(海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266520)

模塊化平臺甲板片預(yù)制技術(shù)

宋立新

(海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266520)

針對甲板片預(yù)制中主節(jié)點(diǎn)間的公差和變形控制問題，以典型模塊化平臺甲板片預(yù)制為例，提出甲板片建造的場地布置和施工焊接順序，解決模塊化平臺甲板片尺寸精度控制問題，制定甲板片的預(yù)制公差要求，既能保證模塊化平臺整體的建造公差，又合理控制了甲板片的建造周期及成本。

模塊化平臺；甲板片；預(yù)制；控制；順序

目前，海洋石油工程裝備技術(shù)發(fā)展日益加快[1]，大量固定式海洋平臺、浮式平臺上部模塊及LNG工廠多采用模塊化設(shè)計建造[2-4]。其中，甲板片預(yù)制是模塊化平臺建造的核心環(huán)節(jié)之一[5]。模塊化平臺甲板片主要由主節(jié)點(diǎn)、組合梁、次梁、立柱、拉筋、甲板板及附件等構(gòu)件組成，此結(jié)構(gòu)具有立體空間大，劃分分片規(guī)則等特點(diǎn)，便于分片建造時的運(yùn)輸及吊裝作業(yè)，且有利于提高甲板片的預(yù)舾裝程度。但由于其主節(jié)點(diǎn)焊接接口數(shù)量較多，節(jié)點(diǎn)間的公差控制和變形控制成為模塊化平臺甲板片預(yù)制的難點(diǎn)[6-7]。為此，以典型模塊化平臺甲板片預(yù)制為例，明確了甲板片預(yù)制中的場地布置要求、施工順序及尺寸公差要求，并詳細(xì)說明了甲板片建造時各構(gòu)件的焊接順序，從而有效的提高了甲板片節(jié)點(diǎn)水平公差和相對距離公差的預(yù)制精度，降低建造成本和施工周期。典型模塊化平臺甲板片分片信息見表1。

表1 甲板分片(L1)尺寸和重量信息

1 甲板片預(yù)制的施工焊接順序

甲板片預(yù)制可以在車間內(nèi)或場地外進(jìn)行，均采用正造[8]，避免大型甲板片的翻身吊裝作業(yè)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形。車間內(nèi)預(yù)制場地可根據(jù)車間計劃細(xì)微調(diào)整，但要確保甲板片的布置方向與運(yùn)輸小車的布置方向一致。所有水平甲板片都放在預(yù)制場地的墊墩上，通過水平儀測出的數(shù)值來調(diào)整墊墩的標(biāo)高，預(yù)制墊墩水平標(biāo)高誤差為±2 mm，并需要在水平片建造過程中持續(xù)測量，避免發(fā)生沉降。如產(chǎn)生墊墩沉降，可在墊墩及甲板片之間增加1～3 mm厚的鋼制墊片來調(diào)節(jié)標(biāo)高。此處優(yōu)先選用能夠進(jìn)行局部調(diào)節(jié)的墊墩，并引入實(shí)時測量技術(shù)。

甲板片預(yù)制前首先準(zhǔn)備甲板片內(nèi)的節(jié)點(diǎn)、組合梁、立柱、拉筋、甲板板等構(gòu)件[9-10]，并進(jìn)行除銹、上底漆處理。各構(gòu)件尺寸需檢驗(yàn)合格后才能進(jìn)入下一個施工環(huán)節(jié)。其次，按相關(guān)程序進(jìn)行地樣劃線，地樣線誤差為±1 mm。墊墩放置后，甲板片組合梁的最低點(diǎn)應(yīng)距地面600 mm以上，便于甲板片正常頂升運(yùn)輸。

主梁及節(jié)點(diǎn)組對焊接就位(圖1)。部分節(jié)點(diǎn)和相鄰的組合梁可提前焊接成整體，主節(jié)點(diǎn)間的允許誤差要嚴(yán)格控制。然后根據(jù)加設(shè)平面圖紙位置劃出次梁位置，并將預(yù)制結(jié)構(gòu)置于臨時墊墩上準(zhǔn)備后續(xù)施工。

圖1 施工順序(第1～3步)

組合梁及節(jié)點(diǎn)間焊接順序典型示例于圖2、圖3 。圖中為推薦焊接順序，只要能確保節(jié)點(diǎn)相對的公差要求，其他焊接順序也能被接受。

圖2 組合梁間焊接典型順序

圖3 組合梁與節(jié)點(diǎn)焊接典型順序

其他次梁就位。根據(jù)加工設(shè)計圖紙及主梁上的劃線位置將其他次梁焊接就位。參見圖4。

次梁焊接順序典型圖參見圖5。型材全部組對完后，依次進(jìn)行焊接。焊接原則上自中間向4周對稱施焊。先焊接腹板與翼板的焊縫，再焊接腹板與腹板，最后焊接翼緣與翼緣。

甲板板放樣劃線下料、鋪板焊接。按甲板劃線下料時應(yīng)留出足夠的焊接收縮量，推薦在垂直于縱向焊縫的方向上每米增加約0.15～0.25 mm的焊接收縮量，平行于縱向焊縫的方向上增加0.2～0.3 mm/m的焊接收縮量，整體鋪板后進(jìn)行焊接。焊接收縮量的依據(jù)是甲板板厚度8 mm，焊接高度5 mm的完全填角焊。焊接原則上自中間向4周焊接，先焊小梁與甲板的角焊縫，再焊接大梁與甲板的角焊縫，參見圖6中第7步。鋪板焊接前，要對甲板片各節(jié)點(diǎn)間距公差和水平度公差進(jìn)行測量。如有超差，要及時進(jìn)行調(diào)節(jié)。

組對焊接甲板片以上立柱拉筋，包括附件等次級結(jié)構(gòu)的組對焊接。參考圖6中第8步。

圖6 施工順序(第7、8步)

使用千斤頂將已預(yù)制完成甲板片頂升離地面1.7 m左右，最后組對焊接甲板層底部立柱，參見圖7。其他專業(yè)工作在不影響運(yùn)輸?shù)那闆r下在甲板片上進(jìn)行多專業(yè)一體化建造[11-12]，預(yù)制完成后再整體運(yùn)輸?shù)絿娡寇囬g打砂噴漆。涂裝處有其他專業(yè)信息時需做防火漆預(yù)留，具體見各專業(yè)防火漆預(yù)留位置圖。運(yùn)輸噴漆前，要對甲板片剩余所要求的公差進(jìn)行測量并整改。

圖7 施工順序(第9步)

2 預(yù)制公差要求

預(yù)制公差要求根據(jù)模塊整體公差要求來確定，苛刻的預(yù)制公差有利于控制模塊的總裝公差，但會增加甲板片的預(yù)制難度，提高建造周期及成本。合理的預(yù)制公差既要能保證模塊整體的總裝公差，又要有利于控制建造周期及成本。綜合以上考慮確立甲板片預(yù)制公差要求如下。

立柱基礎(chǔ)板底部相對標(biāo)高允許偏差±3 mm，上下立柱兩端中心線偏差是±5 mm；

任意一對立柱節(jié)點(diǎn)間的跨距允許偏差為：L<10 m，±5 mm；10 m≤L<20 m，±10 mm；20 m≤L<50 m，±15 mm。

梁在立柱連接處的實(shí)際和理論水平標(biāo)高允許偏差，測量位置為主節(jié)點(diǎn)：第一層甲板為±3 mm；梁離地面高度在6 m以內(nèi)為±5 mm；梁離地面高度在6 m以上為±8 mm。

其他梁的實(shí)際和理論水平標(biāo)高允許偏差，測量點(diǎn)位于節(jié)點(diǎn)2端：±8 mm。

桁架和梁支撐點(diǎn)的偏離≤0.001 3L且應(yīng)保證≤15 mm。

腹板及筋板偏差±3 mm，拉筋與對應(yīng)加強(qiáng)筋板的相對公差為±3 mm。

文中典型模塊化甲板片焊接后(鋪板前)的尺寸測量報告見圖8。圖中普通標(biāo)注為節(jié)點(diǎn)間跨距實(shí)際測量值，括號內(nèi)標(biāo)注為節(jié)點(diǎn)間跨距理論值。在節(jié)點(diǎn)旁，圓圈中標(biāo)注為節(jié)點(diǎn)中心水平標(biāo)高偏差?？梢姡装迤饕罹鶟M足預(yù)制公差要求。在模塊總裝階段，要根據(jù)甲板片的預(yù)制公差適度調(diào)節(jié)測量基準(zhǔn)點(diǎn)來抵消各甲板片的相對公差，從而使模塊的整體公尺滿足要求。

圖8 甲板片L1尺寸檢測報告

3 其他注意事項(xiàng)

各道工序的開始，必須在上道工序測量檢查合格并驗(yàn)收后進(jìn)行。所有桿件首先通過點(diǎn)焊來完成組對，外觀及尺寸公差檢驗(yàn)合格后即可以滿焊。焊接時要有一定的措施來控制焊接變形[13]。吊點(diǎn)使用后應(yīng)及時切除，切除時需在母材上留3～5 mm的量，然后機(jī)械磨平防腐，避免破壞母材。

4 結(jié)論

大量模塊化建造工程實(shí)踐證明，正確的桿件組對焊接順序和預(yù)制場地布置是模塊化平臺甲板片尺寸精度控制的關(guān)鍵。合理的預(yù)制公差要求既要能確保模塊整體的總裝公差，又要有利于控制甲板片的建造周期及成本。本文旨在提供一種合理的施工順序及焊接方法，促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的提高。另外，進(jìn)行局部調(diào)節(jié)的墊墩，采用先進(jìn)的甲板片精度測量方法將有助于甲板片尺寸的精度控制，應(yīng)作為模塊化平臺建造的重點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行研究。

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Prefabrication Technology of Deck of Modular Platform

SONGLi-xin

(Offshore Oil Engineering (Qingdao) Co. Ltd., Qingdao Shandong 266520, China)

Prefabrication technology of deck is one of the key technologies of building modular platform, the tolerance and deformation control for main node is important factors to ensure construction quality and efficiency of the module. Taking the deck prefabrication of typical modular platform for example, the construction site layout and construction welding sequence were proposed in detail to resolve the dimensional accuracy control problem of modular platform deck. Prefabricated tolerance requirements was determined to ensure the construction of the platform overall tolerance, and to control the deck construction period and cost.

modular platform; deck; prefabricated; control; sequence

U674.38;U671.3

A

1671-7953(2017)05-0145-04

10.3963/j.issn.1671-7953.2017.05.039

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2017.05.038

2016-12-21

修回日期：2017-01-10

宋立新(1984—)，男，碩士,工程師

研究方向：海洋石油工程建造設(shè)計及工藝