵 陳少耿（中國船級社）提 要 本文討論了半潛式平臺的結(jié)構(gòu)特點，根據(jù)船級社的規(guī)范平臺結(jié)構(gòu)按照其使用時的應(yīng)力大小和形式、載荷率、存在應(yīng)力集中的可能性以及破壞之后對平臺總體安全和功能的影響程度可分為特殊構(gòu)件、主要構(gòu)件和次要構(gòu)件三類，對于三類不同類別的構(gòu)件給出了具體的檢驗方法、要求和標(biāo)準(zhǔn)，對在我國海域作業(yè)的半潛式平臺檢驗工作具有指導(dǎo)意義。summary the paper discusses structural characteristics of semi-submersible platform. the whole structure of semi-sub

2、mersible platform can be categorized as special structure, principal structure and secondary structure, in line with classification societys rule and based on the quantity and type of stress, rate of load, possibility of stress-centralizing and effect on total safety and function when failure occurs

3、. the detailed methods, requirements and criteria for survey of three categories of structure are given accordingly, which can be regards as survey guideline of semi-submersible platforms service at chinese offshore area.關(guān)鍵詞 半潛式平臺 特殊構(gòu)件 主要構(gòu)件 次要構(gòu)件 檢驗key words semi-submersible platform, special structu

4、re, principal structure, secondary structure, survey1 半潛式平臺結(jié)構(gòu)特點半潛式是指用數(shù)個具有浮力的立柱把上殼體連接到下殼體或樁靴上，并由其浮力支持的海上平臺，作業(yè)時下殼體或樁靴潛入水中，局部的立柱露出水面為半潛狀態(tài)，但無論在什么狀態(tài)，上殼體都不沒入水中。半潛式平臺是柱穩(wěn)式平臺的一種。目前，掛中國旗的半潛式平臺共有四座，即“南海二號”、“南海五號”、“南海六號”和“勘探三號”。前三座平臺屬于中海石油南方鉆井公司，均在挪威建造；而“勘探三號”平臺則是由上海造船廠自行設(shè)計制造的，業(yè)主為上海地質(zhì)調(diào)查局。不同型號的半潛式平臺雖然在結(jié)構(gòu)和尺寸上會略有差

5、異，但其結(jié)構(gòu)大體可分為四部分：上部結(jié)構(gòu)、立柱、下殼體/沉箱以及連接它們的撐桿。根據(jù)船級社規(guī)范，平臺的結(jié)構(gòu)按照其使用時的應(yīng)力大小和形式、載荷率、存在應(yīng)力集中的可能性以及破壞之后的后果可分為特殊構(gòu)件、主要構(gòu)件和次要構(gòu)件三類。其中特殊構(gòu)件是指傳遞極端載荷并有應(yīng)力集中的重要構(gòu)件；主要構(gòu)件是指對保持平臺結(jié)構(gòu)的整體完整性有重要作用的構(gòu)件；次要構(gòu)件是指其失效后不會影響平臺整體完整性的構(gòu)件。半潛式平臺構(gòu)成總體完整性結(jié)構(gòu)的構(gòu)件是指甲板主要桁材、橫骨、縱骨、連續(xù)性艙壁、立柱、水平撐桿、水平斜撐桿、垂直斜撐桿和下殼體。這些構(gòu)件除沉箱外都屬于主要構(gòu)件，另外一些與上述構(gòu)件連接的結(jié)構(gòu)，比如起重機(jī)底座等也屬于主要構(gòu)件。這些

6、結(jié)構(gòu)的特點是承擔(dān)總體載荷，或者局部重載荷，或交變載荷。半潛式平臺的主要構(gòu)件有：水平撐桿、水平斜撐桿、垂直斜撐桿、立柱殼板（包括附加的穩(wěn)性立柱）、主要桁材、甲板上的連續(xù)艙壁、橫骨和縱骨、鉆臺、鉆臺上部結(jié)構(gòu)、直升機(jī)平臺支撐構(gòu)件、吊車底座、救生艇平臺支撐構(gòu)件、重模塊和設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)（如導(dǎo)鏈器）、防噴器底座等。特殊區(qū)域是指主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接處（t、k、y節(jié)點）、主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件在結(jié)構(gòu)有突變的區(qū)域以及附在主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件上并承受較大負(fù)荷和交變負(fù)荷的結(jié)構(gòu)和設(shè)備的區(qū)域，這些區(qū)域同時也是應(yīng)力集中點，容易出現(xiàn)疲勞裂紋，甚至在惡劣海況下會出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象，這些區(qū)域一旦有缺陷，會使缺陷進(jìn)一步擴(kuò)大并使周邊結(jié)構(gòu)超負(fù)荷，主要如下：交接處

7、：這些交接處大都成銳角，焊縫較集中，結(jié)構(gòu)特點是：采用橫截面小的構(gòu)件“穿透”橫截面大的構(gòu)件的相交連接方式，橫截面小的構(gòu)件在相交處由方形逐漸向圓形過渡，采用全透焊，相交處有加強(qiáng)肘板，肘板也采用全透焊并且外緣加工成拋物線形，使過渡均勻。具體指水平撐桿與立柱和/或沉箱、水平斜撐桿與立柱和/或沉箱、垂直橫向斜撐桿與立柱和/或沉箱、垂直縱向斜撐桿與立柱和/或沉箱、撐桿之間、撐桿與甲板結(jié)構(gòu)、立柱與沉箱、立柱與甲板結(jié)構(gòu)、甲板縱桁或艙壁與橫桁或艙壁。附屬構(gòu)件或設(shè)備：這些結(jié)構(gòu)主要承受大的局部載荷或交變載荷，或損壞時產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象。主要有：起重機(jī)底座與甲板結(jié)構(gòu)連接處以及底座和上面凸緣、錨機(jī)與立柱/甲板結(jié)構(gòu)的機(jī)座、導(dǎo)鏈

8、器與立柱的連接構(gòu)件、撐桿上的陽極、撐桿上的水聽器、附屬在主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的其他結(jié)構(gòu)。半潛式平臺上除了特殊區(qū)域和主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件之外的結(jié)構(gòu)基本認(rèn)為是次要構(gòu)件，主要有：平臺主甲板、主甲板上各個艙室的艙壁和扶強(qiáng)材（如生活區(qū)、發(fā)電機(jī)房、材料庫房、泥漿房等的艙壁和扶強(qiáng)材）、上層甲板和管架區(qū)、沉箱及其內(nèi)部扶強(qiáng)材。2 半潛式平臺的結(jié)構(gòu)檢驗要領(lǐng)按照平臺的結(jié)構(gòu)不同和實際檢驗的可能條件，在不同的檢驗（年度檢驗、期間檢驗、定期檢驗和塢內(nèi)檢驗）中采用不同的檢驗方法（總體檢驗、近觀檢驗和無損檢測）是十分必要的。表1表3對半潛式平臺的各個結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，并給出各部位對應(yīng)的檢驗要求和檢驗標(biāo)準(zhǔn)說明。年度檢驗：每年安全證書到期日前后3

9、個月內(nèi)進(jìn)行，此時平臺一般處于作業(yè)狀態(tài)，沉箱、水平撐桿、垂直撐桿和立柱下部在水下。檢驗時，對特殊區(qū)域進(jìn)行近觀檢驗，對主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行一般性檢驗，對可疑區(qū)域可要求進(jìn)行無損檢測（一般指磁粉探傷）。另外對甲板上面的甲板室要進(jìn)行檢查，確認(rèn)有沒有結(jié)構(gòu)損壞或改動。期間檢驗：一般結(jié)合第二或第三個年度檢驗進(jìn)行，檢驗要求平臺在遮蔽水域進(jìn)行，排出所有壓載水，使盡可能多的船體露出水面，檢驗范圍比年度檢驗大，對某些結(jié)構(gòu)要求ndt。定期檢驗：每五年進(jìn)行一次，要求平臺在船塢進(jìn)行，變通的辦法可在遮蔽水域進(jìn)行。要求對所有的特殊區(qū)域和主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行檢驗，并對有關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行ndt；對所有壓載處所、錨鏈艙和空艙進(jìn)行檢驗；對所有陽極和

10、陰極保護(hù)進(jìn)行檢查和試驗、測量電位；對撐桿的漏水探測系統(tǒng)進(jìn)行試驗（如有）；對系泊設(shè)備進(jìn)行檢查和測量；對結(jié)構(gòu)進(jìn)行測厚；當(dāng)平臺的輕船重量有明顯變化時要求進(jìn)行輕船試驗。塢內(nèi)/水下檢驗：每五年進(jìn)行兩次，最長兩次間距不超過3年，一般結(jié)合期間檢驗和定期檢驗進(jìn)行。檢驗沉箱的外板，特別是龍骨板有沒有變形，一般沉箱外板的變形多為平臺跌落重物所致，有時是拖輪停靠碰撞所致；檢驗海底閥門的狀況，在南海作業(yè)的平臺，其海底閥門的欄柵易被海生物附著造成堵塞。一般而言，沉箱通常沉在水下并被海生物覆蓋，腐蝕量較小。平臺的塢內(nèi)檢驗可用水下檢驗代替，但第三個定期檢驗和以后的定期檢驗期的塢檢不允許用水下檢驗代替。從事水下檢驗的公司和人

11、員必須持有中國船級社認(rèn)可的證書，其檢驗過程應(yīng)受驗船師在場監(jiān)督。表1 特殊區(qū)域的檢驗構(gòu)件名稱檢驗要求、標(biāo)準(zhǔn)和說明構(gòu)件連接處：1水平撐桿與立柱/沉箱l 近觀檢驗有沒有變形、裂紋，特別檢查焊縫。l 注意正常時內(nèi)部應(yīng)該干燥，如果發(fā)現(xiàn)潮濕、泄水，則說明附近有構(gòu)件產(chǎn)生裂紋。l 檢查內(nèi)外加強(qiáng)構(gòu)件是否變形或脫焊。l 位于壓載艙內(nèi)的結(jié)構(gòu)和焊縫的涂層狀況以及腐蝕情況。l 注意焊縫周圍容易產(chǎn)生裂紋。l 焊縫周圍的熱影響區(qū)容易腐蝕。2水平斜撐桿與立柱/沉箱3垂直橫向斜撐桿與立柱/沉箱4垂直縱向斜撐桿與立柱/沉箱5撐桿之間l 內(nèi)部近觀檢驗有沒有變形、裂紋，特別檢查焊縫。l 注意正常時內(nèi)部應(yīng)該干燥，如果發(fā)現(xiàn)潮濕、泄水，則

12、說明附近有構(gòu)件產(chǎn)生裂紋。l 檢查加強(qiáng)構(gòu)件是否變形或脫焊。l 外部檢查時注意加強(qiáng)肘板的狀況。6撐桿與甲板l 注意撐桿與大型“工”字梁的連接以及周圍加強(qiáng)構(gòu)件狀況。l 注意焊縫有沒有裂紋，外部點腐蝕情況。7立柱與沉箱l 年檢時按當(dāng)時實際情況，不應(yīng)影響作業(yè)。如果立柱壓載艙是排空的，則可抽查；否則不必要求。l 內(nèi)部近觀檢驗有沒有變形、裂紋，特別檢查焊縫。l 位于壓載艙內(nèi)的結(jié)構(gòu)和焊縫的涂層和陽極狀況以及腐蝕情況。l 注意中間立柱與沉箱連接處焊縫容易產(chǎn)生裂紋。8立柱與甲板l 對連接處結(jié)構(gòu)和加強(qiáng)材進(jìn)行檢查。l 注意焊縫有沒有裂紋，板材外部點腐蝕情況。l 中間立柱承受起重機(jī)的負(fù)荷，前后立柱承受錨機(jī)的負(fù)荷，故容易

13、產(chǎn)生疲勞裂紋。9甲板縱桁或艙壁與橫桁或艙壁l 注意“十”字交接處焊縫有沒有裂紋及腐蝕情況。l 特別注意鉆臺下方和后吊車下方的“十”字接點。附屬結(jié)構(gòu)：1起重機(jī)底座與甲板結(jié)構(gòu)連接處以及底座和上面凸緣l 要求清潔，除去焊縫表面的油污和臟物。l 注意焊縫及其周圍有沒有產(chǎn)生疲勞裂紋。應(yīng)特別注意起重機(jī)底座的焊縫容易經(jīng)常會出現(xiàn)疲勞裂紋。2錨機(jī)與立柱/甲板結(jié)構(gòu)l 注意檢驗前清潔。l 注意焊縫及其周圍有沒有產(chǎn)生疲勞裂紋。3導(dǎo)鏈輪與立柱的連接l 內(nèi)部抽查連接處的焊縫和加強(qiáng)構(gòu)件。l 注意導(dǎo)鏈輪有沒有拉傷變形。4撐桿上的陽極l 陽極與撐桿的連接處焊縫周圍的熱影響區(qū)容易產(chǎn)生腐蝕，特別是陽極失效時。l 如果陽極塊被碰撞變

14、形，則可能拉傷撐桿外板。5撐桿上的水聽器6雜項：如立柱和撐桿上的管路支撐、梯子、扶手、走道、電纜管。沉箱甲板上的系纜樁和拖纜樁。l 這些結(jié)構(gòu)作業(yè)時大部分在水下，年度和期間檢驗只要求檢查能到達(dá)部份。l 注意管架、梯子支架等與立柱和撐桿的焊縫及周圍比較容易腐蝕。l 拖力和系泊力作用處有沒有裂紋和變形。l 注意如果這些結(jié)構(gòu)變形會拉傷其附著的結(jié)構(gòu)。表2 主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的檢驗構(gòu)件名稱檢驗要求、標(biāo)準(zhǔn)和說明1水平撐桿l 檢驗結(jié)構(gòu)是否損壞和屈曲。l 艏部的水平撐桿受損的原因一般是拖航時受到海浪的拍擊。l 舯部的水平撐桿受損的原因一般是平臺上面跌落重物所致。l 艉部的水平撐桿受損多為拖輪?？克?。2水平斜撐桿3垂

15、直斜撐桿l 這些構(gòu)件在平時作業(yè)時常受到海浪的拍擊，在作業(yè)水線面附近處尤其嚴(yán)重，并且水線面附近的油漆容易脫落產(chǎn)生普遍腐蝕，故應(yīng)注意到水線附近是否存在屈曲。l 作業(yè)水線上的外板容易有點狀腐蝕，其原因一般是從甲板上掉下的臟物附著于結(jié)構(gòu)上并形成原電池。l 定期檢驗時對水線附件外板進(jìn)行測厚是必要的。4立柱外殼板l 同上。l 應(yīng)注意到中間立柱的水線面附近極容易被拖輪所碰撞，一般是防護(hù)墊或防護(hù)木所蓋的位置，外部比較難觀察，可從內(nèi)部有關(guān)艙室進(jìn)行觀察。5主桁材、連續(xù)艙壁、橫骨和縱骨l 檢驗容易到達(dá)處，注意是否變形，凹陷，特別注意鉆臺底座下方和后吊車下方的結(jié)構(gòu)。l 這些構(gòu)件容易有點腐蝕。l 大型“工”字梁的面板容

16、易產(chǎn)生層狀腐蝕。6鉆臺和鉆臺底座l 注意底座趾部與主甲板連接處是否存在裂紋。l 注意底座腐蝕情況。7. 直升機(jī)甲板支撐l 半潛式平臺的直升機(jī)甲板一般坐落在生活區(qū)上面，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的尺寸就較小。檢驗要注意有沒有變形。8. 吊車底座l 一般而言，起重機(jī)底座受到的腐蝕較小，主要檢查有沒有變形。9. 救生艇平臺的支撐結(jié)構(gòu)l 救生艇平臺的支撐結(jié)構(gòu)一般是由大型“工”字梁組成的懸臂梁結(jié)構(gòu)，平時承受吊艇架、救生艇、救助艇的重量，一般年度和期間檢驗很難靠近檢驗。但觀察救生艇平臺的甲板可估計其是否變形。l 注意腐蝕情況。10. 重量大的甲板模塊/設(shè)備基座l 這些基座主要有發(fā)電機(jī)原動機(jī)底座，燃燒臂底座。l 注意有沒有變

17、形。11. 防噴器底座l 與自升式平臺不同，半潛式平臺作業(yè)時采用水下固井，防噴器作業(yè)時在海底，遷移時才把防噴器放在基座上并固定，由于防噴器的重量大，對基座要求也高，檢驗應(yīng)注意是否有變形。表3 次要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的檢驗構(gòu)件名稱檢驗要求、標(biāo)準(zhǔn)和說明1沉箱艙室/處所（包括所有管系，閥門，側(cè)板，艙壁，甲板，肋板以及相關(guān)的加強(qiáng)構(gòu)件，液體艙的液位探測器和防腐保護(hù)）。l 期間檢驗盡可能檢查沉箱甲板，主要是檢查有沒有上面跌落重物或拖輪碰撞所損壞。l 半潛式平臺型深都有30多米，管路承受的壓力很大，對于老齡平臺，比如“南海二號”，應(yīng)特別注意管路狀況，如有過量腐蝕，應(yīng)要求更換。l 注意液位探測器是否清潔。l 防腐涂層的

18、狀況和陽極的保護(hù)效果。l 應(yīng)試驗水密門和風(fēng)管水密閥門的狀況，包括就地和遙控開關(guān)、指示，應(yīng)注意到這些門和閥門只有在狀況正常時才保證平臺的破艙穩(wěn)性。2立柱的艙室和處所。l 注意液位探測器是否清潔。l 試驗水密門和風(fēng)管水密閥門的狀況。l 防腐涂層的狀況和陽極的保護(hù)效果。l 立柱的壓載艙內(nèi)部狀況一般比沉箱差，原因是當(dāng)甲板可變負(fù)荷變動時，要調(diào)節(jié)壓載水保持作業(yè)吃水，故定期檢驗發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)（包括管路）腐蝕較嚴(yán)重時，應(yīng)要求測厚。l 檢驗應(yīng)注意沉箱的推進(jìn)器艙或泵艙，灰罐艙上面的立柱壓載艙的底板，如果這些艙室漏泄，后果比較嚴(yán)重。3作業(yè)水線和輕載水線之間的結(jié)構(gòu)4沉箱側(cè)板和底板，推進(jìn)器。l 一般底板或側(cè)板的損壞是由擱淺或外物碰撞引起。l 注意如果推進(jìn)器受到損壞可能或引起周圍結(jié)構(gòu)的損壞。5甲板室，甲板結(jié)構(gòu)等l 確認(rèn)結(jié)構(gòu)沒有嚴(yán)重腐蝕、損壞或改動。6錨機(jī)、錨、龍須鏈、導(dǎo)鏈器，和系纜樁。l 定期