坐底式移动平台抗滑桩立柱更换

坐底式移动平台抗滑桩立柱更换

0抗滑桩立柱筒体壁板和骨材的检查抗滑桩立柱是坐地移动平台上下船体之间的重要支撑因素。它对坐地移动平台的底侧和上地壳结构的稳定有重要影响。由于抗滑桩立柱位置的重要性及特殊性,在移动平台营运检验过程中,抗滑桩立柱筒体壁板和其骨材通常作为全面外观检查及测厚的主要部位。2008年12月14日至2009年6月20日期间,某坐底式钻井平台在北方某船厂进行坞内检验和特殊检验,测厚报告显示:8#肋位和106#肋位左右两舷的4根抗滑桩立柱(直径4000mm),部分区域腐蚀严重超标,需要大面积更换结构,现场验船师经过与各方沟通并经过请示认可后,要求船厂对其进行更换。对如此重要的部位一次更换如此多的立柱较为少见,故本文将其作为案例,重点对抗滑桩立柱的检测过程及修复方法进行介绍,以供参考和借鉴。1抗滑桩立柱的测量该坐底式钻井平台建造于1985年,至今已有24年船龄,入CCS船级,钢制无自航能力。因该平台服务时间超过15年,根据中国船级社《海上移动平台入级与建造规范》(2005)要求,在特别检验时对其主要和特殊构件进行广泛性测厚,同时对一半立柱和撑杆在飞溅区内1个横剖面的壳板及骨材进行测厚。在进行了全面外观检查后发现4根D4000mm抗滑桩立柱内部腐蚀严重,且有2根局部撞击变形,为此现场验船师要求将这4根抗滑桩立柱测厚比例扩大至100%,8根D1000mm中立柱和28根D600mm小立柱及斜撑按规范进行50%比例测厚;其他部位亦根据规范要求进行了检测,在此不再叙述。1.1壳板腐蚀量过(1)厚度腐蚀量:依据中国船级社《海上移动平台入级与建造规范》(2005)规定,对柱稳式平台圆柱壳板最大腐蚀量不超过15%,圆柱内部加强材最大腐蚀量不超过25%;撑杆壳板最大腐蚀量不超过15%,撑杆内部加强材最大腐蚀量不超过25%。(2)测点:显著腐蚀区域的板要求以每1m2用5点形测量,构件以每1m测3点,测量结果取平均值。1.2最大腐蚀率高8根D1000mm中立柱和28根D600mm小立柱状况良好,最大腐蚀率为8.8%,符合规范要求;4根D4000mm抗滑桩腐蚀严重,其中立柱外板最大腐蚀率达到35.5%,内部骨材最大腐蚀率达到31.6%,均超出规范要求。1.3抗滑桩立柱自流固定过程中出现的问题通过对8根中立柱和28根小立柱的测厚,发现内部有封闭空间的构件检测结果均未超标,而4根抗滑桩则因上下部均开敞且内部防腐状况不好,腐蚀较为严重。原因分析:抗滑桩立柱在平台起浮、坐底过程中收入和伸出沉垫时,大量海水会进入抗滑桩立柱内部,产生腐蚀的条件;而抗滑桩抵抗平台滑移的反力直接作用在抗滑桩立柱内部结构上,使结构不断在交变载荷作用下变形,长期作用的结果使结构的保护涂层产生裂纹,甚至脱离,失去保护作用。如果没有及时修复这些保护涂层,就会使结构在无保护的情况下直接接触海水,加速腐蚀。2抗滑桩构件更换考虑到超标换板部位面积较大且均处在飞溅区这一特殊部位,在平台起浮、坐底作业时承受很大的作用力,为确保安全,验船师要求对4根抗滑桩如下区域进行整体构件更换,包括其板材和全部强弱结构。具体更换部位为:8#肋位左右两舷立柱距基线4~5m的全部钢结构;106#肋位左右两舷立柱距基线4~7.4m的全部钢结构。2.1平台的外在结构安全性无疑是整个更换过程中最重要的前提条件。抗滑桩立柱不仅是其内部抗滑桩本身的支撑构件,以抵抗坐底后平台的滑移;更重要的作用是用来支撑主甲板以上所有结构的重量,此重量占整个平台重量的3/5左右。一旦方案有误,将带来不可挽回的后果,轻则结构变形严重,无法校正;重则结构垮塌,造成整个平台无法挽回的损坏,而且有可能造成人员伤亡。所以,换板方案必须充分考虑各种可能发生的状况,消除一切安全隐患。2.1.1抗滑桩的结构更换考虑到该坐底式钻井平台本次除进行坞内检验和特别检验外,还需进行较大范围的修理,如更换生活楼、井架等,为此要求抗滑桩的结构更换需在如下状态下进行:其一,必须在船坞内进行;其二,必须在旧生活楼和旧井架拆除后,新生活楼和新井架安装前进行;其三,充分考虑平台目前的坞内状态和施工队的施工水平,充分征求现场施工人员的意见和建议,确认一切方案中涉及的步骤均能在现场得到实现。2.1.2左刑部的8#立柱船厂对整个换板过程进行了有限元模拟。(1)模拟采用法国达索公司的CATIA三维软件进行。(2)取情况更恶劣的艉部8#左舷抗滑桩立柱建立模型。从拆除了生活区和井架的结构工况看,艉部两立柱支撑甲板载荷要大于艏部两立柱支撑的甲板载荷,而且右舷状况与左舷相似,所以,只需建立左舷艉部的8#立柱,就足以模拟所有要换板立柱的状态。模型模拟了最大限度的割除情况,即整个换板区域的1/4圆周全部割除,这比实际操作中的情况更恶劣(如图2所示)。(3)要得到立柱上精确的载荷是一件十分困难的事情,本次分析中加在立柱上的载荷是按照放大原则得到的估算载荷。立柱上面整个结构的重量应为轻载排水量减去轻载装载,再减去沉垫重量;考虑到生活区结构和井架结构已经拆除,还应减去这两部分重量;结构自重载荷计算通过软件自带功能实现;载荷施加的范围为朝向船中的半个圆周。(4)边界条件:底部沉垫甲板处X、Y、Z方向均设为只能平移不能旋转的边界条件。(5)原结构屈服强度为235MPa,取安全系数1.67后,许用屈服极限为140MPa。基于以上条件,分析计算后所得结果(如图3所示),可知即便是在最恶劣的工况下,结构仍然能满足屈服强度的要求;比较大的变形多产生于顶部未换板处,换板处最大变形仅2mm。2.2更换过程见图42.3抗滑桩立柱更换时的注意事项(1)4根抗滑桩立柱在施工前,必须将已发现裂纹或有其他缺陷的其他立柱处理完毕并得到现场验船师的认可。(2)任何2根抗滑桩立柱不能同时更换,必须逐一施工并经检验合格后方可进行下一根抗滑桩的施工。(3)每根抗滑桩立柱更换时,只能更换该换板位置1/4圆周内的结构,这种情况下结构强度仍能满足要求。(4)先更换该1/4圆周内的内部结构,使外板仍起主要的支撑作用,在内部结构更换完后,再更换外板。(5)内部型材逐根更换,而不是全部割除更换,一根型材的缺失,对强度的影响不会很大。(6)应先换弱结构,再换强结构。(7)更换过程中新换的内部结构与原板材间不焊接,待割除旧板材后,再与新板材焊接。(8)安装及焊接过程中要严格按照批准的焊接工艺和焊接要求进行施工,更换完成后按照批准的《探伤工艺》中的要求对主要构件进行无损检测,检测合格后才能继续下一步更换。按照以上方案和规范要求,4根抗滑桩立柱换板工作进展顺利,达到了预期的效果。3质量控制技术在特殊的背景中的应用抗滑桩立柱作为坐底式移动平台的主要支撑结构,除了受到外部腐蚀的影响,内部