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1、半潜式平台的结构特点及检验要领包小兵 陈少耿（中国船级社）提 要 本文讨论了半潜式平台的结构特点，根据船级社的规范平台结构按照其使用时的应力大小和形式、载荷率、存在应力集中的可能性以及破坏之后对平台总体安全和功能的影响程度可分为特殊构件、主要构件和次要构件三类，对于三类不同类别的构件给出了具体的检验方法、要求和标准，对在我国海域作业的半潜式平台检验工作具有指导意义。Summary The paper discusses structural characteristics of semi-submersible platform. The whole structure of semi-sub
2、mersible platform can be categorized as Special Structure, Principal Structure and Secondary Structure, in line with classification societys rule and based on the quantity and type of stress, rate of load, possibility of stress-centralizing and effect on total safety and function when failure occurs
3、. The detailed methods, requirements and criteria for survey of three categories of structure are given accordingly, which can be regards as survey guideline of semi-submersible platforms service at Chinese offshore area.关键词 半潜式平台 特殊构件 主要构件 次要构件 检验Key Words semi-submersible platform, special structu
4、re, principal structure, secondary structure, survey1 半潜式平台结构特点半潜式是指用数个具有浮力的立柱把上壳体连接到下壳体或桩靴上，并由其浮力支持的海上平台，作业时下壳体或桩靴潜入水中，局部的立柱露出水面为半潜状态，但无论在什么状态，上壳体都不没入水中。半潜式平台是柱稳式平台的一种。目前，挂中国旗的半潜式平台共有四座，即“南海二号”、“南海五号”、“南海六号”和“勘探三号”。前三座平台属于中海石油南方钻井公司，均在挪威建造；而“勘探三号”平台则是由上海造船厂自行设计制造的，业主为上海地质调查局。不同型号的半潜式平台虽然在结构和尺寸上会略有差
5、异，但其结构大体可分为四部分：上部结构、立柱、下壳体/沉箱以及连接它们的撑杆。根据船级社规范，平台的结构按照其使用时的应力大小和形式、载荷率、存在应力集中的可能性以及破坏之后的后果可分为特殊构件、主要构件和次要构件三类。其中特殊构件是指传递极端载荷并有应力集中的重要构件；主要构件是指对保持平台结构的整体完整性有重要作用的构件；次要构件是指其失效后不会影响平台整体完整性的构件。半潜式平台构成总体完整性结构的构件是指甲板主要桁材、横骨、纵骨、连续性舱壁、立柱、水平撑杆、水平斜撑杆、垂直斜撑杆和下壳体。这些构件除沉箱外都属于主要构件，另外一些与上述构件连接的结构，比如起重机底座等也属于主要构件。这些
6、结构的特点是承担总体载荷，或者局部重载荷，或交变载荷。半潜式平台的主要构件有：水平撑杆、水平斜撑杆、垂直斜撑杆、立柱壳板（包括附加的稳性立柱）、主要桁材、甲板上的连续舱壁、横骨和纵骨、钻台、钻台上部结构、直升机平台支撑构件、吊车底座、救生艇平台支撑构件、重模块和设备支撑结构（如导链器）、防喷器底座等。特殊区域是指主要结构构件连接处（T、K、Y节点）、主要结构构件在结构有突变的区域以及附在主要结构构件上并承受较大负荷和交变负荷的结构和设备的区域，这些区域同时也是应力集中点，容易出现疲劳裂纹，甚至在恶劣海况下会出现撕裂现象，这些区域一旦有缺陷，会使缺陷进一步扩大并使周边结构超负荷，主要如下：交接处
7、：这些交接处大都成锐角，焊缝较集中，结构特点是：采用横截面小的构件“穿透”横截面大的构件的相交连接方式，横截面小的构件在相交处由方形逐渐向圆形过渡，采用全透焊，相交处有加强肘板，肘板也采用全透焊并且外缘加工成抛物线形，使过渡均匀。具体指水平撑杆与立柱和/或沉箱、水平斜撑杆与立柱和/或沉箱、垂直横向斜撑杆与立柱和/或沉箱、垂直纵向斜撑杆与立柱和/或沉箱、撑杆之间、撑杆与甲板结构、立柱与沉箱、立柱与甲板结构、甲板纵桁或舱壁与横桁或舱壁。附属构件或设备：这些结构主要承受大的局部载荷或交变载荷，或损坏时产生撕裂现象。主要有：起重机底座与甲板结构连接处以及底座和上面凸缘、锚机与立柱/甲板结构的机座、导链
8、器与立柱的连接构件、撑杆上的阳极、撑杆上的水听器、附属在主要结构构件上的其他结构。半潜式平台上除了特殊区域和主要结构构件之外的结构基本认为是次要构件，主要有：平台主甲板、主甲板上各个舱室的舱壁和扶强材（如生活区、发电机房、材料库房、泥浆房等的舱壁和扶强材）、上层甲板和管架区、沉箱及其内部扶强材。2 半潜式平台的结构检验要领按照平台的结构不同和实际检验的可能条件，在不同的检验（年度检验、期间检验、定期检验和坞内检验）中采用不同的检验方法（总体检验、近观检验和无损检测）是十分必要的。表1表3对半潜式平台的各个结构进行分类，并给出各部位对应的检验要求和检验标准说明。年度检验：每年安全证书到期日前后3
9、个月内进行，此时平台一般处于作业状态，沉箱、水平撑杆、垂直撑杆和立柱下部在水下。检验时，对特殊区域进行近观检验，对主要结构构件进行一般性检验，对可疑区域可要求进行无损检测（一般指磁粉探伤）。另外对甲板上面的甲板室要进行检查，确认有没有结构损坏或改动。期间检验：一般结合第二或第三个年度检验进行，检验要求平台在遮蔽水域进行，排出所有压载水，使尽可能多的船体露出水面，检验范围比年度检验大，对某些结构要求NDT。定期检验：每五年进行一次，要求平台在船坞进行，变通的办法可在遮蔽水域进行。要求对所有的特殊区域和主要结构构件进行检验，并对有关结构进行NDT；对所有压载处所、锚链舱和空舱进行检验；对所有阳极和
10、阴极保护进行检查和试验、测量电位；对撑杆的漏水探测系统进行试验（如有）；对系泊设备进行检查和测量；对结构进行测厚；当平台的轻船重量有明显变化时要求进行轻船试验。坞内/水下检验：每五年进行两次，最长两次间距不超过3年，一般结合期间检验和定期检验进行。检验沉箱的外板，特别是龙骨板有没有变形，一般沉箱外板的变形多为平台跌落重物所致，有时是拖轮停靠碰撞所致；检验海底阀门的状况，在南海作业的平台，其海底阀门的栏栅易被海生物附着造成堵塞。一般而言，沉箱通常沉在水下并被海生物覆盖，腐蚀量较小。平台的坞内检验可用水下检验代替，但第三个定期检验和以后的定期检验期的坞检不允许用水下检验代替。从事水下检验的公司和人
11、员必须持有中国船级社认可的证书，其检验过程应受验船师在场监督。表1 特殊区域的检验构件名称检验要求、标准和说明构件连接处：1水平撑杆与立柱/沉箱l 近观检验有没有变形、裂纹，特别检查焊缝。l 注意正常时内部应该干燥，如果发现潮湿、泄水，则说明附近有构件产生裂纹。l 检查内外加强构件是否变形或脱焊。l 位于压载舱内的结构和焊缝的涂层状况以及腐蚀情况。l 注意焊缝周围容易产生裂纹。l 焊缝周围的热影响区容易腐蚀。2水平斜撑杆与立柱/沉箱3垂直横向斜撑杆与立柱/沉箱4垂直纵向斜撑杆与立柱/沉箱5撑杆之间l 内部近观检验有没有变形、裂纹，特别检查焊缝。l 注意正常时内部应该干燥，如果发现潮湿、泄水，则
12、说明附近有构件产生裂纹。l 检查加强构件是否变形或脱焊。l 外部检查时注意加强肘板的状况。6撑杆与甲板l 注意撑杆与大型“工”字梁的连接以及周围加强构件状况。l 注意焊缝有没有裂纹，外部点腐蚀情况。7立柱与沉箱l 年检时按当时实际情况，不应影响作业。如果立柱压载舱是排空的，则可抽查；否则不必要求。l 内部近观检验有没有变形、裂纹，特别检查焊缝。l 位于压载舱内的结构和焊缝的涂层和阳极状况以及腐蚀情况。l 注意中间立柱与沉箱连接处焊缝容易产生裂纹。8立柱与甲板l 对连接处结构和加强材进行检查。l 注意焊缝有没有裂纹，板材外部点腐蚀情况。l 中间立柱承受起重机的负荷，前后立柱承受锚机的负荷，故容易
13、产生疲劳裂纹。9甲板纵桁或舱壁与横桁或舱壁l 注意“十”字交接处焊缝有没有裂纹及腐蚀情况。l 特别注意钻台下方和后吊车下方的“十”字接点。附属结构：1起重机底座与甲板结构连接处以及底座和上面凸缘l 要求清洁，除去焊缝表面的油污和脏物。l 注意焊缝及其周围有没有产生疲劳裂纹。应特别注意起重机底座的焊缝容易经常会出现疲劳裂纹。2锚机与立柱/甲板结构l 注意检验前清洁。l 注意焊缝及其周围有没有产生疲劳裂纹。3导链轮与立柱的连接l 内部抽查连接处的焊缝和加强构件。l 注意导链轮有没有拉伤变形。4撑杆上的阳极l 阳极与撑杆的连接处焊缝周围的热影响区容易产生腐蚀，特别是阳极失效时。l 如果阳极块被碰撞变
14、形，则可能拉伤撑杆外板。5撑杆上的水听器6杂项：如立柱和撑杆上的管路支撑、梯子、扶手、走道、电缆管。沉箱甲板上的系缆桩和拖缆桩。l 这些结构作业时大部分在水下，年度和期间检验只要求检查能到达部份。l 注意管架、梯子支架等与立柱和撑杆的焊缝及周围比较容易腐蚀。l 拖力和系泊力作用处有没有裂纹和变形。l 注意如果这些结构变形会拉伤其附着的结构。表2 主要结构构件的检验构件名称检验要求、标准和说明1水平撑杆l 检验结构是否损坏和屈曲。l 艏部的水平撑杆受损的原因一般是拖航时受到海浪的拍击。l 舯部的水平撑杆受损的原因一般是平台上面跌落重物所致。l 艉部的水平撑杆受损多为拖轮停靠所撞。2水平斜撑杆3垂
15、直斜撑杆l 这些构件在平时作业时常受到海浪的拍击，在作业水线面附近处尤其严重，并且水线面附近的油漆容易脱落产生普遍腐蚀，故应注意到水线附近是否存在屈曲。l 作业水线上的外板容易有点状腐蚀，其原因一般是从甲板上掉下的脏物附着于结构上并形成原电池。l 定期检验时对水线附件外板进行测厚是必要的。4立柱外壳板l 同上。l 应注意到中间立柱的水线面附近极容易被拖轮所碰撞，一般是防护垫或防护木所盖的位置，外部比较难观察，可从内部有关舱室进行观察。5主桁材、连续舱壁、横骨和纵骨l 检验容易到达处，注意是否变形，凹陷，特别注意钻台底座下方和后吊车下方的结构。l 这些构件容易有点腐蚀。l 大型“工”字梁的面板容
16、易产生层状腐蚀。6钻台和钻台底座l 注意底座趾部与主甲板连接处是否存在裂纹。l 注意底座腐蚀情况。7. 直升机甲板支撑l 半潜式平台的直升机甲板一般坐落在生活区上面，加强结构的尺寸就较小。检验要注意有没有变形。8. 吊车底座l 一般而言，起重机底座受到的腐蚀较小，主要检查有没有变形。9. 救生艇平台的支撑结构l 救生艇平台的支撑结构一般是由大型“工”字梁组成的悬臂梁结构，平时承受吊艇架、救生艇、救助艇的重量，一般年度和期间检验很难靠近检验。但观察救生艇平台的甲板可估计其是否变形。l 注意腐蚀情况。10. 重量大的甲板模块/设备基座l 这些基座主要有发电机原动机底座，燃烧臂底座。l 注意有没有变
17、形。11. 防喷器底座l 与自升式平台不同，半潜式平台作业时采用水下固井，防喷器作业时在海底，迁移时才把防喷器放在基座上并固定，由于防喷器的重量大，对基座要求也高，检验应注意是否有变形。表3 次要结构构件的检验构件名称检验要求、标准和说明1沉箱舱室/处所（包括所有管系，阀门，侧板，舱壁，甲板，肋板以及相关的加强构件，液体舱的液位探测器和防腐保护）。l 期间检验尽可能检查沉箱甲板，主要是检查有没有上面跌落重物或拖轮碰撞所损坏。l 半潜式平台型深都有30多米，管路承受的压力很大，对于老龄平台，比如“南海二号”，应特别注意管路状况，如有过量腐蚀，应要求更换。l 注意液位探测器是否清洁。l 防腐涂层的
18、状况和阳极的保护效果。l 应试验水密门和风管水密阀门的状况，包括就地和遥控开关、指示，应注意到这些门和阀门只有在状况正常时才保证平台的破舱稳性。2立柱的舱室和处所。l 注意液位探测器是否清洁。l 试验水密门和风管水密阀门的状况。l 防腐涂层的状况和阳极的保护效果。l 立柱的压载舱内部状况一般比沉箱差，原因是当甲板可变负荷变动时，要调节压载水保持作业吃水，故定期检验发现结构（包括管路）腐蚀较严重时，应要求测厚。l 检验应注意沉箱的推进器舱或泵舱，灰罐舱上面的立柱压载舱的底板，如果这些舱室漏泄，后果比较严重。3作业水线和轻载水线之间的结构4沉箱侧板和底板，推进器。l 一般底板或侧板的损坏是由搁浅或
19、外物碰撞引起。l 注意如果推进器受到损坏可能或引起周围结构的损坏。5甲板室，甲板结构等l 确认结构没有严重腐蚀、损坏或改动。6锚机、锚、龙须链、导链器，和系缆桩。l 定期检验时应对龙须链进行MPI。l 注意锚机和导链器的锚链轮容易受磨损，定期检验和期间检验应检查并询问船员的使用情况。l 应注意龙须缆的腐蚀和磨损情况。7锚链舱l 锚链舱一般较潮湿，收抛锚时易被锚链撞击失去涂层，故腐蚀，定期检验时如果状况不满意，应要求测厚。8阴极保护l 确认没有损坏。9漏水报警l 此系统是“南海五号”平台特有，探头安装在水平撑杆内，指示灯在集控室，探头实际是两个电极，正常情况下撑杆是没有海水的，探测系统电路处于断开状态，当有漏泄时，撑杆里面的海水便接通电极，致使电路处于闭合状态，指示灯亮。检验时用一杯子盛满海水，让两电极插入杯子，如果指示灯亮，则系统正常。
