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7海洋平台建造


安全是船舶航行的第一要求。为此,世界上 许多国家专门有执行船舶技术监督,制订船 舶规范和规章,保障船舶具备安全航行技术 条件的机构。世界上的验船机构根据其性质 分为两类:一类是政府的验船机构,另一类 是民间组织的验船机构。 政府验船机构直接对船舶执行技术监督,签 发有关国际公约规定的船舶证书。民间组织 的验船机构一般称为船级社。
平台焊缝一般需要无损探伤以保证焊接质量。 对于关键部位如管节点根部区域还要做特殊 检查。 探伤方法: ⑴超声波探伤 ⑵射线探伤 ⑶磁场探伤 探伤标准: 美国的ASMEⅧ,AWSD1172或IIW4。
⑴超声波探伤
超声检测是指用超声波来检测 材料和工件、并以超声检测仪 作为显示方式的一种无损检测 方法。超声检测是利用超声波 的众多特性(如反射和衍射), 通过观察显示在超声检测仪上 的有关超声波在被检材料或工 件中发生的传播变化,来判定 被检材料和工件的内部和表面 是否存在缺陷,从而在不破坏 或不损害被检材料和工件的情 况下,评估其质量和使用价值。
磁粉法探伤 ⑴磁粉干法检验: 将干燥的磁粉均匀的撒在磁化了的工件上, 然后轻轻振动工件或微微吹动工件上的磁粉, 使多余的磁粉去掉,如工件上有缺陷,磁粉 就会聚集在缺陷上。 ⑵磁粉湿法检验: ①将磁化后的工件浸在磁粉悬浮液内。 ②将磁粉悬浮液浇在磁化了的工件上。 ③将具有压力的磁粉悬浮液喷在磁化了的工 件上。
磁粉法探伤 ⑴磁粉干法检验: 将干燥的磁粉均匀的撒在磁化了的工件上, 然后轻轻振动工件或微微吹动工件上的磁粉, 使多余的磁粉去掉,如工件上有缺陷,磁粉 就会聚集在缺陷上。 ⑵磁粉湿法检验: ①将磁化后的工件浸在磁粉悬浮液内。 ②将磁粉悬浮液浇在磁化了的工件上。 ③将具有压力的磁粉悬浮液喷在磁化了的工 件上。
退磁
①退磁的原因: 经磁力探伤的构件都会有剩磁,使构件吸住 铁粉磨损轴、轴承、和滑动导轨等构件; 加工带剩磁的构件时,会加剧刀具的磨损, 增加动力消耗;带有剩磁的构件还会影响周 围仪表的准确性,因此必须进行退磁。
②退磁的方法 a.直流电退磁: 由直流电磁化的构件必须用直流电退磁,方 法是接通直流电源,并不断改变电源的极性 和逐渐降低电流的大小至零,使剩磁由大致 小直至消失。 b.交流电退磁: 由交流电磁化的构件可以用交流电退磁,也 可使用直流电。方法是将退磁构件加至原来 的磁化强度后逐步调节变阻器,将磁化电流 在60秒内减少至零值。或将工件逐步抽出并 远离磁场。
§4.5腐蚀与防腐蚀 腐蚀是由于一固体与其环境的作用而引起该 固体的损耗,即在其表面开始自然的化学或 电化学反应引起的破坏。 1.腐蚀的类型: ⑴锈蚀 ⑵电化腐蚀 ⑶细菌腐蚀
3.浓差电池腐蚀 由于不同的含气率,即金属的一部分暴露在 与其他部分不同的空气浓度中,会产生浓差 电池腐蚀。在不同的含气区之间电位是不同 的。暴露在低氧浓度的电解质中的那部分表 面是阳极;而暴露在高氧浓度的电解质中的 表面是阴极。
Hale Waihona Puke ⑶工程修改工作量大,成本控制要求高海洋平台, 特别是平台模块的建造合同,常常是在设计未完成 时签定的,不可避免有大量修改,每项修改都会对 施工进度和成本估计带来影响,因此要进行全面估 计。
⑷业主和验船师监督严格 海洋平台在建造期间,业主和验船师到现场的次数 和监督范围都要比船舶制造期间频繁和广泛的多。
4.阴极保护原理 ⑴牺牲阳极: 阳极是焊在或拴在被保护金属结构上的金属 块,具有低电位,从而使连续足够的电流从 牺牲的金属以焊接或拴接点流向被保护得金 属,从而保证被保护的金属成为腐蚀电池的 阴极。
⑵外加电流阴极保护: 将电池的阴极固定在干结构上,而阳极固定 在辅助电极上,电子从辅助电极通过电池流 向钢结构,使其成为阴极或负极。
③按工件磁化方向不同 a.纵向磁化法: 工件磁化后,磁力线在工件上方向与工件或 焊缝纵向轴平行,这种方法只能用来发现与 工件或焊纵向轴垂直的横向缺陷。
b.周向磁化法: 工件磁化后,磁力线在工件上的分布式是环 绕工件轴向成很多同心圆。这种方法是用来 发现与工件或焊缝轴线平行的纵向缺陷的。
c.联和磁化法: 将纵向磁化和周向磁化同时作用在工件上, 使工件上得到有两个互相垂直的磁力线作用 而产生的合成磁场,以检查各种不同倾斜方 向的缺陷。
2.提高焊接质量的方法 ⑴合理布置管节点处的焊缝间距。 ⑵为提高热影响区的韧性和防止裂缝,在某 些焊缝如垂直焊缝采用含Ni(镍)与Mo(钼) 的低合金焊条。 ⑶对于厚板等厚度较大的构件和高强度钢、 超高强度钢,在焊前应预热,焊后要进行热 处理。 ⑷应打磨焊缝,提高疲劳寿命。
§5.3焊缝的无损探伤
§5.6日常维护保养
为保障海洋工程结构安全可靠,几年一度的 大检修是必需的。其检查包括: ⑴原始结构构件的机械损伤和一般性腐蚀 ⑵原始结构构件焊接点的断裂和局部腐蚀 ⑶防腐蚀系统的工作状态 ⑷海洋生物生长范围和海地冲刷情况 ⑸杂、废物的积存情况 ⑹压载和其它机械张紧装置的工作情况
§5.7平台入级及海事保险
6.近海结构腐蚀区 ⑴浸没区:平均水位以下,该区主要是电化 腐蚀。电化腐蚀的产生必须具备下述条件: ①结构表面的不同区域有电位差; ②在不同的电位之间有通路; ③在结构表面上有电解液。
腐蚀的速度取决于: ①金属表面上阴极和阳极之间的电位差值; ②海水的导电性和温度; ③相对于阴极表面积的阳极表面积的大小; ④特定阳极区的局部条件; ⑤融解在水中的氧气量
§5.2焊接工艺
1.海洋平台对于焊接工艺要求的特点 焊接坡口的加工,对于平板间的焊接坡口, 如甲板的切口,较为简单,但对于管节点则 很复杂,多数平台以厚壁筒体为主要构件, 节点众多,焊接较一般船舶或其它钢结构困 难,并且工作环境长期、严酷,施工要求十 分严格。 西方油气业界在这个问题上是相当保守的, 常以美国焊接协会(AWS),美国石油协会 (API)等的有关规定与标准作为具体的标准 和要求。
3.抗硫化氢高强度钢 生产平台常采用此类特种钢。主要用来制造套管。 4.齿条用钢 一部分自升式平台是依靠焊在桩腿上的齿条,通 过传送机构使平台升降。这种齿条是强度高、韧 性好的特种钢用精密切割的方法割出齿形加工而 成的。齿条用钢气割性、可焊性都很好,在预热 加工等工艺中均不开裂。 5.平台结构用的铸钢 铸造管节点所使用的钢,这种钢的抗层状撕裂、 抗冷裂缝、抵抗疲劳的性能强。
平台建造的主要部分是甲板结构。 平台的甲板结构支撑着主要的钻井设备(如 井架、各种机械装置等),提供了平台的各 种工作和生活模块。
1.模块: 是指已经进行充分预舾 装的立体分段。它们通 常是分别进行设计的, 采用的规范和标准可能 各不相同,设计思想也 不完全一致。模块的重 量范围大致在50~350t, 有时可达2000t。一般模 块在陆地建造,然后将 其拖运至现场进行吊装。 现有起重船的起重能力 决定了模块的尺寸和重 量。
1.抗层状撕裂钢 又称为Z向钢。抗层状撕裂钢在厚度方向 上受力时,其试样有足够的断面收缩率, 在约束大的情况下焊接有抗层状撕裂的 能力,即Z向性能良好。Z向钢在平台用 钢中占总用钢量10%。一般管节点采用Z 向钢。
2.抗裂缝钢 一般在焊接高强度钢时容易出现冷裂缝。为 防止这种裂缝,除采用低氧焊条外,还要进 行适当的预热。但由于结构的部位、建造方 式等的限制使得预热操作变得复杂、昂贵或 不可能,则需要抗裂缝钢。抗裂缝钢是一种 抗裂缝的高强度钢。
⑵射线探伤
射线照相检测是指用X射线或伽 玛射线来检测材料和工件、并以 射线照相胶片作为记录介质和显 示方法的一种无损检测方法。射 线照相检测是利用X射线和伽玛 射线的众多特性(如感光),通 过观察记录(感光)在射线照相 胶片(底片)上的有关X射线或 伽玛射线在被检材料或工件中发 生的衰减变化,来判定被检材料 和工件的内部是否存在缺陷,从 而在不破坏或不损害被检材料和 工件的情况下,评估其质量和使 用价值。
船级社除了进行船舶与海洋钻井装置的定级 工作、出版定级和船体及机械建造有关的规 定外,还有下述职能:监督船舶与海上钻井 装置的建造,包括设计分析、材料试验证明 和核实建造标准;对已建成的船舶与海洋钻 井装置,为了保持等级,在它整个经济服役 期限内作定期的检查;检查载荷线和安全设 备,在各国政府的授权下或在各种国际协定 的范围内,颁发性能和吨位证书以及建造许 可证;
§5.4海洋工程材料
选择钢材应考虑的要求 ⑴钢材要有足够的强度和厚度,以保证整个 平台的设计强度。 ⑵钢材应有较好的缺口韧性,以防止脆断产 生。 ⑶钢材应有较好的可焊性,以利于保证重要 焊接部位有好的焊缝质量。 ⑷钢材应有较好的防层裂特性,以尽可能减 少焊接时结构出现层裂现象。
⑸钢材应有较好的防腐特性,以提高整个平 台的防腐能力和防腐蚀疲劳能力。 ⑹要合理的考虑平台钢材价格,以及钢材费 用与整个平台建造费用的比值,以权衡平台 强度和造价之间的矛盾。
②按通电方式的不同 a.直接通电磁化: 又称直接激励法,在工件上直接接通电源以 产生磁力线进行检查。使用设备简单,方法 简便,但易将工件表面灼伤,产生退火现象。 b.间接通电磁化: 又称间接激励法,是利用探伤器产生的磁场 磁化工件。可以避免直接磁化法的弊病,而 且可以通过增加线圈的方法获得较强的磁场。
2.海洋平台的建造与造船的区别 ⑴施工质量要求高
海洋平台长期在严酷的环境条件下工作,现场修理 困难,花费很高,停工耽误生产损失大。因此,总 的质量保证要求,特别是焊接与无损探伤标准,一 般比船舶要高。 ⑵技术管理细致 平台的每个零部件材料和加工方法,都要有完整的 记录,以一根管件为例,从管子的库存到轧钢厂的 出厂证书,从采用的焊接工艺过程和焊条、无损探 伤记录报告以及焊工,都要求工厂有具体明确的记 载和技术管理程序。
(3)磁力探伤原理 磁力探伤是利用磁场磁化铁磁金属零件所产 生的漏磁来发现其中存在的缺陷。漏磁的产 生与缺陷的形状缺陷离表面的距离以及缺陷 和磁力线的相对位置有关。
磁化和退磁 磁力探伤中,通过磁场使工件带有磁力的过 程称为磁化。 磁化的方式方法 ①按磁化电流的不同分 a.直流电磁化: 采用低电压、大电流的直流电磁化构件。磁 力线稳定,穿透较深,探伤效果好,但成本 较高,且有剩磁现象。 b.交流电磁化: 采用低电压、大电流的交流电磁化构件。
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