中国修船
CHINA SHIPREPAIR 第34卷第3期2021年6月
Vol. 34 No. 3Jun. 2021
王小华
碳浆
（招商局重工（深圳）有限公司，广东深圳 518054）
摘要：自升式钻井平台在作业期间经常遭遇意外穿刺事故，导致平台结构受损，造成重大经
济损失。而穿刺事故对 直接的损伤位置就是桩腿。文章结合船厂成功修理的几艘穿刺平台
案例，通过对桩靴、齿条、弦管等结构的修理，总结了受损桩腿修复工艺及方案。 关键词：自升式钻井平台；穿刺；桩；桩腿；修
中图分类号：P75 文献标志码：A doi ： 10. 13352/j. issn. 1001 -8328.2021.03.013
Abstract : Jack-up drilling platforms often encounter accidental puncture accidents during operation , resulting
in damage ta the stricture of the plaUoan and cousing significoni economic losses. The most diact damage ta the platfoan from a puncture accident is the Og. Based on several ccses of piercing platfoans successfully repaired by the shipyard , tUe article summarizes tie repairing Uchnology and plan of damaged pile legs by repainng pile boots ,
eacks ， choedsand oih?esieuciue?s.
Key wordt : jack-up drilling plaUoan ； puncture ; pik boot ; pde leg ; repaie
自升式钻井平台带有能够自由升降的桩腿，作 业时， 下伸到 ，站 在海床上，利用
托起船体，并使船 开海面 的距离，保
证船体不承受波浪载荷，从而实现平台安全地钻井
和采油等功能。由 床地 ，土 强
度非均匀 变化
承载力的 [1]，
平台
3
载荷分布不同，受力大的
容易穿 床黏土层而 侧倾，待主船
水产生浮力，提供回复力矩，平台 扶正&本文
主 自升
平台穿刺后的受损
、齿条、
弦管
1平台主要受损位置
平台
主要由
、主弦管、齿条、斜撑
管、 水平管 ， 自升 平台穿刺 侧 ，
承受的
中载荷过大而使
应力超过屈
强度产生塑性变形&主船 位
有
力，同样造成该 齿条偏磨
和主弦管受到损坏。自升 平台 受损位置
图如图1所示。
图1自升式钻井平台桩腿受损位置图
2平台修理
csi lv2.1桩靴修理
1）材料准备&平台进厂后要第一时间进船坞
作者简介：王小华（1984-），男，江西吉安人，工程师，大学本科，主要从事船舶与海洋工程改造修理技术工作&
2021年第3期王小华：自升式钻井平台桩腿穿刺修理方案第34卷
对桩靴表面进行清淤和内外检查，再对桩腿弦管与
连进行探伤&通常受损有弦管靴
焊出现裂纹、下凹变形、骨材屈
几&通过探伤和到
受损区域，查平台建造图纸，受损处结
材料的板厚材质&息加急采
购，同时准材料对应的船级社认可的焊
评(WPS)&
2)进坞策划&由受损域：
在，而常规坞墩较矮，不能满足求&平
台进坞后主船体需要特制高墩来支撑，夂
降至船以下，这样能方便材料转运、摆放
和&平台进坞时，船以下的
突出物要尽量超过坞墩表面500mm以上，碰
撞和搁浅，以提前策划进坞方案、调平台吃
水、查好潮水位高度，以平台能顺利进坞&
3)割意&
(1)割域水、，且用淡水冲
洗换域，降钢含量，提高工艺&
(2)和割时，在无齿齿条连
的角焊区域，必根切割，防止割伤齿条；要求现场时留根20mm，待旧割，使用气根；割前需齿条
1工业除湿机
连域(域300mm的范围)进行，使用电加热片加热，受均匀&
(3)、割时，需按图画好切割线，保证切割现场干燥、&
加热平台
(4)前，必舱室进行测爆、测毒等，排除危害源以后，方可进行&
(5)施工时，需在上开2个工艺孔，用于通风以、进出&
4)焊&
(1)现场所有必格按照建造图纸上的焊求，齿条板焊’点如图2，齿条板焊图3&
(2)完，需检员检验，检验合格船东船检，之方可进行焊接& (3)根WPS以国焊(AWS)规范要求，焊前必材进行，为证材时受热均匀，可以采用电加热片进行加热，所以必求现场干燥且&
(4)焊过程中，特殊而中间停止
图3桩靴底板与齿条板焊接节点
焊时，再次焊接前，必按上求对母材重新进行，能进行施焊&
(5)焊时，因焊接位置和焊接速度不同，必调节焊流以；电流过大容易造成飞溅、缺陷；电流过小不容易使母材焊，焊&详细操作需严格按照焊求规范操作&
(6)化碳气焊最大摆幅为10~ 13mm，焊大摆幅不超过10mm；所有焊接必须采用多层多道焊，禁止一条缝盖面&
(7)焊后需进行遮风雨，焊48h 内任何骤然因素的急速降温，需补区域冷&不材，冷控制温度必格按照要求进行&
5)探伤检验&
(1)有焊缝位100%检测(MT)；有位置100%超声检测(UT)；射线检测(RT)应由船东及船检现场定位置&
(2)必须进行水密、气实验&
2.2管修理
主弦管支平台重的主的
件，材料等级大都是EQ70(屈服强度为690
2021年第3期中国修船第34卷
MPa)。平台穿刺后，主弦管与船位置先受到，力递到水平管和管，受损程度次有轻微变形、塑性变形、断裂。
1)受损分析。
(1)建模。哪可恢复的弹性变形，哪经屈曲的塑性变形，靠肉眼很难判断，需采用Genie软件进行建模。
(2)变加载。对现场受损支撑管的变：以及变 度进行准，在有限元模型中的桩实际变形位加的点载荷及位移载荷，使其变现场，使其变和现场无限接，再通过叠加载荷使变和现场测似，载荷有限元模拟示意图见图4&
图4桩腿载荷有限元模拟示意图
(3)变和分析。通过加载得到和现场
似的所有变形位置，并按照计中杆件的屈曲进行校核，塑性变形有可能造之相连的杆件永久性不可恢复性破坏，残存较大的内应力，需要割换。
通过计出变大的管UC值大于1.0，说明这根杆件可能已被破坏，建议割换。其他UC值小于1.0的杆件内部应力小于屈服强度，没有损坏则可以&通过可以，把那些塑性变形管割断内应力后，与之连
弹性变形的管就能恢，从而准确判断出需要割换管的，为提供&
2)架支撑管割换。有限可
，通过逐步割除塑性变形的架支撑管后，主弦管可逐步反弹恢(直线度)，且在逐步连续割除受损支撑管时，强度小，故割除作业不使桩腿发生二次变，而变形的桁架支撑管全部割除后，有利变域的主弦管回弹，此方法通过将受损区域的应力，达到变域回弹的目的。
变形的架管割，拉线检验留根主弦管的直线度，以检验受损范围的齿根距，确认变域的反弹否达到效果。满足建造，则可进行施；不满足建造，需进行
并重新制应的校正方案。
(1)操作注意。切割前，现场必须做好遮雨，防止割过程中割速降；其次，切割、打磨、、焊马：装、位焊接、焊操作，必进行预热处，度控制在100〜1650之间&
按切割批次切割完成之检验，或按船、船检现场提出的求进行检验，所有打印机共享器
必实有效，记录在册以供备查。
必证操作，安全管生产管理&在割变曲的管时，必好相应的，防止割断的弦管突应力弹
根的变管及水平撑管需火攻配合外力进行校正；火校正时禁止降温操作，校加度不得超过2200。
(2)割检验要求。所有管材切割前，必
画好切割线和检验线，切割前在需的管材上好检验样；管材切割区域做好遮雨，干燥；管材切割前必须进行，
范围不割线两侧各75mm；切割作业必有专人监控。
(3)检验要求。位时，使用装
马板进行定位固定，也可使用定位焊进行定位。需注意的是，定位焊的焊在根部，且合焊的基本要求；其次定位焊焊缝不易过长，尽控制在30〜50mm，且位焊不宜在背面、面等不焊接操作的位置，防止因定位焊夹或存在缺陷而填充焊接的缺陷。由管件焊接采用单面焊双面焊，需满足AWS要求。
(4)焊接及检验要求。自升式钻井平台桩腿管焊，各材料不同，焊缝多且不规则，焊接残余应力分布[2]&焊前必须进行焊前，上应该连焊至焊，不建议中途完全冷却再焊接。如焊接中止后重
2021年第3期王小华：自升式钻井平台桩腿穿刺修理方案第34卷
焊，必重新进行焊前之焊。焊接时，还需控制最大焊缝摆幅不超过焊条直径（10mm）的2.5倍；焊时必须有专监控。
（5）、层求及控制方法。为证受热均匀，可采用电加热片进行加热&加时温度检，可使用、线或进行检测；温度检测点应均布于焊缝周围，且距焊缝（焊点）不得小于焊件的最大厚度值，且不超 过75另外，层度检测，应在焊缝本体金属上或其根部邻近母材处进行检测，层度不小于预热温度。按WPS要求的预热温度、层间温度及后热度进行加热和保温，严格控制现场。
（6）求。完焊缝焊接后，应即进行，将焊加200o并包 2.5h，之进行缓冷，降不宜超过50O/h；焊降常，使用钢丝进行焊，不易，可使用打磨设进行表面，待焊完成之后，按船级社检验要求进行焊缝无损检测&
（7）无损检求&按规范要求，母材材质为“API X75”“API X75”或，应在焊接完成48h之后进行无损检测（NDT）；爭材材质为“ASTM A517Q”“API X75”焊缝，应在焊接完成72h之后进行NDT&上述检测时间，必格行，主止焊缝出现裂纹及有可能出现的冷淬裂纹&
2.3升修理
齿条的损坏发生在平台穿刺后的降船过程，变的齿条要通过限位耐磨受到，从而造磨齿条根部产生裂纹&修前受损区的所有齿条进行检查以及NDT，确认损坏量&
1）齿条的检验方法&使用钢板（或合金）制作1：1齿的模板，现场，与模完全重合模隙小于或5mm的齿定义为焊合格，与模隙大于5mm的所有齿，均需要打磨堆焊&
2）齿条打磨（或气刨）、探意&首先，对磨损的齿条进行目测检验，对需进行打磨的齿条进行打磨处理，裂和翻卷的齿条，可采用碳棒气刨的方法，裂和卷边，但气刨前，必须进行&完成后，立即进行气刨打磨去碳（需磨至见白），之经过NDT，确认齿条缺陷处理完毕后，方可进行下一步&
3）齿条堆焊&平台齿条的焊接变使齿条的啮合精度降低，焊接残余应力在轮齿根部形应力集中，齿条传动中的受力⑶&齿条堆焊前，需进行焊前，完进行堆焊；焊作对天气要求高，不雨天进行焊作业&另，由齿条堆焊到“平、横、、仰”4种焊位置，特仰焊位置不齿条堆焊成型，且焊本身具有流动型，对齿条边角的塑型非常不利，堆焊作业时可采用扁铁衬垫进行焊，齿条端面磨损图5，齿条端面塑图6&
图5齿条端面磨损状况
图6齿条端面塑形修复
4）磨检验要求&堆焊完，焊使用的扁铁衬垫取掉，使用加热片进行加氢，求将堆焊区域加200O2h，
冷至常温，缓冷速度为50O/h，冷之后进行打磨塑型&齿的上下两面与齿，故表面平整度有求，必格控制，齿条建造平整度求为不大于0.5mm&
（第51）
2021年第3期顾志超，等：半潜式钻井平台锚机链轮滑动轴承的检修第34卷
图4铠床加工内孔
5锚链轮的装配和运行验证
锚、轴及其它零部件，在滑动轴承和轴之间加&
锚机空载运行30min，依次进行60W90W 180t的拉力试验。抛锚试验：抛锚度不小于600m，抛锚过程中，试验刹车3次，锚机制动功能良好。起锚试验：在锚破土后，锚以额定转速运行。
锚机运行中，滑动轴承的温度小于650，设备运行正常。
6结束语
1）通过对锚机链轮滑动轴承的故障检测和分www.52iii
，发现轴承座动轴承D隙配合，导致出现滑动轴承跑的故障&其决重新加工滑动轴承，轴承座与轴承采用过合，并安装止退螺钉&上不仅能够解决滑动轴承的故障，可以提高滑动轴承的承载能力。
2）经和计算，发现滑动轴承D与轴颈的合间隙太小，域出现过合，滑动轴承D与轴紧，轴的正常运行。依据标准，加工的滑动轴承内径，保证轴的正常运行。
参考文献
[1]张展，温成珍，曾建.齿轮检测技术[M].北京：
机械工业出版社，2012.
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JB/T5664-2007[S].北京：机械工业出版社，2007.
[3]中华人民共和国船舶行业标准.船用起锚机和起锚绞
盘修理技术要求：CB/T3688-1995[S].北京：中国船舶工业总公司，1995.
[4]机械设计手册.机械设计手册（新版）：第3卷
[M].北京：机械工业出版社，2004.
：2020-09-30
（上接第47页）
5）完工探伤要求。按船级社要求进行探伤检验，齿条材质为调质钢，为止裂纹，均采用焊后72h探&
2.4平台升验
平台穿刺受损区域全都，平台在船厂合适的海域，并按照建造时船级社认可的平台升降试验大纲进行升降试验，以验证桩腿否满足平台正常升降功能。
3结束语
自升式平台穿刺事故占平台总事故的超过50%，而穿刺事故对平台的损&中最为的是桁架的，通过
地建模可以为 可行性提供有利的
判&船厂通过几艘穿刺平台的成功，已熟地掌握该类和经验，完合理的方案也为平台的时间，3
船东的信任，得到市场的认可。
参考文献
[1]张浦阳，丁红岩.海上自升式钻井平台桩靴穿刺现象
的数[J].石油大学学报（自科学版），2011，35（2）：117-122.
[2]王，许祥平，刘川.基于计算机模拟的自升式钻井
平台桩腿管焊接残余应[J].焊接技术，2017（11）：32-37.
[3]李争.海上石油平台桩腿齿条焊接应力变形热弹塑性
有限元分析[D].天津：天津大学，2010.
：2020-08-31
豫公网安备41160202000603
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