海洋平臺建造精度控制技術研究

羊字軍，趙子坤，吳強

（海洋石油工程（青島）有限公司，山東 青島 266520）

在目前海洋石油平臺建造過程中，各個環節的公差會在總裝階段累積，并集中反應出來，經常出現層間立柱垂直度和就位位置不能同時滿足規范或規格書要求的情況，嚴重影響工程項目的進度和最終驗收。現階段如果全面提高各環節公差要求將會嚴重影響生產效率，本文在不影響生產效率的基礎上，綜合分析偏差產生的主要原因，采取合適的措施主動控制各環節公差走向，避免公差積累導致超差，最終保證了海洋平臺的建造精度。

1 建造偏差原因分析

通過分析以前同類項目，以及各項目在劃線、預制、總裝等各階段的檢驗報告，影響海洋平臺建造偏差的原因主要有如下幾個方面。

1.1 公差積累

由于公司車間機械設備和吊裝運輸設備的限制，海洋平臺各層會分成若干甲板片，各甲板片在車間預制完成后，再運至總裝場地進行總裝。各甲板片預制完成時的公差是滿足要求的，但各甲板片的公差正負不一，若相鄰兩個甲板片同是正公差或者同是負公差，到總裝時就會由于公差積累而造成公差不滿足要求。

1.2 溫度對測量精度的影響

由于海洋平臺建造周期較長，一般需1 年左右，溫度對海洋平臺建造精度的影響是明顯的。鋼結構的線脹系數為1.2×10-5m/m℃。一般海洋平臺建造都要經歷夏季到冬季的溫度變化，青島地區冬夏季溫差可達到40℃。如果海洋平臺尺寸60m，則熱脹冷縮的理論值達到28.8mm。依據現海洋平臺鋼結構規范，在冬季檢驗合格的甲板片，在夏季總裝時就會變成不合格產品，從而影響總裝精度。因此，海洋平臺建造精度控制應當考慮測量時的溫度。

1.3 總裝定位原因

總裝定位時，對于帶四根主立柱的甲板片，定位時以立柱為準，保證立柱對接滿足規范要求；對于外弦片，即不帶主立柱或帶2 個外弦小立柱的片，以保證對角線和跨距為準。此種定位方法，對于中心片來說，一般不會對精度控制產生太大影響，但是可能會造成各層甲板片公差積累。對于外弦片影響較大，由于納入檢測的點較少，會造成上下兩層對應節點偏差較大，嚴重影響立柱安裝。

2 精度控制措施

針對分析的主要原因，我們主要采取了如下措施控制海洋平臺建造精度。

2.1 公差控制措施

2.1.1 統一余量設置標準

以前的項目由于建設工期緊張，各甲板片在不同車間同時預制，各車間技術人員會根據自己的經驗設置余量，雖然最終各甲板片尺寸都滿足規范的要求，但公差卻參差不齊，上下兩層對應位置公差累積，從而不滿足規范要求。因此，必須制定統一的余量設置標準，一個場地一個標準。如夏季組合梁余量設置要求如下：（1）帶甲板板且組合梁腹板采用坡口焊形式，每一跨距增加6mm 的余量。（2）帶甲板板且組合梁腹板采用填角焊形式，每一跨距增加4mm 的余量。（3）無甲板板且組合梁腹板采用坡口焊形式，每一跨距增加4mm 的余量。（4）無甲板板且組合梁腹板采用填角焊形式，每一跨距增加2mm 的余量。

2.1.2 余量設置考慮季節變化

冬季預制完成的甲板片，公差確保為負公差，而夏季預制的甲板片確保為正公差，防止總裝時公差累計，影響精度控制。

2.1.3 制定焊接程序手冊

公司頒發焊接程序手冊，各個項目嚴格按照焊接程序文件施工，保證焊接施工滿足焊接程序手冊。各項目采取定期檢查和不定期檢查相結合，保證各車間嚴格按照焊接程序手冊施焊，尤其保證焊接電流滿足焊接程序要求。

2.2 測量措施

由于測量措施對甲板片尺寸精度控制影響較大，因此，在甲板片測量時，必須采取合適的測量措施。

2.2.1 測量時間選擇

甲板片預制階段數據的測量時間，考慮到溫度的影響，夏季應當在早晨8 點以前測量，冬季應當在中午時間測量，地點盡量選擇在車間測量。

2.2.2 測量溫度控制

甲板片預制階段數據的測量溫度，應當考慮地區差異，選擇合適的溫度區間，青島地區可控制在10 ～20℃。

2.3 總裝定位控制

2.3.1 基準點

在場地地面繪制基本軸線控制網，并在遠離軸線控制網的地方選A 和B 兩個點做為基準點，以這兩個點控制各層分片的總裝定位，并計算各層分片的建造公差，具體見圖1。

圖1 基本軸線控制網

2.3.2 公差檢測

海洋平臺總裝時，各層分片的總裝公差必須滿足規范的要求，公差控制應當圍繞規范要求重點檢測，還要根據實際情況檢測特殊節點位置的公差，重點檢測位置如下（圖2）：（1）軸線位置公差。如組合梁位置公差，外弦組合梁或成品梁公差等。（2）主立柱位置公差。包括立柱中心定位偏差，立柱垂直度偏差，立柱直線度偏差等。（3）層間立柱位置公差，包括層間立柱中心定位偏差，立柱垂直度偏差，立柱直線度偏差。（4）甲板片標高公差，以及甲板片尺寸偏差。（5）相鄰立柱對角線偏差。（6）相鄰軸線間距偏差。

圖2 總裝定位控制圖

2.3.3 公差調整方法

依據基準點計算公差控制點的公差，通過結算程序計算出分片的最優位置，從而使各檢測位置的公差在滿足規范要求的基礎上達到最優。對于公差不能滿足規范要求的位置，可根據實際情況采取如下措施修正：（1）層間立柱頂端中心點位置公差不符合要求，可以通過調整立柱的垂直度進行調節。立柱垂直度偏差為3/1000，立柱中心點公差為10mm。（2）甲板片軸線定位公差不符合要求，可以通過調整現場口焊接間隙調節。（3）成品型鋼定位公差不符合要求，可以通過換梁或者換梁頭調節。（4）主立柱對接錯皮公差不符合要求，可按照規范要求調節。

3 結語

海洋平臺精度控制技術涉及很多階段，如下料、切割、焊接、測量等階段，必須嚴格控制各個階段，并制定合適的措施，才能保證海洋平臺最終的建造精度符合規范要求。本文僅依據公司實際情況，針對偏差主要原因制定了相應的精度控制技術措施。本文的研究成果，成功應用在我公司新建海洋平臺項目，杜絕了以往項目由于精度不滿足要求，需二次返修浪費工時，耽誤工期的情況。海洋平臺建造精度的提高，減少了返修工時和費用，縮短了項目工期，降低了項目的總成本，提高了公司的競爭力，并獲得了業主的好評。