01 项目一 海洋工程基础《海洋平台建造工艺》（船舶工程技术专业）.ppt

温度是决定海水密度的主要参数，一般用0C表示。 密度是每单位体积海水的质量，是盐度、温度、压力（深度）的函数。 声速是海水的另一个特征，它也是盐度、温度、压力（深度）的函数。 可见光被海水吸收得相当快，它是海水升温的主要热源。在最干净的海水中，10m深处只剩下22%的光，而在100m深处只剩下0.5%。在混浊的海水中，2m深处剩下8%的光线，而在10m深处就没有任何光了。在干净的海水中，蓝光和绿光穿透最深。红、黄光被吸收得最快；在混浊的海水中，绿、黄光穿透最深。 3、海浪 设计在海洋环境中工作的工程设施必须能抵抗海浪产生的冲击力，因此海洋工程师必须了解波浪运动的物理过程和理论。风、海流、风暴潮及冰诱导产生的力相对海浪产生的力来讲要次要一些。当波浪在海洋表面传播时，它们最终冲击海上平台、海底设施、海岸防护装置和海岸线。建筑物必须吸收、反射和消耗这些波能。海洋工程师在设计中须考虑到建筑物能够抵抗波浪冲击而不会损坏。 各种海洋平台特点及所处环境 海洋平台结构对所用钢材的要求 海洋平台用钢是在船体结构钢的基础上发展起来的。最初建造的钢质平台都是用船体结构钢。随着科学技术的进步和开发海洋事业的蓬勃发展，海洋平台的建造数量不断增加，类型也日益增多。为了日益增长的海洋石油需求，石油开发逐渐由浅海向深海发展，由温暖海区向低温寒冷海区发展，所以海洋平台要经受各种气候条件和风浪的袭击，经受海水的腐蚀，工作的环境条件又非常苛刻。再者结构的大型化趋势也很显著，结构复杂，焊接工作量大，节点焊接本来就很困难，加之应力集中程度高，其结构处于更危险的状态。随着结构大型化，导致构件厚度增加，其破坏的危险性也愈来愈大。为了确保海洋平台安全和可靠地工作，对所用钢材提出了更高的要求。 1、强度 2、冲击韧性 3、可焊性 4、层状撕裂 5、腐蚀疲劳 6、耐海水腐蚀 1、强度 1）平台设计、大部构件选用船体结构钢。船体结构钢的强度有两个等级：一般强度船体结构钢和高强度船体结构钢。一般强度结构钢分为：A、B、D、E四个质量等级（即CCSA、CCSB、 CCSC、CCSD）；这4个等级的钢材的屈服强度在235～315N/mm^2，抗拉强度在400～520N/mm^2范围内，只是不同温度下的冲击功不一样而已。 一般强度船体结构钢是屈服强度大于或等于235MPa (24kgf/mm2) 、低于315MPa (32kgf/mm2) 的优质碳素钢；高强度船体结构钢分三个强度等级四个质量等级，A32、D32、E32、F32；A36、D36、E36、F36；A40、D40、E40、F40，为低合金高强度船体结构钢。 2）超高强度船体结构钢屈服强度在392-686N/mm2(40-70kgf/mm2)之间。这类钢用量占平台总用钢量的10%左右，主要用于制造平台甲板、自升式平台桩腿、齿条导管架的导管等。因为这类构件要承受主要载荷。这些刚必须符合国际船级社的标准，有些还须经过特殊的质量控制。 2、冲击韧性 海洋平台在严酷的环境条件下工作，特别是管结构的节点，属于复杂的接头形式，除应力集中外，还同时存在焊接残余应力、焊接缺陷、接头组织不均匀等，尤其在寒冷海区工作，由于钢的韧性降低很容易产生脆性破坏，因此要求平台钢有高的低温韧性。 3、可焊性 海洋石油平台大都使用低合金高强度钢，在结构上，如导管架等都是用厚钢板卷成圆筒形而成的钢管结构，因而在焊接时热影响区的硬化和拘束度都很大，应力高度集中，再加上焊缝金属吸收了扩散性氢，以及焊后冷却速度的影响，使焊接热影响区特别容易产生低温裂纹和层状撕裂。 为了改善焊接性能，防止发生低温断裂，控制使用钢材的碳当量，降低焊缝硬化和焊接裂纹敏感性，是重要的防裂措施。根据国际焊接协会（IIW）和日本焊接协会（WES）制定的碳当量公式，一般都把碳当量控制在≤0.45%，当板厚增加到100mm时，碳当量可降低到≤0.40%，我国船规对低合金高强度钢规定其碳当量≤0.40%. 4、层状撕裂 轧制钢板在多层填角焊时，有时会产生一种叫做层状撕裂的沿板厚方向的焊接裂纹。与其他裂纹相比，由于这种裂纹修补非常困难，根据情况有时需要更换构件，有时会因此而发展成报废处理的重大事故，因此已引起世界性的关注。尤其是海洋平台管节点部位有许多熔敷量大，板厚方向拘束大的焊接接头，特别容易发生层状撕裂。所以对平台节点用钢要求非常严格，一般都用Z向钢。 据国际焊接学会调查表明，层状撕裂事故几乎都发生在含硫量S≥0.020%的钢材中。限制钢材的含硫及其他杂志含量是防止层状撕裂的有效措施。许多国家研制抗层状撕裂钢，都将其含硫量限制在0.005%-0.01%范围内。 5、腐蚀疲劳 海洋