导管架平台制造关键技术

20.5.3　导管架平台制造关键技术

20.5.3.1　管节点制造技术

海洋平台结构中杆件和管节点是两个基本构件，而其中的管节点是连接各个杆件的关键部位。如果管节点发生破坏可能会导致整个结构的失效，所以应该对海洋平台结构中的管节点制造给予足够的重视。

1）T、K、Y型管节点结构

管节点分为T、K和Y，或交叉（X）型管节点，图20.5－11是典型管接点结构图。T、K、Y形管节点就是将支管的一端（小直径管）焊接在主管（大直径管）上，为保证焊接质量，在支管一端开坡口进行焊接，所形成的马鞍形接头就称之为管接点，其焊缝称为管节点焊缝。如果主管与支管轴线夹角θ＜90°（锐角），则称为Y形管节点。如主支管轴线夹角θ＝90°，则称为T形管节点。如在主管同侧表面按设计的距离，焊接两个支管，形成对称的两个Y型管节点称为K形管节点。图20.5－12所示是在建的导管架及其管节点。

图20.5－11　典型管节点结构

图20.5－12　导管架及其管节点

2）T、K、Y型管节点焊接工艺

T、K、Y管节点就是一般所谓的“马鞍形”接头，它由一个或几个支管交于一个主管同一位置，由于主管表面为非平面，造成支管的坡口面的走向也不在一直线上，而是沿着一条相贯线行进。

对于海洋工程来说，T、K、Y管接点一般都是全熔透接头，无法进行双面焊接，焊接衬垫也不适用。因此，在焊接T、K、Y管接点时，根部焊道的焊接尤其重要，需要焊工具有根部焊道单面焊成形技术，是焊接T、K、Y管节点的难点之一。对于T、K、Y管接点，整个接点一般分为趾部区、侧面区、过渡区和根部区，支管与主管夹角为15°～165°，当根部区的夹角及二面角小于40°时，此区域的焊接坡口面就为主管和支管的表面，40°已小于通用的焊接坡口角度，所以焊工应具有小角度焊接面的焊接技能。

T、K、Y管节点焊接需要焊工的等级为最高，即应达到6GR级。

管节点焊接施工必须实行严格的质量控制，将管节点焊接质量引起的结构破坏的可能性降到最低，必须使用适当的焊接工艺和对焊接材料进行严格管理。

3）T、K、Y型管节点超声波检测工艺

由于相贯焊缝复杂的结构特点，加之主支管的壁厚均较大，难以用射线照相法进行检测，只能采用超声波检测。

（1）T、K、Y形管节点焊缝截面形状的几何特征：

—焊缝截面是连续变化的；

—两面角与坡口角度是连续变化的；

—根部间隙是连续变化的；

—焊缝截面形状较复杂，主支管截面相交是椭圆形，这将导致超声探伤的声程不断变化。

（2）T、K、Y管节点焊缝超声检测要点：

T、K、Y管节点焊缝超声检测定位主要是用作图解析法解决，要点是：

—移动探头找到反射体最高反射波位置，并从探头中心位置画条与焊缝垂直的直线；

—用取形规或橡皮泥沿画好的直线对焊缝及其两侧主、支管表面取形，并画在记录纸上；

—根据已知节点焊缝的相关数据（如：主支管板厚、根部间隙、坡口角度等）完成焊缝1∶1剖面图的绘制；

—在剖面图上量出探头入射点的位置，并在入射点处画切线、法线；

—用量角器量出所用探头折射角，并画出探头声束中心线，

—量出反射体声程，从而确定出反射体位置。

（3）合格与判废标准。管节点焊缝UT的合格与验收标准，目前，主要采用美国石油协会API RP 2X“近海结构建造的超声波检验和超声波技术人员考核指南”。按照保持质量等级与设计相一致的原则，该标准立足于疲劳特性的试验，将UT的拒收标准分为A、C和F级三个等级。除了固定式近海结构的UWNDT选用F级外，通常以A级作为管节点焊缝UT的最终判废依据。

（4）人员资格要求。T、K、Y管节点焊缝超声波检测与常规平板焊缝超声波检测相比，技术难度更大，中国船级社《无损检测人员资格鉴定与认证规范》规定：从事T、K、Y管节点焊缝超声波检测的人员，在具备了CCSⅡ级超声波检测人员资格的基础上，经T、K、Y管节点焊缝超声波检测Ⅱ级专门培训和考试合格后，取得T、K、Y管节点焊缝超声波检测Ⅱ级专项资格后，方可从事T、K、Y管节点焊缝超声波检测工作。

20.5.3.2　海上安装工艺技术

导管架平台的海上安装主要包括导管架安装和上部结构安装。

1）导管架海上座底与安装工艺

导管架海上安装主要有三种方法。

（1）提升法。主要依靠起重船进行吊装，所以受起重船起重能力和起重高度的限制。导管架不能太重，也不能太高。如果太重，则要将它分成几块预制，分别吊放入海后在海上安装。这增加了海上施工的困难。

（2）滑入法。把导管架的导管先密封，再用有下水滑道的驳船运到海上安装现场。到现场后，驳船倾斜，导管架沿滑道下滑入水并浮在水面上。这时向导管架内灌水，再用一艘不大的起重船帮助，就能把导管架平稳地置于海底，安装过程如图20.5－13所示。

图20.5－13　导管架滑入水中过程图

（3）浮运法。把导管架的两端密封后，靠它自身的浮力浮在水面上，用拖船把它拖到井位后，先向导管一侧内充水使它下沉，再在另一侧充水，最终立在海底，安装过程如图20.5－14所示。

图20.5－14　导管架浮运法安装示意图

2）上部结构安装工艺

（1）吊装法。吊装法分类如图20.5－15所示，采用何种吊装法，基本由起吊设施的能力决定。

图20.5－15　吊装法分类图

吊装法优缺点：安装方便，但是受起吊设备的限制，费用也比较高，而且操作难度大，尤其是双浮吊吊装。

（2）浮拖法。浮拖法指的是在上部结构滑移下水时，有意将上部结构的支腿悬于滑道和驳船之外，即滑靴（或牵引小车）不直接装配在上部结构支腿上，而是视情况装配在其他位置。待上部结构滑移到驳船上以后，驳船排出压载并上浮，将上部结构托起并拖运到相应的海上安装场地。到达安装场地之后，驳船载上部结构穿入预先计算好的导管架支腿空间中，驳船加压载连同上部结构一起下沉，直至上部结构支腿与导管架支腿相应结构件能够准确对接、焊接，完成上部结构的安装（驳船退出），安装图见20.5－16。此种方法对于上部结构滑靴安装、驳船尺度、导管架尺度以及精度等都有较高的要求，且仅适用于导管架与上部结构的安装，但是比较经济实用。

图20.5－16　上部结构浮拖法海上安装图