1、导管架建造和安装检验蓬莱巨涛海洋工程重工有限公司韩昭伟2008年11月25日1.1.防腐工程防腐工程l油漆油漆 由于导管架大部分结构都是水下结构，油漆的范围比较少。飞溅区由于经常受到波浪冲击，海冰影响，潮差变化，而且接近大气，容易受到氧化腐蚀，所以在整个平台中，飞溅区防腐非常重要的。对油漆厚度要求高。对于北方的平台，抗冰区除了受到飞溅区的环境外，还要抗击海冰的冲击，故要求更高，涂层厚度也最厚。喷砂主要是控制清洁度和粗糙度。油漆要进行厚度测量，附着力试验，电火花试验 。导管架陆上建造导管架陆上建造 导管架建造涉及的专业比较少，主要是防腐工程、结构工程和焊接工导管架建造涉及的专业比较少，主要是防腐
2、工程、结构工程和焊接工程。下面就这三个工程内容进行讨论。程。下面就这三个工程内容进行讨论。1.1.防腐工程防腐工程l牺牲阳极牺牲阳极阳极设计和制造标准一般参考DNV RP B401“Cathodic Protection Design”和GB4948-85“Sacrificial Anode of Al-Zn-In System Alloy”。铁芯应表面喷砂至近白级，浇注前铁芯应该预热到150-200，铁芯应位于阳极几何中心。铝锭熔融后加热到750-800后，保持温度，盛入容器，加入Zn，In，Cd等金属，搅拌使合金均匀分布。每一个阳极应打上钢印，包括：炉号，毛重，厂家名称，制造日期，标识号。
3、 导管架陆上建造导管架陆上建造阳极的质量标准见下表：重量误差每个阳极的毛重或净重误差应该在理论重量的2%之内。所有阳极的总重量误差应该在理论重量的0-2%。尺寸误差尺寸误差：长度误差：25mm，宽度误差：5%设计宽度，高度误差：10%设计误差。外观检验表面夹层深度不能超过10mm。表面缺陷不能通过敲打或填充等方法进行修正。阳极表面不能有大的夹渣，细小夹杂不能超过表面积的1%。阳极表面不能有纵向裂纹，对于横向裂纹，其宽度不能超过5mm。连续裂纹不能通过两个表面。裂纹深度不能超过表面到铁芯距离的50%。收缩形成的坑，长宽不能超过13mm，宽度不能超过6mm。阳极表面的边角，细小氧化物应打磨掉。化学
4、成分分析每一熔炉的第一个和最后一个样品，应通过光谱方法进行化学成分分析。保证各个元素重量的百分比。电化学试验每10个阳极应取一个按照DNV RP B401进行电化学试验，结果应满足：单位质量的电容量 =2500A.hr/kg (average)开路电位 =-1.10V (Ag/AgCl)闭路电位 =-1.05V (Ag/AgCl)破坏性试验每一批至少取一个进行破坏性试验，在每个阳极上切3个截面，观察切口表面，总体上不能有可见气孔和夹渣。2.2.结构工程结构工程l渤海导管架特点渤海导管架特点 渤海冬天寒冷，有浮冰，导管必须考虑冰载荷和低温冲击韧性。渤海水浅，水深一般30多米，导管结构比较简单。导
5、管架陆上建造导管架陆上建造典型渤海导管架水线飞溅区及以上结构采用E级钢，因为最低环境温度超过-20度抗冰区没有斜拉筋，对抗击冰载荷比较理想。管 节 点 用E36-Z35材料，具有良好抗层状撕裂性能。水下结构用D 级 钢 ， 因为最低温度一般在-2度左右。典型渤海导管架结构分析2.2.结构工程结构工程l南海和东海导管架特点南海和东海导管架特点南海和东海海冬天温度较高，导管不必考虑冰载荷，海冬天温度较高，导管不必考虑冰载荷，对低温韧性要求比较低。除北部湾外，南海和东海，对低温韧性要求比较低。除北部湾外，南海和东海，水深一般为水深一般为70-120米，导管结构比较复杂。米，导管结构比较复杂。导管架陆
6、上建造导管架陆上建造典型深水导管架2.2.结构工程结构工程l导管架建造导管架建造- -材料检验和追踪材料检验和追踪在导管架建造下料时，须进行材料检验和材料追踪检验。材料检验是检验材料有没有缺陷，材料的等级、尺寸、钢号和炉号否与证书相符合，材料堆放是否合理。材料追踪是检验下料时材料的标识是否进行正确转移，一个合格的杆件应该是用钢印打上平台名称，材料的杆件号，材质等级，炉号和批号。导管架陆上建造导管架陆上建造2.2.结构工程结构工程l导管架建造导管架建造- -卷管和接长卷管和接长在导管架建造中，开始都进行卷管和接管，卷管和接管也是导管架建造的重要部分。卷管尺寸检查主要参考API RP 2B标准。导
7、管架陆上建造导管架陆上建造导管架陆上建造导管架陆上建造检验内容检验内容:v材料确认v划线.切割下料检验v卷管机轧辊表面状况检查确认v各种检测设备的确认v如须压头,确认压头长度v定位焊道检查v结构表面检查v引弧板设置v尺寸检查v坡口检查v焊道标识v相邻管段纵缝布置检查v焊缝外观及NDT检查检验项目要求检查结构是否与图纸一致检查其型材、厚度是否与图纸相符合。注意相邻纵焊缝应错开90-180度。尺寸检查长度公差小于38.1mm椭圆度检查：1）当壁厚不大于50.8mm时，在管的长度范围内，在同一个圆周上所丈量出来的最大外径和最小外径的差值，不得大过名义直径的1%，但不得超过6.4mm。2）当管外径大于
8、50.8mm时，椭圆率不得大过管壁的1/8。3）当管径大过1.22m时，只要周长公差在6.4mm内，椭圆度允许在12.7mm之内。4）外径的周长误差必须控制在名义周长的1%之内，但不得超过12.7mm。直线度检查：在任意3m范围内，的最大允许直线度偏差为3mm。在任何12m范围内的直线度最大允许不得超过10mm。12m以上，最大直线度为12mm。大小口卷制的技术要求：1、大小口椭圆度不大于6mm。2、大小口外皮周长公差为10mm。3、端部垂直度不大于6mm，纵缝对接错边不大于2mm。导管架陆上建造导管架陆上建造现场检验现场检验-组对及尺寸检查组对及尺寸检查结构件的组对检验及尺寸检查是现场检验的
9、重点。导管架陆上建造导管架陆上建造组对检验组对检验:v抽查划线尺寸v杆件标识转移v检查节点构件.管节点 区域相贯线（马鞍线)的位置.尺寸及与相交构件焊缝布置位置.v检查构件切割表面有无可见的母材缺陷v切割是否对母 材造成伤害v检查构件有无弯曲.变形等缺陷,如工字梁的扭曲.局部变形等v坡口.过焊孔等符合要求v迂不等厚度.宽度的连接,其过渡区域的削斜处理是否恰当v结构杆件安装定位准确v构件直线度满足要求,无扭曲变形等情况v接长构件拼接缝布置是否合理v构件对中.错皮情况检查v焊接接头坡口型式.坡口角度.根部间隙.钝边等,符合设计要求v焊口及周围清洁情况v定位焊满足要求,应由合格焊工采用认可的WPS施
10、焊v节点部位尤其是密集焊缝节点.管节点处结构及焊缝布置是否合理,且符合设计要求v引熄弧板设置符合要求v焊前组对尺寸检查(包括长.宽.对角线.水平度等,参见尺寸检查要求)导管架陆上建造导管架陆上建造尺寸检查尺寸检查:v预制场地垫墩水平度检查v构件划线尺寸抽查v选定测量基准点,检查水平片各长.宽.对角线尺寸及水平度等v水平片焊后检查,包括水平度梁格局部不平度水平片各长.宽.对角线尺寸v立片及空间组对,包括装配位置/水平度及各端点高程/与相邻构件间距/对角线长度v管结构预制包括长度/周长/椭圆度/直线度/端部垂直度等v板梁结构预制检查内容包括长度/板梁深度/直线度/腹板、面板中心线偏离/翼板的扭曲和
11、倾斜等2.2.结构工程结构工程l导管架建造导管架建造- -立片安装立片安装尺寸控制按照API RP 2A，要求任意平面或立面两对角线误差不超过19mm；任意平面对边的误差不超过13mm；各桩腿间距最大允许误差为10mm，导管架导管顶端的标高误差为6mm，但任意两导管顶端相对误差要小于6mm，导管架加厚段的误差为0 +25mm，平面内井口导向（conductor guide）圆心离开理论中心误差要小于等于6mm。 导管架陆上建造导管架陆上建造2.2.结构工程结构工程l导管架建造导管架建造- -管节点问题管节点问题导管架建造的技术重点和难点就是管节点。管节点重要性在于：1、管节点结构受到的应力比其
12、他部分大得多，大约为其他位置十几倍。2、管节点焊缝集中，构件间受力传递都通过管节点。3、受力容易在主杆件（main member）发生层状撕裂 (lamellar tearing) 。导管架陆上建造导管架陆上建造视图7575马鞍口至少50mm横拉筋和斜拉筋距离上下100mm处不能有直焊缝。100mm100100环缝与拉筋焊缝应至少有100mm的距离环缝尽可能避开拉筋中心上下75mm75拉筋与直焊缝距离至少75mm加厚段桩腿直径D加厚段端部与支杆最近距离要大于D/4。节 点 所 有 支杆 尽 可 能 在桩 腿 中 心 线上 相 交 成 一点 ， 以 利 于应 力 传 递 ，否 则 偏 移 不要大
13、于D/4或305mm，取大者。2.2.结构工程结构工程l导管架建造导管架建造- -总装总装导管架的建造方案可分为卧式和立式两种。对于深水导管架，由于受到吊车起吊高度和施工难度高等原因，只能采用卧式建造。对于浅水导管架，两种方案都可以。总装完成后，应该对整个平台的外观尺寸进行测量，包括各层水平井口片隔水套管导管的同心度，导管架顶部和底部各桩腿的距离，每个桩腿的倾斜度，各层水平片的水平度。导管架陆上建造导管架陆上建造导管架陆上建造导管架陆上建造节点的布置基本原则节点的布置基本原则：v节点的布置应避免支杆落在节点段的纵向焊缝上，即弦杆纵向焊缝不应与节点相贯线相交,应使纵向焊缝错开至少305mm,以避
14、免相互干扰v其他情况下,相邻管段纵缝应错开至少90ov若节点段采用加厚壁段，则加厚段(即节点段环焊缝)应超出撑杆边缘(包括焊脚在内)至少D/4且不小于305mmv拉筋杆在节点部位采用加厚壁段时(或采用特种钢材),其从节点延伸的长度包括焊脚在内,至少为拉筋杆直径且不小于610mm 导管架陆上建造导管架陆上建造v一般同心管节点采用工作点的偏离不超过D/4,以达到非搭接支杆间具有 51mm的最小间隙v当两根及以上管件相交,大直径管应作为连续构件.拉筋杆的装配顺序应由壁厚/直径确定.壁厚最大的应作为直通构件,其他管件按照壁厚递减顺序;如壁厚相同,则直径较大者作为直通杆件v节点杆件坡口应做成斜面构造(没
15、有根面的刀口状),坡口形式应如API2A图11.1.3所示(坡口角度公差应为+5o),以使焊缝完全熔透,并且焊缝外轮廓应与两侧母材平滑过渡导管架陆上建造导管架陆上建造v疲劳节点疲劳节点:v要求节点相邻母材光滑熔透过渡，焊缝外型应使用覆盖层，外观成型呈凹陷形.一般采用硬币滚动检查或使用专用工具，要求达到焊缝剖面相对于焊缝处直径大于或等于拉筋杆壁厚的薄圆片的偏差不深于0.8mm.也可以采用打磨方法，以达到外型要求，但其最终的打磨痕迹应垂直于焊缝轴线。最终焊缝趾部应100%MPI检查，以确保无表面缺陷的存在。立式建造的导管架旅大4-2 WHPB卧式建造方案陆丰13-2导管架2.2.结构工程结构工程l
16、装船和固定装船和固定建造完成的导管架用驳船的绞车通过滑道拖拉到驳船，在拖拉过程中，驳船要根据潮水情况以及导管架在移动过程重量和重心对驳船的影响调整压载水，使驳船滑道在任何时候都能够与码头滑道水平对中。在整个拖拉过程，导管架重心从岸上转移到驳船上时最关键。 轻型的导管架可以用浮吊直接吊装上驳船。装船后导管架应按照批准的图纸焊接固定在驳船上。导管架陆上建造导管架陆上建造导管架拖拉上驳船3.3.材料和焊接材料和焊接l导管架采用的钢材导管架采用的钢材 建造导管架的钢材分为以下几种，重要管节点、吊耳等最重要结构，一般采用中等强度Z向钢（即低合金钢：抗拉强度为360Mpa，碳当量为0.45%以下，冲击功E
17、类钢为-40度条件下不小于34J，D类钢为-20度条件下不小于34J），比如E36-Z35（用于北方平台），D36-Z35（用于南方平台）；板厚小于50mm的其他结构，用D36钢，但北方大气温度可能低于-20度，故飞溅区和大气区采用E36钢；普通附属结构，比如井口（conductor guide）、防沉板采用碳素钢，如Q235或20#钢。导管架陆上建造导管架陆上建造3.3.材料和焊接材料和焊接l焊接工艺问题焊接工艺问题 平台建造的结构焊接标准基本都采用AWS D1.1。在开始焊接之前，必须熟悉加工设计图，了解整个结构有多少焊接类型，多少形式坡口，多少板厚，多少焊接位置。导管架陆上建造导管架陆上
18、建造3.3.材料和焊接材料和焊接l焊工资质焊工资质 各种焊接方式的焊工都具有相应的资质，焊工资质都有效，即就近6个月内从事相应的焊接。如果有些焊工没有某种焊接工艺的证书或者原证书失效，就必须进行考试，即按照规定的焊接工艺用试验板材或管材进行焊接操作测试，完成后焊缝能通过外观检查和无损检测即可。 导管架陆上建造导管架陆上建造3.3.材料和焊接材料和焊接l焊接检验焊接检验- -总体检验要求总体检验要求 所有焊口都必须通过100%目测检查。对于NDT的比例和方式，要根据规格书和相关标准定出。焊接前承建厂必须出好NDT图，提交业主和第三方审批。总体上：1、对所有T、K、Y节点，要求100%UT和100
19、%MT；对管材的环焊缝，要求100%RT，也可用100%UT+MT代替；对于管材的纵焊缝，要进行10%的RT（包括焊缝两端106mm范围内必须RT），或10%UT（包括焊缝两端106mm范围内必须UT+MT）；重要的角焊缝都进行100%MT；次要结构的探伤比例可减少，比如对井口结构，一般对管节点进行20%UT，对其他焊缝进行20%MT即可。导管架陆上建造导管架陆上建造3.3.材料和焊接材料和焊接l焊接检验焊接检验- -施焊接前检查施焊接前检查 在施焊前应该对焊材进行确认，包括焊材和焊剂证书的确认，储存仓库的情况，焊材和焊剂的质量抽查，手工焊条的烘干和保温等。焊接前装配检查包括检验焊口组对时的位
20、置是否与图纸一致，焊口的错边、坡口形式和角度，根部间隙，坡口的打磨和清洁，点焊的情况等。导管架陆上建造导管架陆上建造3.3.材料和焊接材料和焊接l焊接检验焊接检验- -目测检验要求目测检验要求导管架外观检验标准按照AWS D1.1第六篇表6.1验收：不允许有裂纹和未焊透、未融合。所有弧坑必须填满。焊缝应均匀过度到母材，不能有焊瘤、过大的凸度（对接焊焊缝余高不能超过3mm；角焊缝的焊喉小于等于8mm时，最大凸度为1.6mm，焊喉尺寸为8-25mm时，最大凸度为3mm，焊喉尺寸大于等于25mm时，最大凸度为5mm）。连续角焊缝一侧允许有底于规定角焊缝尺寸1.6mm的欠焊，但其长度必须小于焊缝长度的
21、10%。咬边不能超过0.25mm。不能有管状气孔，每100mm长度气孔不能超过1个，气孔最大直径不能超过2mm。导管架陆上建造导管架陆上建造导管架陆上建造导管架陆上建造焊接检验与管理:v焊工资格/证书确认/上岗及标识制度v实际操作环境条件确认v焊前坡口检查及母材准备v预热及层间温度v定位焊与临时焊缝v焊缝背部垫板v焊接弧击的处理v焊接变形控制v焊后热处理检查v焊后外观检查vNDT检验v焊接缺陷的处理及焊缝修理v焊材的使用管理,包括储存及分类/管理制度/烘干保温情况/现场使用及管理等导管架陆上建造导管架陆上建造现场检验中应注意以下问题现场检验中应注意以下问题:v严格控制节点位置的组对定位v尺寸检
22、查应注意基准点、面的选择v对拼接梁结构、管结构，重点检查纵向、环向、拼接焊缝的布置是否符合设计及规范要求v管段接长时应注意焊缝的交错位置,特别是管节点位置焊缝定位应准确，一般以施工接长方案及节点被交位置图为依据v注意检查定位焊的焊接及焊前清理情况是否符合要求 v组对间隙超出公差一定范围内,可以采取长肉方法, 但应采用专用的“长肉程序”（BUILD-UP PROCEDURE），且一般应在“距节点远端”即次要构件上长肉v组对造成的弧击伤痕、马排部位等应打磨干净并进行MPI探伤.严禁采用锤击等方法去除马排导管架陆上建造导管架陆上建造v建立有效的“现场检验控制系统现场检验控制系统”，以电子表格方式按照NDT图序号、组对焊口号、组对检验、焊缝外观检验、NDT要求范围及检验情况、焊工号及相应的各类检验报告、返修报告编号进行控制,对现场检验情况进行简捷有效的跟踪控制,避免漏检.错检现象，同时可据该表进行返修率、焊工合格率的统计多谢指教！
