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1、导管架建造和安装检验,蓬莱巨涛海洋工程重工有限公司 韩昭伟 2008年11月25日,1.防腐工程 油漆 由于导管架大部分结构都是水下结构，油漆的范围比较少。飞溅区由于经常受到波浪冲击，海冰影响，潮差变化，而且接近大气，容易受到氧化腐蚀，所以在整个平台中，飞溅区防腐非常重要的。对油漆厚度要求高。对于北方的平台，抗冰区除了受到飞溅区的环境外，还要抗击海冰的冲击，故要求更高，涂层厚度也最厚。 喷砂主要是控制清洁度和粗糙度。油漆要进行厚度测量，附着力试验，电火花试验 。,导管架陆上建造,导管架建造涉及的专业比较少，主要是防腐工程、结构工程和焊接工程。下面就这三个工程内容进行讨论。,1.防腐工程 牺牲阳
2、极 阳极设计和制造标准一般参考DNV RP B401“Cathodic Protection Design”和GB4948-85“Sacrificial Anode of Al-Zn-In System Alloy”。 铁芯应表面喷砂至近白级，浇注前铁芯应该预热到150-200，铁芯应位于阳极几何中心。 铝锭熔融后加热到750-800后，保持温度，盛入容器，加入Zn，In，Cd等金属，搅拌使合金均匀分布。 每一个阳极应打上钢印，包括：炉号，毛重，厂家名称，制造日期，标识号。,导管架陆上建造,阳极的质量标准见下表：,2.结构工程 渤海导管架特点 渤海冬天寒冷，有浮冰，导管必须考虑冰载荷和低温冲击
3、韧性。渤海水浅，水深一般30多米，导管结构比较简单。,导管架陆上建造,典型渤海导管架,典型渤海导管架结构分析,2.结构工程 南海和东海导管架特点 南海和东海海冬天温度较高，导管不必考虑冰载荷，对低温韧性要求比较低。除北部湾外，南海和东海，水深一般为70-120米，导管结构比较复杂。,导管架陆上建造,典型深水导管架,2.结构工程 导管架建造-材料检验和追踪 在导管架建造下料时，须进行材料检验和材料追踪检验。材料检验是检验材料有没有缺陷，材料的等级、尺寸、钢号和炉号否与证书相符合，材料堆放是否合理。材料追踪是检验下料时材料的标识是否进行正确转移，一个合格的杆件应该是用钢印打上平台名称，材料的杆件号
4、，材质等级，炉号和批号。,导管架陆上建造,2.结构工程 导管架建造-卷管和接长 在导管架建造中，开始都进行卷管和接管，卷管和接管也是导管架建造的重要部分。卷管尺寸检查主要参考API RP 2B标准。,导管架陆上建造,导管架陆上建造,检验内容: 材料确认 划线.切割下料检验 卷管机轧辊表面状况检查确认 各种检测设备的确认 如须压头,确认压头长度 定位焊道检查 结构表面检查 引弧板设置 尺寸检查 坡口检查 焊道标识 相邻管段纵缝布置检查 焊缝外观及NDT检查,导管架陆上建造,现场检验-组对及尺寸检查 结构件的组对检验及尺寸检查是现场检验的重点。,导管架陆上建造,组对检验: 抽查划线尺寸 杆件标识转
5、移 检查节点构件.管节点 区域相贯线（马鞍线)的位置.尺寸及与相交构件焊缝布置位置. 检查构件切割表面有无可见的母材缺陷 切割是否对母 材造成伤害 检查构件有无弯曲.变形等缺陷,如工字梁的扭曲.局部变形等 坡口.过焊孔等符合要求 迂不等厚度.宽度的连接,其过渡区域的削斜处理是否恰当 结构杆件安装定位准确 构件直线度满足要求,无扭曲变形等情况 接长构件拼接缝布置是否合理 构件对中.错皮情况检查 焊接接头坡口型式.坡口角度.根部间隙.钝边等,符合设计要求 焊口及周围清洁情况 定位焊满足要求,应由合格焊工采用认可的WPS施焊 节点部位尤其是密集焊缝节点.管节点处结构及焊缝布置是否合理,且符合设计要求
6、 引熄弧板设置符合要求 焊前组对尺寸检查(包括长.宽.对角线.水平度等,参见尺寸检查要求),导管架陆上建造,尺寸检查: 预制场地垫墩水平度检查 构件划线尺寸抽查 选定测量基准点,检查水平片各长.宽.对角线尺寸及水平度等 水平片焊后检查,包括水平度梁格局部不平度水平片各长.宽.对角线尺寸 立片及空间组对,包括装配位置/水平度及各端点高程/与相邻构件间距/对角线长度 管结构预制包括长度/周长/椭圆度/直线度/端部垂直度等 板梁结构预制检查内容包括长度/板梁深度/直线度/腹板、面板中心线偏离/翼板的扭曲和倾斜等,2.结构工程 导管架建造-立片安装 尺寸控制按照API RP 2A，要求任意平面或立面两
7、对角线误差不超过19mm；任意平面对边的误差不超过13mm；各桩腿间距最大允许误差为10mm，导管架导管顶端的标高误差为6mm，但任意两导管顶端相对误差要小于6mm，导管架加厚段的误差为0 +25mm，平面内井口导向（conductor guide）圆心离开理论中心误差要小于等于6mm。,导管架陆上建造,2.结构工程 导管架建造-管节点问题 导管架建造的技术重点和难点就是管节点。管节点重要性在于：1、管节点结构受到的应力比其他部分大得多，大约为其他位置十几倍。2、管节点焊缝集中，构件间受力传递都通过管节点。3、受力容易在主杆件（main member）发生层状撕裂 (lamellar tear
8、ing) 。,导管架陆上建造,2.结构工程 导管架建造-总装 导管架的建造方案可分为卧式和立式两种。对于深水导管架，由于受到吊车起吊高度和施工难度高等原因，只能采用卧式建造。对于浅水导管架，两种方案都可以。 总装完成后，应该对整个平台的外观尺寸进行测量，包括各层水平井口片隔水套管导管的同心度，导管架顶部和底部各桩腿的距离，每个桩腿的倾斜度，各层水平片的水平度。,导管架陆上建造,导管架陆上建造,节点的布置基本原则： 节点的布置应避免支杆落在节点段的纵向焊缝上，即弦杆纵向焊缝不应与节点相贯线相交,应使纵向焊缝错开至少305mm,以避免相互干扰 其他情况下,相邻管段纵缝应错开至少90o 若节点段采用
9、加厚壁段，则加厚段(即节点段环焊缝)应超出撑杆边缘(包括焊脚在内)至少D/4且不小于305mm 拉筋杆在节点部位采用加厚壁段时(或采用特种钢材),其从节点延伸的长度包括焊脚在内,至少为拉筋杆直径且不小于610mm,导管架陆上建造,一般同心管节点采用工作点的偏离不超过D/4,以达到非搭接支杆间具有 51mm的最小间隙 当两根及以上管件相交,大直径管应作为连续构件.拉筋杆的装配顺序应由壁厚/直径确定.壁厚最大的应作为直通构件,其他管件按照壁厚递减顺序;如壁厚相同,则直径较大者作为直通杆件 节点杆件坡口应做成斜面构造(没有根面的刀口状),坡口形式应如API2A图11.1.3所示(坡口角度公差应为+5
10、o),以使焊缝完全熔透,并且焊缝外轮廓应与两侧母材平滑过渡,导管架陆上建造,疲劳节点: 要求节点相邻母材光滑熔透过渡，焊缝外型应使用覆盖层，外观成型呈凹陷形.一般采用硬币滚动检查或使用专用工具，要求达到焊缝剖面相对于焊缝处直径大于或等于拉筋杆壁厚的薄圆片的偏差不深于0.8mm.也可以采用打磨方法，以达到外型要求，但其最终的打磨痕迹应垂直于焊缝轴线。最终焊缝趾部应100%MPI检查，以确保无表面缺陷的存在。,立式建造的导管架 旅大4-2 WHPB,卧式建造方案 陆丰13-2导管架,2.结构工程 装船和固定 建造完成的导管架用驳船的绞车通过滑道拖拉到驳船，在拖拉过程中，驳船要根据潮水情况以及导管架
11、在移动过程重量和重心对驳船的影响调整压载水，使驳船滑道在任何时候都能够与码头滑道水平对中。在整个拖拉过程，导管架重心从岸上转移到驳船上时最关键。 轻型的导管架可以用浮吊直接吊装上驳船。 装船后导管架应按照批准的图纸焊接固定在驳船上。,导管架陆上建造,导管架拖拉上驳船,3.材料和焊接 导管架采用的钢材 建造导管架的钢材分为以下几种，重要管节点、吊耳等最重要结构，一般采用中等强度Z向钢（即低合金钢：抗拉强度为360Mpa，碳当量为0.45%以下，冲击功E类钢为-40度条件下不小于34J，D类钢为-20度条件下不小于34J），比如E36-Z35（用于北方平台），D36-Z35（用于南方平台）；板厚小
12、于50mm的其他结构，用D36钢，但北方大气温度可能低于-20度，故飞溅区和大气区采用E36钢；普通附属结构，比如井口（conductor guide）、防沉板采用碳素钢，如Q235或20#钢。,导管架陆上建造,3.材料和焊接 焊接工艺问题 平台建造的结构焊接标准基本都采用AWS D1.1。在开始焊接之前，必须熟悉加工设计图，了解整个结构有多少焊接类型，多少形式坡口，多少板厚，多少焊接位置。,导管架陆上建造,3.材料和焊接 焊工资质 各种焊接方式的焊工都具有相应的资质，焊工资质都有效，即就近6个月内从事相应的焊接。如果有些焊工没有某种焊接工艺的证书或者原证书失效，就必须进行考试，即按照规定的焊
13、接工艺用试验板材或管材进行焊接操作测试，完成后焊缝能通过外观检查和无损检测即可。,导管架陆上建造,3.材料和焊接 焊接检验-总体检验要求 所有焊口都必须通过100%目测检查。对于NDT的比例和方式，要根据规格书和相关标准定出。焊接前承建厂必须出好NDT图，提交业主和第三方审批。总体上：1、对所有T、K、Y节点，要求100%UT和100%MT；对管材的环焊缝，要求100%RT，也可用100%UT+MT代替；对于管材的纵焊缝，要进行10%的RT（包括焊缝两端106mm范围内必须RT），或10%UT（包括焊缝两端106mm范围内必须UT+MT）；重要的角焊缝都进行100%MT；次要结构的探伤比例可减
14、少，比如对井口结构，一般对管节点进行20%UT，对其他焊缝进行20%MT即可。,导管架陆上建造,3.材料和焊接 焊接检验-施焊接前检查 在施焊前应该对焊材进行确认，包括焊材和焊剂证书的确认，储存仓库的情况，焊材和焊剂的质量抽查，手工焊条的烘干和保温等。 焊接前装配检查包括检验焊口组对时的位置是否与图纸一致，焊口的错边、坡口形式和角度，根部间隙，坡口的打磨和清洁，点焊的情况等。,导管架陆上建造,3.材料和焊接 焊接检验-目测检验要求 导管架外观检验标准按照AWS D1.1第六篇表6.1验收： 不允许有裂纹和未焊透、未融合。所有弧坑必须填满。 焊缝应均匀过度到母材，不能有焊瘤、过大的凸度（对接焊焊
15、缝余高不能超过3mm；角焊缝的焊喉小于等于8mm时，最大凸度为1.6mm，焊喉尺寸为8-25mm时，最大凸度为3mm，焊喉尺寸大于等于25mm时，最大凸度为5mm）。 连续角焊缝一侧允许有底于规定角焊缝尺寸1.6mm的欠焊，但其长度必须小于焊缝长度的10%。 咬边不能超过0.25mm。 不能有管状气孔，每100mm长度气孔不能超过1个，气孔最大直径不能超过2mm。,导管架陆上建造,导管架陆上建造,焊接检验与管理: 焊工资格/证书确认/上岗及标识制度 实际操作环境条件确认 焊前坡口检查及母材准备 预热及层间温度 定位焊与临时焊缝 焊缝背部垫板 焊接弧击的处理 焊接变形控制 焊后热处理检查 焊后外
16、观检查 NDT检验 焊接缺陷的处理及焊缝修理 焊材的使用管理,包括储存及分类/管理制度/烘干保温情况/现场使用及管理等,导管架陆上建造,现场检验中应注意以下问题: 严格控制节点位置的组对定位 尺寸检查应注意基准点、面的选择 对拼接梁结构、管结构，重点检查纵向、环向、拼接焊缝的布置是否符合设计及规范要求 管段接长时应注意焊缝的交错位置,特别是管节点位置焊缝定位应准确，一般以施工接长方案及节点被交位置图为依据 注意检查定位焊的焊接及焊前清理情况是否符合要求 组对间隙超出公差一定范围内,可以采取长肉方法, 但应采用专用的“长肉程序”（BUILD-UP PROCEDURE），且一般应在“距节点远端”即次要构件上长肉 组对造成的弧击伤痕、马排部位等应打磨干净并进行MPI探伤.严禁采用锤击等方法去除马排,导管架陆上建造,建立有效的“现场检验控制系统”，以电子表格方式按照NDT图序号、组对焊口号、组对检验、焊缝外观检验、NDT要求范围及检验情况、焊工号及相应的各类检验报告、返修报告编号进行控制,对现场检验情况进行简捷有效的跟踪控制,避免漏
