坐底式移動平臺抗滑樁立柱更換

0抗滑樁立柱筒體壁板和骨材的檢查抗滑樁立柱是坐地移動平臺上下船體之間的重要支撐因素。它對坐地移動平臺的底側和上地殼結構的穩定有重要影響。由于抗滑樁立柱位置的重要性及特殊性,在移動平臺營運檢驗過程中,抗滑樁立柱筒體壁板和其骨材通常作為全面外觀檢查及測厚的主要部位。2008年12月14日至2009年6月20日期間,某坐底式鉆井平臺在北方某船廠進行塢內檢驗和特殊檢驗,測厚報告顯示:8#肋位和106#肋位左右兩舷的4根抗滑樁立柱(直徑4000mm),部分區域腐蝕嚴重超標,需要大面積更換結構,現場驗船師經過與各方溝通并經過請示認可后,要求船廠對其進行更換。對如此重要的部位一次更換如此多的立柱較為少見,故本文將其作為案例,重點對抗滑樁立柱的檢測過程及修復方法進行介紹,以供參考和借鑒。1抗滑樁立柱的測量該坐底式鉆井平臺建造于1985年,至今已有24年船齡,入CCS船級,鋼制無自航能力。因該平臺服務時間超過15年,根據中國船級社《海上移動平臺入級與建造規范》(2005)要求,在特別檢驗時對其主要和特殊構件進行廣泛性測厚,同時對一半立柱和撐桿在飛濺區內1個橫剖面的殼板及骨材進行測厚。在進行了全面外觀檢查后發現4根D4000mm抗滑樁立柱內部腐蝕嚴重,且有2根局部撞擊變形,為此現場驗船師要求將這4根抗滑樁立柱測厚比例擴大至100%,8根D1000mm中立柱和28根D600mm小立柱及斜撐按規范進行50%比例測厚;其他部位亦根據規范要求進行了檢測,在此不再敘述。1.1殼板腐蝕量過(1)厚度腐蝕量:依據中國船級社《海上移動平臺入級與建造規范》(2005)規定,對柱穩式平臺圓柱殼板最大腐蝕量不超過15%,圓柱內部加強材最大腐蝕量不超過25%;撐桿殼板最大腐蝕量不超過15%,撐桿內部加強材最大腐蝕量不超過25%。(2)測點:顯著腐蝕區域的板要求以每1m2用5點形測量,構件以每1m測3點,測量結果取平均值。1.2最大腐蝕率高8根D1000mm中立柱和28根D600mm小立柱狀況良好,最大腐蝕率為8.8%,符合規范要求;4根D4000mm抗滑樁腐蝕嚴重,其中立柱外板最大腐蝕率達到35.5%,內部骨材最大腐蝕率達到31.6%,均超出規范要求。1.3抗滑樁立柱自流固定過程中出現的問題通過對8根中立柱和28根小立柱的測厚,發現內部有封閉空間的構件檢測結果均未超標,而4根抗滑樁則因上下部均開敞且內部防腐狀況不好,腐蝕較為嚴重。原因分析:抗滑樁立柱在平臺起浮、坐底過程中收入和伸出沉墊時,大量海水會進入抗滑樁立柱內部,產生腐蝕的條件;而抗滑樁抵抗平臺滑移的反力直接作用在抗滑樁立柱內部結構上,使結構不斷在交變載荷作用下變形,長期作用的結果使結構的保護涂層產生裂紋,甚至脫離,失去保護作用。如果沒有及時修復這些保護涂層,就會使結構在無保護的情況下直接接觸海水,加速腐蝕。2抗滑樁構件更換考慮到超標換板部位面積較大且均處在飛濺區這一特殊部位,在平臺起浮、坐底作業時承受很大的作用力,為確保安全,驗船師要求對4根抗滑樁如下區域進行整體構件更換,包括其板材和全部強弱結構。具體更換部位為:8#肋位左右兩舷立柱距基線4~5m的全部鋼結構;106#肋位左右兩舷立柱距基線4~7.4m的全部鋼結構。2.1平臺的外在結構安全性無疑是整個更換過程中最重要的前提條件。抗滑樁立柱不僅是其內部抗滑樁本身的支撐構件,以抵抗坐底后平臺的滑移;更重要的作用是用來支撐主甲板以上所有結構的重量,此重量占整個平臺重量的3/5左右。一旦方案有誤,將帶來不可挽回的后果,輕則結構變形嚴重,無法校正;重則結構垮塌,造成整個平臺無法挽回的損壞,而且有可能造成人員傷亡。所以,換板方案必須充分考慮各種可能發生的狀況,消除一切安全隱患。2.1.1抗滑樁的結構更換考慮到該坐底式鉆井平臺本次除進行塢內檢驗和特別檢驗外,還需進行較大范圍的修理,如更換生活樓、井架等,為此要求抗滑樁的結構更換需在如下狀態下進行:其一,必須在船塢內進行;其二,必須在舊生活樓和舊井架拆除后,新生活樓和新井架安裝前進行;其三,充分考慮平臺目前的塢內狀態和施工隊的施工水平,充分征求現場施工人員的意見和建議,確認一切方案中涉及的步驟均能在現場得到實現。2.1.2左刑部的8#立柱船廠對整個換板過程進行了有限元模擬。(1)模擬采用法國達索公司的CATIA三維軟件進行。(2)取情況更惡劣的艉部8#左舷抗滑樁立柱建立模型。從拆除了生活區和井架的結構工況看,艉部兩立柱支撐甲板載荷要大于艏部兩立柱支撐的甲板載荷,而且右舷狀況與左舷相似,所以,只需建立左舷艉部的8#立柱,就足以模擬所有要換板立柱的狀態。模型模擬了最大限度的割除情況,即整個換板區域的1/4圓周全部割除,這比實際操作中的情況更惡劣(如圖2所示)。(3)要得到立柱上精確的載荷是一件十分困難的事情,本次分析中加在立柱上的載荷是按照放大原則得到的估算載荷。立柱上面整個結構的重量應為輕載排水量減去輕載裝載,再減去沉墊重量;考慮到生活區結構和井架結構已經拆除,還應減去這兩部分重量;結構自重載荷計算通過軟件自帶功能實現;載荷施加的范圍為朝向船中的半個圓周。(4)邊界條件:底部沉墊甲板處X、Y、Z方向均設為只能平移不能旋轉的邊界條件。(5)原結構屈服強度為235MPa,取安全系數1.67后,許用屈服極限為140MPa。基于以上條件,分析計算后所得結果(如圖3所示),可知即便是在最惡劣的工況下,結構仍然能滿足屈服強度的要求;比較大的變形多產生于頂部未換板處,換板處最大變形僅2mm。2.2更換過程見圖42.3抗滑樁立柱更換時的注意事項(1)4根抗滑樁立柱在施工前,必須將已發現裂紋或有其他缺陷的其他立柱處理完畢并得到現場驗船師的認可。(2)任何2根抗滑樁立柱不能同時更換,必須逐一施工并經檢驗合格后方可進行下一根抗滑樁的施工。(3)每根抗滑樁立柱更換時,只能更換該換板位置1/4圓周內的結構,這種情況下結構強度仍能滿足要求。(4)先更換該1/4圓周內的內部結構,使外板仍起主要的支撐作用,在內部結構更換完后,再更換外板。(5)內部型材逐根更換,而不是全部割除更換,一根型材的缺失,對強度的影響不會很大。(6)應先換弱結構,再換強結構。(7)更換過程中新換的內部結構與原板材間不焊接,待割除舊板材后,再與新板材焊接。(8)安裝及焊接過程中要嚴格按照批準的焊接工藝和焊接要求進行施工,更換完成后按照批準的《探傷工藝》中的要求對主要構件進行無損檢測,檢測合格后才能繼續下一步更換。按照以上方案和規范要求,4根抗滑樁立柱換板工作進展順利,達到了預期的效果。3質量控制技術在特殊的背景中的應用抗滑樁立柱作為坐底式移動平臺的主要支撐結構,除了受到外部腐蝕的影響,內部