王智勇 朱澧 李凱 劉征 虎攀

摘要：我國將逐步發(fā)展海上油氣勘探平臺，推進油氣勘探，以滿足我國巨大的油氣需求，海上石油平臺管道保障部署應(yīng)根據(jù)具體場景進行部署。油氣平臺由于施工技術(shù)要求高、造價高、工程化，對安全有特殊要求，為此，本文將深入分析石油平臺管道支架的布置，為我國海洋石油平臺提供管道支架. 針對海洋石油平臺管道支架設(shè)計與施工存在的問題，總結(jié)分析了平臺管道支架設(shè)計與施工存在問題的原因，并提出了相應(yīng)的改進措施和建議。

關(guān)鍵詞：海洋石油平臺;管線支架;PDMS;支架設(shè)計;施工現(xiàn)場;改進措施

平臺管道受海洋平臺空間的影響，既要滿足工藝流程的要求，又要達到清潔美觀的效果。因此，選擇合適的管線支架是非常重要的。管道中的主要和次要應(yīng)力。 本文對渤海海上石油平臺設(shè)計和施工中常見的常見問題進行分類分析，在選擇合適支架的前提下，協(xié)助未來平臺管道支架的設(shè)計和施工。

一、管線支架類型

平臺管道支持分為三類，主要根據(jù)其形式。一種是附在管道上的支架，如管靴、U型管夾、彎頭、三通支架等，另一種是鋼制支撐架、門支架、T形支架、L形支架等結(jié)構(gòu);其他類型有彈簧支架、吊架和其他特殊支架。

二、支架典型問題及原因

由于海上平臺空間限制，管線支架難以實現(xiàn)高度標準化，承包商難以根據(jù)3D管道圖的支護編號準確完成支護施工，方便現(xiàn)場施工。并且，設(shè)計工程師對施工圖紙有特定的要求，圖紙和管線支架的問題主要出現(xiàn)在兩個階段：設(shè)計階段和施工階段。

1.設(shè)計階段的問題及原因

（1）支架的中心偏離結(jié)構(gòu)梁的中心。PDMS軟件中的支架建模順序為支架命名→支架鋼結(jié)構(gòu)支撐類型選擇→支撐管道選擇→固定類型選擇→固定位置選擇。由于管夾安裝在截面的刀板上而不是截面的中心，此外，支架上的 DATUM 點正好位于管夾的中心。當(dāng)您放置管夾時，支架的截面成為結(jié)構(gòu)梁的中心，而中心偏離結(jié)構(gòu)梁的中心。在這種情況下，結(jié)構(gòu)梁會產(chǎn)生脫離力的中心并影響力的效果。

（2）由于后期管道調(diào)整引起的支架問題。 如果項目工期緊，施工過程允許，設(shè)計方可將部分支架圖連同3D管線圖一起下發(fā)，現(xiàn)場預(yù)制安裝，支架布置圖稍后再出。如果現(xiàn)場沒有支撐圖，支撐位置以支撐圖上的定位點（DATUM點）為準。更改構(gòu)建帶有錨點的支架模型的管道可能會導(dǎo)致支架問題。影響施工進度和圖紙的準確性，如改變錨點坐標，支架圖紙尺寸不正確，支架無法拆除等。

2.施工階段的問題及原因

（1） U-BOLT即U形管卡安裝在錯誤的位置。對于小型（小于 8 英寸）碳鋼和合金鋼管道和非絕緣管道，平臺通常用帶有 PTFE 墊圈的 U 形管夾固定。 預(yù)制支架時安裝管夾。但是，由于生產(chǎn)前錯誤或管道錯誤導(dǎo)致的偏差，無法安裝管夾。

（2）管靴安裝不正確。對于大型（大于8英寸）碳鋼、不銹鋼和絕緣管道，平臺通常由管靴支撐，并增加其他功能擋塊，以達到固定限位的目的。 由于管道的高度不同，對管靴高度的要求也不同，特別是管排不同尺寸的管道底部高度，所以管靴是按整體預(yù)制的尺寸。無法滿足要求。

（3）不能安裝特殊的管道支架和附件。由于玻璃鋼管道在平臺上的柔性和平臺空間的限制，管道通過π形彎曲吸收應(yīng)力，支座的位置由應(yīng)力計算確定。但平臺上的玻璃鋼管道采用拼接方式連接，管道末端通過磨錐度與管件連接，由于玻璃鋼管道的制造問題和施工人力不同，拋光錐度也不同。由于管件的插入距離不同，安裝后管件之間的距離與建筑圖紙不符，管夾與管件的位置需要軸向固定的地方有支架偏移，可以安裝止推塊的地方，或者管卡固定側(cè)的直管段不夠長，不能及時安裝保護瓦。

三、支架典型問題的改進措施

1.嚴格按照支架設(shè)計的基本要求進行設(shè)計

（1）管道支架設(shè)計應(yīng)符合ASME B31.3第321節(jié)中要求。

（2）對不銹鋼、合金鋼和鍍鋅鋼管，不宜使用焊接型管道支架。若不可避免的要使用焊接型管道支架，材料要與管道材料一致。這幾類管道與碳鋼管道支架（如碳鋼管夾、管夾型管托以及型鋼等）接觸時，應(yīng)加墊PTFE隔離層。

（3）管架設(shè)計應(yīng)考慮水壓試驗和其它附加載荷的作用效應(yīng)。

（4）管道支架應(yīng)有防止冷橋產(chǎn)生的措施。

（5）管道支架載荷大于10kN或力矩大于2kN·m的管道支架，選型應(yīng)慎重，并將支架計算載荷反饋給結(jié)構(gòu)或土建設(shè)計方進行結(jié)構(gòu)和土建設(shè)計的校核。

（6）對于假腿型支架，供應(yīng)商應(yīng)根據(jù)支架荷載校核管道厚度和加強板厚度，并將核算過程和結(jié)果體現(xiàn)在提交的報告中。

（7）管道支架的材料可以根據(jù)項目需要選用國標材料或國際標準材料，最終選用的材料應(yīng)在支架詳圖中注明。

（8）彈簧支吊架應(yīng)成套設(shè)計。

2.嚴格按照標準進行支架設(shè)計和選型

（1）恒力彈簧支吊架的設(shè)計、制造、檢驗和選用遵循《恒力彈簧支吊架》NB/T 47038中的要求。

（2）可變彈簧支吊架的設(shè)計、制造、檢驗和選用遵循《可變彈簧支吊架》NB/T 47039中的要求。

（3）不銹鋼管道與管部結(jié)構(gòu)之間應(yīng)加置不銹鋼襯墊，防止不銹鋼管道的電化學(xué)損傷。

（4）生根于承載結(jié)構(gòu)上的輔助鋼結(jié)構(gòu)的型式及其與承載結(jié)構(gòu)的連接方式，應(yīng)符合承載結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。未經(jīng)承載結(jié)構(gòu)的設(shè)計同意，不應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)上開孔。

（5）輔助鋼結(jié)構(gòu)的懸臂受力點的懸臂距離應(yīng)根據(jù)荷載及承載結(jié)構(gòu)的型式和截面確定，并不宜大于800mm。

3.設(shè)計階段的改進措施

（1）支架設(shè)計是在PDMS 3D建模軟件的基礎(chǔ)上進行的，該措施使得施工階段的實際情況可以及時與相關(guān)軟件工程部門的溝通，方便了二次軟件開發(fā)。其次設(shè)計者在建模過程中熟悉具體的尺寸要求，并且必須是通過支架截面平臺，以測量計算的偏差隨時間的變化并手動校正支架位置。

（2）在管線支架的設(shè)計階段需要同時兼顧支架設(shè)計和管道設(shè)計，這兩種設(shè)計的人員需要及時溝通施工情況，以便在管道發(fā)生變化時重新定位支架放置點，尤其是大面積更換或取消管道時你應(yīng)該。 這是因為當(dāng)刪除支架上的管夾或管靴時，一旦刪除了支架上的定位點，就無法撤回支架。

（3）對于玻璃纖維增強塑料等特殊材料管道中的支撐位置，管道和支撐設(shè)計人員必須注意確保它們有足夠的直管段來適應(yīng)由于現(xiàn)場施工錯誤而引起的變化，而應(yīng)力計算器則應(yīng)盡量避免。支架的采購，在評標時盡量選擇質(zhì)量過硬的合格供應(yīng)商。

4.施工階段的改進措施

（1）嚴格按照支架詳細視圖中的定位點和尺寸標記確定管夾在截面鋼中的打開位置。對于具有緊密管排的支架，可以先放置管夾孔以在現(xiàn)場形成開口。確保型鋼上的密孔不影響管道，將角鋼固定或焊接在型鋼上。 在設(shè)計者允許的情況下，不良的管夾孔在轉(zhuǎn)換時應(yīng)錯開。

（2）對于有特殊管靴高度和長度要求的支架，我們建議現(xiàn)場進行預(yù)制安裝。以免安裝尺寸不正確。對于不同材質(zhì)、不同管子的管道、鞋材或管壁較薄的管道，必須在管道下方添加管道材料。 同一墊板用于防止異種金屬之間的電腐蝕或焊接對管道強度的影響。

（3）對于使用玻璃鋼等特殊材料制作的管線支架，管道預(yù)制的技術(shù)水平的提高是最主要且要首先完成的部分，從而提高預(yù)制標準以便對現(xiàn)場施工的支持，其次是移動支架時，如果需要更換直管段，應(yīng)及時對其應(yīng)力位置進行分析計算，確保新位置合適，不能更改位置。不得未經(jīng)批準擅自更改，避免發(fā)生危險事故。

結(jié)論

在進行管線支架的設(shè)計階段，我們需要注意管線支架是否符合海洋平臺的應(yīng)用，盡可能的考慮細節(jié)性的問題，為避免施工過程中出現(xiàn)差錯，必須按照施工圖和施工圖進行施工。在圖紙的設(shè)計階段同時也要考慮施工技術(shù)人員的施工水平和困難發(fā)現(xiàn)的問題，只有在設(shè)計階段及早預(yù)測和解決問題，才能預(yù)防和減少現(xiàn)場施工問題的發(fā)生。

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