基于腐蚀疲劳裂纹扩展的自升式海洋平台桩腿时变可靠性研究

文章研究了腐蚀与疲劳载荷耦合作用下自升式平台桩腿服役可靠性问题。采用ANSYS对自升式海洋平台桩腿结构进行建模,根据平台服役海域的波浪散布图对桩腿结构的工况进行划分,确定浪溅区桩腿结构的疲劳关键节点及其等效应力。以桩腿材料E690高强度钢为对象,进行腐蚀疲劳裂纹扩展试验,获得了不同环境下的疲劳裂纹扩展参数。提出了基于断裂力学的浪溅区桩腿关键节点的时变可靠性模型,与采用现有腐蚀模型的桩腿时变可靠性指标进行了对比,结果表明,文章所提出的方法能有效地反映平台桩腿服役期间关键节点的时变可靠性变化趋势,为平台在服役期间的安全运行与维护保养提供了理论指导。

腐蚀条件下平台桩腿疲劳损伤寿命的预测

介绍了在海水腐蚀环境中海上平台桩腿的疲劳寿命试验 ,得出了桩腿腐蚀试样及光滑试样的S -N曲线及da/dN -ΔK曲线 ,得到了服役海上平台桩腿的疲劳损伤计算方法。考虑了海水中的均匀腐蚀损伤及点蚀损伤 ,给出了这些腐蚀损伤的计算方法。根据疲劳与腐蚀两类损伤的综合评价 ,给出了桩腿实际寿命的预测方法。

高强度大厚度海洋平台桩腿板材加工前预热力学行为研究

海洋平台桩腿高强度大厚度板材在切割焊接前预热对于减少结构裂纹十分必要。利用Jmatpro软件计算出NV E690板材的热物理性能参数,并根据金属学理论进行了修正。采用碳当量计算式计算得到预热温度,并结合企业生产实际,确定NV E690板材的预热温度为220℃。在此基础上基于热弹塑性有限元法数值模拟了高强度大厚板板材的预热过程,通过与实测数据对比,验证了材料高温物理性能参数的可靠性,为进一步研究提供了理论依据及数据支持。

应用高强度钢对自升式平台桩腿结构进行优化

为探究高强钢的应用对自升式平台桩腿结构优化的影响,选取4组不同屈服强度的高强钢,每组高强钢下,设置一系列节距值,改变桩腿形状。各节距下,综合考虑工作载荷、环境载荷及P-Δ效应载荷作用,采用有限元软件对桩腿结构尺寸进行优化。通过优化后结果分析及讨论,发现高强钢的选取与桩腿节距相关,提出优化后桩腿体积和尺寸参数随节距和高强钢屈服强度的变化关系,并给出高强钢选取及桩腿结构设计方面的建议。

自升式平台桩腿焊接变形和应力控制技术研究

自升式平台的桩腿由多段大厚度高强钢圆筒拼接而成,所需的大量的多层多道焊工艺,以及导致复杂的焊接变形与残余应力,是桩腿加工精度和安全性检验中需格外关注的问题。焊接变形、应力与焊接工艺参数和工艺措施有关,因此文章选取了4项对焊接变形及应力有重要影响的工艺参数,即预热温度、保温缓冷措施、焊接速度和约束条件,通过热弹塑性有限元计算,分析这4项工艺参数对圆筒圆度和应力极值的影响,并基于对焊接变形与应力的综合控制,提出了工艺优化建议。

自升式平台桩腿的模型试验及数值仿真研究

自升式海洋平台作为目前的主流装备,越来越受到行业的关注。桩腿作为其主要的受力构件,其强度直接关系到整体结构的稳定性。通过模型试验和数值模拟的方法探讨桁架式自升式海洋平台桩腿的力学性能。其载荷形式主要模拟风浪流对于结构的横向作用。最后将实验结果和数值模拟进行对比,表明竖向立管是其主要受力构件,且制造误差对于结果的影响较大。

波流耦合力对海洋平台桩腿楔块的影响

由于受到各种海洋环境的考验,对于海洋平台结构楔块强度有严格的要求。目前海洋平台楔块面临损耗过快、寿命低下的缺陷,需要频繁更换。为了保证海洋平台的更加合理安全运作,对于目前自升式海洋平台的平台桩腿楔块需进行改进。考虑到波流耦合力对于海洋平台桩腿以及楔块的影响,通过研究自升式海洋平台受到的各种外载荷,从而能够为海洋平台楔块性能得以改善奠定基础。本文通过有限元法建立海洋平台楔块处桩腿及相连平台的模型,施加波浪力、风力等外部载荷,模拟在波流耦合力的作用下,桩腿以及楔块的受力情形,通过计算得到楔块处桩腿的局部应力分布,分析波流耦合力对于桩腿楔块局部强度的影响。通过对楔块结构受力、破坏形式的研究,为后续楔块结构性能的改进打下坚实的基础。

海洋平台桩腿用X80钢焊接接头性能分析

分别采用TENACITO 65R焊条电弧焊和DUAL SHIELD II 101H4M焊丝混合气体保护焊对X80钢进行焊接,研究了不同工艺对接头性能的影响。研究结果表明：本文所选的焊接工艺其接头抗拉强度均满足API 5L标准要求并且对预热温度与焊后热处理的变化影响不敏感;焊条电弧焊接头塑性储备更好。焊条电弧焊接头冲击韧度在预热温度150℃得到最佳值,经焊后210～230℃保温2 h热处理工艺所得到接头低温冲击性能优秀。混和气体保护焊接头冲击韧度随预热温度升高,先升高再降低,100℃时到达最佳值,焊后热处理对接头冲击韧度影响不大;接头弯曲性能均达到要求。结合实际生产2种焊接方法均推荐100℃预热,焊后210～230℃保温2 h工艺。

渤海导管架平台桩腿及其隔水导管群上的冰力

针对渤海ＳＺ３６－１油田井口导管架平台的柱腿及其隔水导管群在设计冰况条件下所受冰力进行冰力模型试验．试验表明，由冰的阻塞和堆积引起冰排的组合型式破坏，测得的各种情况下的冰力值均小于原设计冰力，试验遵守模型相似律，试验方案、测量技术及数据分析达到工程要求标准，结果通过技术鉴定和验收．设计部门据此修改原设计冰力的取值，为平台重新送交国际标准检验部门检验提供依据．

自升式钻井平台桩腿用超高强钢管国产化研究

为解决自升式钻井平台桩腿用超高强钢管国外进口费用高昂,订货周期长等问题,通过与国内著名钢管厂家合作,对超高强钢管、焊材选用、焊接设备以及焊接工艺等方面进行系统的研究,实现自升式平台桩腿斜撑管国产化,对于提高我国海洋平台焊接质量和技术水平,提升我国海工企业国际地位及核心竞争力具有重要意义。

海洋平台废弃桩腿处理技术

海洋平台拆除后,需要切除残留在海里的桩腿。论文介绍了一种废弃桩腿处理技术:先通过钢桩内固化水泥清理设备破碎桩腿内部固化水泥,和海水混合形成水泥浆;然后通过吸排泥设备将水泥浆吸到作业船上;最后通过高压水射流内切割技术从桩腿内部将桩腿切除。

浅海桩腿自升式钻井平台地震响应分析

从自升式平台的结构特点及其在海上作业时受到海洋动力荷载作用的特点出发,分析了自升式平台结构动力分析体系和动力方程,对插桩自升式平台进行自振特性分析及其与波浪发生共振可能性分析,并重点研究了地震作用下自升式平台动力响应,用地震响应谱进行分析。

高强度桩腿齿条厚板切割数值仿真研究

建立了适用于高强度海洋平台桩腿齿条厚板氧乙炔切割的预热热源与燃烧热源叠加的新型复合热源模型。确定了热源模型中各类参数,应用Jmatpro计算NV E690的热物理性能参数,并根据金属学的知识,对计算结果进行修正。利用大型弹塑性有限元分析软件ANSYS数值模拟桩腿齿条厚板的切割过程,并与实际加工实测数据对比,验证了材料的热物理性能及热源模型的可靠性。

南海两腿三桩导管架平台拆除方案设计与应用——以涠洲11-4 C平台为例

涠洲11-4 C平台为非常规两腿三桩导管架平台,其所在海域水深较深、海况条件较差,对该类平台的拆除存在较大困难且缺乏相关工程经验。基于该平台的特点及所处环境条件,分析认为整体拆除方案不具可行性,提出了"先拆除组块,后拆除导管架"的分体拆除方案。对两腿组块的拆除,通过设计不等高吊耳,解决了组块在拆除吊装时利库吊索具的配扣难题,节省了吊索具采购费用,缩短了陆地准备工期;针对两腿组块在装船固定和运输过程中极易倾覆的特点,通过矩阵式双排布置"垫板+立柱+斜撑"的装船固定设计,节省了船期,并降低了组块运输风险;对两腿三桩导管架的拆除,摒弃常规的"垫墩+筋板"的装船固定设计方案,而采用"滑靴+筋板"的方案,解决了两腿三桩导管架采用"立式吊装和立式运输"方案存在的技术难题。本文设计的两腿三桩导管架平台拆除方案在涠洲11-4 C平台拆除工程实践中取得了良好的实施效果,为后续类似平台拆除项目提供了借鉴。

四桩腿海洋平台支反力计算研究

对于四桩腿自升式海洋平台,其桩腿支反力计算属于超静定问题。常规计算方法形式繁琐,过程复杂。论文采用一种新的计算方法,能够快速得到在任意重量重心分布下的各桩腿支反力计算结果,并利用某375ft自升式生活辅助平台对这一结论进行验证。论文的研究工作为工程实际提供快速、便捷的计算依据,具有工程实际意义。

海上钻井平台粧腿焊接工艺评定与分析

对钻井平台桩腿材料690MPa淬火+回火细晶类高强钢的可焊性进行分析研究。拟定合理焊接工艺评定方案,通过工艺评定验证其合理性。确定了一套严格的焊接工艺参数,主要包括:焊前预热、道间温度控制、焊接线能量控制、道间清理要求、焊后消氢、无损检测等控制项目。

桩腿热影响区冲击韧性不合格的原因分析

本文对深海钻井平台桩腿焊接件化学成分、硬度、金相组织及断口微观形貌的分析,找出了热影响区冲击韧性不合格的原因是母材的Ni含量远低于标准值。

一种平台平衡上升控制的建模与仿真

针对大型承载平台上升的平衡控制问题,对平台的上升过程进行了建模与仿真研究,建立了交流异步电机的数学模型,结合控制要求设计了控制系统,同时运用Matlab Simulink得出了系统的动态仿真模型对结果进行了处理分析。仿真结果证明,本系统开放灵活,可以达到控制平台平稳上升的目的。

自升式平台穿刺后齿轮齿条升降装置的检查与修复

由穿刺发生的机理对平台升降装置的影响理论分析入手,根据升降平台的工作原理,逐一拆解升降装置的零部件,并对零部件进行检查、修理及更换,分析修复后的试验实施过程,使受损部件修复后满足出厂的试验要求。针对自升式平台穿刺后齿轮齿条升降装置的检查与修复问题,提出一套系统的解决方案。通过对齿轮齿条升降装置的结构分析,明确了装置在穿刺后可能出现的故障类型,并据此设计了检查流程及修复方法。研究过程中,运用了高精度检测仪器对损伤部位进行定位,采用专业修复工具和材料对损伤齿轮齿条进行修复。实验结果表明,修复后的齿轮齿条升降装置性能得到显著提升,达到了预期目标。对桁架式桩腿自升式平台使用客户及技术人员具有一定参考意义。