淺談FPSO模塊支撐型式與施工特點

王佳波　周遠雄　譚建均

摘 要：以2艘VLCC姐妹船改裝成FPSO為例，介紹模塊支撐的形式及布置、結構類型、和施工特點等。

關鍵詞：FPSO；模塊支撐；支撐型式；施工特點

中圖分類號：U661.4 文獻標識碼：A

Abstract： By taking two sister VLCCs modified into FPSOs as example， this paper introducesthe importance， layout， structure type and construction feature of FPSO module support.

Key words：FPSO； Module Support； Support Type； Construction Feature

1 前言

FPSO是一座對所開采的石油進行油氣水分離、油污水處理、動力發電、供熱、原油儲存和運輸、集人員居住與生產指揮系統于一體的綜合性大型海上工廠。

FPSO主甲板上設置的上部模塊重量可達數千噸，布置范圍覆蓋了整個貨油艙區。通常采用多個位于甲板強框或縱、橫艙壁處的支撐結構支持。改裝后的FPSO在拖航與作業過程中，相關甲板結構除了承受常規船體載荷外，還需承受上部模塊自重以及慣性力等局部載荷，因此改裝設計需要對模塊支撐結構位置的甲板強框或縱、橫艙壁結構進行強度校核。根據校核結果確定恰當的改裝方案，對原油船主甲板上設置上部模塊區域的主甲板板材、甲板強框和縱、橫艙壁局部結構進行加厚，并增設局部桁材結構加強。

模塊支撐是模塊平臺結構與主船體的連接，模塊支撐對施工工藝要求比較高，特別是安裝精度控制方面要求更加嚴格。

2 FPSO模塊支撐設計

2.1模塊支撐材料選用

模塊支撐、主要由管材和板材組成：管材材質為API-5L Gr. X52-PSL2 SR5，主要規格有Φ273.1×12.7、Φ273.1×15.9、Φ406.4×15.9、Φ406.4×21.4；板材材質為ABS AH36，主要規格為10 mm，15 mm，25 mm。支撐材料應有證書、爐批號、化學成分、規范、標準號等信息，以供材料的可追溯性。

2.2 模塊支撐的布置

由于是由VLCC改裝為FPSO，因此在既定的空間范圍內合理地布置上部生產設施、規劃結構型式是上部模塊設計的主要內容。根據FPSO的功能要求，在其主甲板上設有一層工藝模塊平臺，布置著生產工藝、惰氣、熱站、計量、電站、變壓器和控制室模塊等。

以某2艘改裝FPSO的模塊支撐布置為例，從船尾往船頭方向模塊布置分別為：流量計模塊、發電模塊A、回注/公用水模塊、發電模塊B、海水處理模塊、堆放/化學注入模塊、原油處理模塊A、主燃氣壓縮模塊 A、油氣處理模塊B、CO2壓縮模塊、原油處理模塊B、CO2生產分離模塊、油氣處理模塊A、油氣二次回收處理模塊、回注氣體壓縮模塊、主燃氣壓縮模塊B、火炬分離模塊、管匯A模塊、管匯B模塊、管匯C模塊、管匯D模塊。

2.3 模塊支撐端部形式

本次改裝中，甲板上部模塊的支撐采用桁架結構形式，并與上甲板剛性連接，亦即上部模塊的支撐受上甲板結構的約束。因此，采用什么樣的節點形式需要對結構進行受力等方面的計算分析。該改裝FPSO模塊支撐端部節點，是采用肘板與API管鑲嵌焊接而成，該結構形式具有承載能力強、受力合理、結構相對簡單、占用主甲板空間小等特點。最典型節點形式如圖1～4所示：

2.4 模塊支撐結構形式

模塊支撐的結構形式主要采用桁架結構，同時在主甲板反面增設大T型梁或大肘板加強。模塊支撐橫向布置典型剖面如圖5所示，模塊支撐具體的結構形式，如圖6、圖7所示。

3 FPSO模塊支撐的施工特點

3.1 模塊支撐預制

（1）單根支撐部件預制

根據模塊支撐的分布特點，對于獨立的單根支撐API管和斜撐API管采用散裝的方式，在車間、碼頭進行預制，將API圓管與肘板組合成部件，然后再吊上船現場安裝。

（2）多支撐片體預制

對于能夠做成片體的支撐采用片體預制，如橫向門型支撐先在碼頭平面胎架上預制成片體，并安裝臨時槽鋼加強，然后放在托架里再吊上船逐一安裝，為圖8所示。

3.2 模塊支撐現場安裝

（1）首先在甲板找出安裝定位基準線，以上甲板中心線為基準分別劃出管子橫向中心線，再以中間肋位為基準分別劃出前后肋位線；

（2）根據模塊支撐的劃線報驗后進行吊裝，先安裝橫向片體部分并用槽鋼等臨時固定在甲板面，接著安裝片體之間縱向的斜撐和肘板，最后安裝單獨的支撐和臨時加強，安裝順序如圖9所示；

（3） 支撐定位時，先以FR77肋位的支撐為基準定位前后的支撐，再以主甲板定位的水平高度基準，使用全站儀定位支撐頂部的水平高度，支撐定好位后進行臨時固定和加強，經過QC、船東、船檢報驗合格后再進行焊接；

（4） 模塊基座安裝前，根據甲板面高度標桿的水平基準及模塊基座的理論高度，使用全站儀定出整個模塊支架頂部的水平高度，然后整體修割余量，再安裝模塊基座。

3.3 模塊支撐精度控制

（1）劃線的范圍

每個模塊支撐在主甲板分段上進行預舾裝，劃線包括主甲板面的基準網絡線、余量線及其200 mm檢查線、所有內部構件的安裝線、重要結構的理論線同側100 mm（100+t）檢查線。

（2）劃線的技術要求

劃線使用的方法應當可靠，劃線工具應統一并符合精度標準。劃線使用的符號必須統一，中心線、輪廓線、結構線、余量線、對合線等都要用色漆表示清楚，并打上洋沖標注。

（3）控制余量劃線精度

劃線前，劃線人員應仔細研究圖紙和有關資料，掌握分段的各種關鍵尺寸，并根據余量處理方案中的有關規定，考慮各個方向上補償的加放，在劃線時嚴格控制主要尺寸的精度，保證各主要尺寸的誤差在標準公差要求的范圍之內。

所有分段的劃線工作均需向檢驗員交檢，通過后方可裝配構件。檢驗員在驗收時除了結構線外，還應控制加放值和余量處理方案的網絡線和檢查線，以便及時發現紕漏錯誤。

（4）控制模塊支撐余量切割精度和邊緣坡口質量

在切割前必須看清圖紙并掌握坡口角度方可切割，切割過程中應該經常檢測切割誤差并隨時進行調整，切割精度及質量必須符合要求。

4 結束語

模塊建造是整個海工船建造的一個重要環節，模塊支撐僅是模塊結構的一部分。上部模塊支撐的結構設計需要綜合考慮主甲板的布置、施工工藝和自身的強度，隨著模塊的功能、大小的不同而需要不斷的改進優化，以滿足于模塊的使用要求。

模塊支撐在技術、建造成本和功能上具有特殊地位，其建造水平的高低反映出一個企業的海洋工程裝備的建造能力和項目管理水平，因此有必要從行業角度出發，及時調整自身方向，通過這2艘改裝FPSO船的建造積累的寶貴經驗，力爭縮短與先進海工裝備制造企業的差距。為公司在后續承接其他海工船提供更優質的技術支持和建造水平。