FPSO上部模块支墩结构疲劳强度分析

模块支墩结构是上部模块与FPSO船体主甲板之间的连接结构,在模块支墩结构设计中除考虑上部模块自重、惯性力及风载等载荷,还应注意船体梁整体弯曲变形的影响,故在设计最初就应考虑支墩结构疲劳强度.该文通过对FPSO上部模块支墩结构的疲劳评估,基于线性疲劳累积损伤原理的简化疲劳评估方法,展开疲劳分析,并考虑了FPSO服役寿命周期内的各种工况,在此过程中借助有限元分析软件成功获得了疲劳评估中的重要数据.分析支墩结构疲劳损坏的危险区域及疲劳产生的主要诱因,分析结果可为后续支墩结构的详细节点设计提供借鉴.     

FPSO船体建造工艺与应用

通过对比浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading, FPSO)与常规船体的不同,对船体主甲板结构提出新要求,同时新增加模块支墩、单点舱等结构。结合FPSO建造技术要求,对船体分段进行有限元分析、合理确定分段缝,对单点舱区域坞墩进行布置设计,并针对单点舱、模块支墩等特殊结构进行专项施工工艺分析,制订可行性工艺方案及精度控制措施。通过工程实践,关键结构单点舱、模块支墩均满足建造精度要求,此工艺可为后续类似海洋结构建造提供参考。     

圆筒型FPSO上部模块支撑结构疲劳分析

与船型FPSO相比,圆筒型FPSO没有明显的总纵弯曲,上部模块与船体结构之间通常采用刚性支墩来连接,水平运动所产生的弯矩和装/卸载引起的船体垂向变形对模块支撑结构的影响较为显著。因此,以“希望6号”圆筒型FPSO上部模块支撑结构为研究对象,基于DNVGL船级社规范,介绍一种简化疲劳分析方法。以FPSO运动加速度和船体变形载荷作为载荷输入条件,利用SESAM/GeniE软件进行有限元分析,得到结构在所有组合工况下应力的扫描计算结果。根据作业海域各个方向波浪发生的概率,运用简化疲劳分析方法计算得到所关注节点的疲劳损伤和各个工况对结构节点疲劳损伤度的贡献。结果表明,所关注节点的疲劳强度均满足设计疲劳强度要求;同一节点的疲劳损伤对不同浪向的敏感度不一样。该简化疲劳分析方法同样适用于承受周期性载荷的FPSO上部模块主结构和其他型式海洋结构物的疲劳分析。     

FPSO船体结构设计要点

针对FPSO船体结构与一般船舶结构的不同之处,总结FPSO船体结构设计中总纵强度、疲劳强度设计要点,同时对关键结构(如底部结构、舷侧结构、甲板结构以及上部模块支墩等)设计的要点进行了阐述。     

FPSO建造中的几个关键界面

在FPSO的建造过程中,存在着很多重要的界面,做好界面的协调工作,确保关键界面安全、合理、有效的连接对于FPSO的建造质量乙级工期至关重要.本文主要从项目管理的角度,以QHD32-6FPSO为例,针对FPSO船体结构建造中的4个典型而又关键的界面进行论述,它们是单点与船体的连接、上部工艺模块与船体的连接、甲板吊机与船体的连接、动力模块与船体的连接,希望对FPSO的建造管理工作有一定的参考价值.     

FPSO建造中的几个关键界面

在FPSO的建造过程中，存在着很多重要的界面，做好界面的协调工作，确保关键界面安全、合理、有效的连接对于FPSO的建造质量以及工期至关重要。本文主要从项目管理的角度，以QHD32－6FPSO为例，针对EPSO船体结构建造中的4个典型而又关键的界面进行论证，它们是单点与船体的连接、上部工艺模块与船体的连接、甲板吊机与船体连接、动力模块与船体的连接，希望对FPSO的建造管理工作有一定的参考价值。     

FPSO延寿疲劳评估和疲劳寿命改善设计

为探索疲劳评估方法和疲劳寿命改善设计在浮式生产储油卸油装置(FPSO)延寿改造中的应用,以"南海胜利"号FPSO原作业区的第3次延寿项目为研究对象,分别采用简化疲劳方法、热点应力法和谱疲劳分析法对船体纵骨与横舱壁和横向强框架的连接节点、舱内桁材大肘板趾端节点、模块支墩与主甲板连接处的肘板趾端节点和单点系泊系统与船体连接处的关键节点进行疲劳评估。针对疲劳高危节点,通过合理的结构形式改造,进行结构的疲劳寿命改善设计。     

FPSO模块支墩结构形式与设计原则

依据不同的功能要求,浮式生产卸货装置(FPSO)的主甲板上设置多个工艺模块平台,每一个模块架构平台与FPSO主船体的连接结构——模块支墩,是FPSO结构设计的关键技术,其可靠性和实用性将直接影响FPSO生产流程的正常运转。结合近20多年来对FPSO的设计经验,提出了模块支墩设计的不同理念及结构设计特点,并对多型FPSO的模块支墩分析对比其形式特点、适用性及优缺点,同时从工程设计经验角度,阐述了模块支墩的结构设计原则和结构强度的分析计算及算例。所提供的设计原则及相应的经验可供相关设计人员借鉴。     

“FPSO CYRUS”油船改FPSO方案及技术要点分析

针对"FPSO CYRUS"的改造实例,介绍油船改FPSO中的结构检测、设备拆除翻新、坞内维修、上建改装、甲板改造加强、上部模块与支墩建造安装、货油管系及外输系统改造、火炬塔与多点系泊系统新造等技术要求及其检验注意事项。     

基于长期分布累加法的单点疲劳寿命预报方法

针对FPSO单点区域复杂的载荷情况,提出一种单点结构在受到环境载荷和FPSO船体载荷作用下的疲劳计算分析方法,根据单点所受载荷的长期分布数据及各种载荷对应的载荷应力比,在线性假设的前提下,通过长期分布累加法对单点或船体结构进行疲劳累计损伤计算,最后得出疲劳结果,该方法不仅适用于单点及界面附近船体结构疲劳计算,也适用于多点系泊系统等界面载荷长期分布复杂的局部船体结构疲劳计算。     

恶劣海况下FPSO模块支墩结构分析

大型或超大型FPSO由于船体尺度大，各种模块重心高度亦高，在风、浪、流共同作用下，加上船体梁变形的影响，模块支撑根部的应力更高，所以传统的刚架型模块支撑形式不适用于环境条件恶劣的FPSO。本文以MARIC设计的在强台风海域服务、永不解脱、内转塔式15万吨级“南海奋进”号和“海上石油111”号FPSO为例，研究了船体梁变形值，考虑在风、浪、流和液货共同作用下的模块支墩结构的分析比较，综合分析消防、管线布置和安全通道的要求，提出了适合于恶劣海况、能够抵御百年一遇台风的新型模块支墩结构形式。     

FPSO延寿疲劳评估和疲劳寿命改善设计

以“南海胜利”FPSO原作业区的第三次延寿项目为研究对象，对纵骨与横舱壁、横向强框的连接节点，舱内桁材大肘板趾端节点，模块支墩与主甲板连接处的肘板趾端节点，以及与内转塔装置连接处的结构节点，分别采用了简化疲劳方法、热点应力法及谱疲劳分析法，对不同部位节点进行疲劳评估，并针对疲劳高危节点，通过合理的结构形式改造，进行结构的疲劳寿命改善设计。本文旨在探索疲劳评估方法与寿命改善设计在FPSO延寿改造中的应用。     

基于谱分析法的FPSO剩余疲劳寿命研究

疲劳破坏是船舶与海洋工程结构破坏的主要模式之一。多年来,船舶结构的疲劳断裂问题一直是造船界广泛关注的问题[1]。对于由大型油船改装而成的FPSO而言,预测并延长其服役寿命是很关键的。本文通过谱分析法对船体疲劳损伤度进行计算,分别对油船和FPSO阶段进行计算从而得到FPSO剩余疲劳寿命。通过建立3D有限元模型,采用热点应力方法来确定评估处应力传递函数,分别计算各个短期海况损伤度并通过线性叠加来计算总的损伤度以及剩余疲劳寿命。根据疲劳评估结果,更加高效地实施船体结构的检测及维修。     

旧油船改造FPSO工程项目的选船方法

针对旧油船改造FPSO的工程项目,为了在投标阶段快速锁定工程项目需要的油船,在考虑目标海域环境条件、影响船体主尺度因素和预估上部模块质量的基础上,先采用油船吨位估算方法选定油船吨位级别,再基于FPSO设计寿命要求和改造工程经验,对各因素划分权重比,实行百分制评估,建立船体状态定性评估方法,筛选出评分高的2、3艘油船作为候选船舶,根据船级社的结构校核软件对候选船舶进行定量评估,综合价格因素,确定性价比最佳的油船作为目标油船。     

FPSO(海洋石油115)检验的关键技术

FPSO做为当今世界较为先进的海洋石油采油装备越来越受到各国重视,但其建造难度较高。文中从检验角度阐述了FPSO建造的几个关键节点。对FPSO的单点系泊装置、模块及支墩、吊机立柱、火炬塔、尾输系统等重要结构的技术要求进行了描述,对建造FPSO应注意的环节提出了建议。     

低周疲劳对FPSO结构疲劳寿命的影响

基于挪威船级社《Fatigue Assessment of Ship Structures》(2010),考虑由装载与卸载而引起的低周疲劳,对FPSO船体易发生疲劳破坏的部位进行疲劳寿命评估。采用简化分析法计算由波浪弯矩产生的全局应力与内外水压力产生的局部应力,以及在装卸载过程中产生的应力范围,然后通过S-N曲线计算结构的疲劳寿命。结果表明,不同校核部位的低周疲劳对其疲劳寿命的影响不同,而且这种影响与低周疲劳的次数有关,最后分析产生这些结果的原因。     

深水导管架上部模块浮托安装过程疲劳分析

深水导管架在海上浮托施工设计中存在高撞击力,撞击力幅值过大会使某些关键杆件产生超应力,导致局部节点产生低周疲劳,给导管架的使用寿命带来不利影响。对此,介绍深水导管架浮托法安装过程中的疲劳损伤计算方法,涉及边界条件的处理和拖船、上部模块及导管架之间载荷传递的模拟,结构响应计算,节点疲劳估算等。应用不同的S-N曲线,分别考虑高周和低周疲劳,计算某导管架上部模块在安装组对阶段其桩腿与上部模块对接位置的疲劳损伤。对计算结果显示的薄弱位置进行加强,从而为浮托安装作业提供技术指导和安全保障。     

海上石油浮式生产系统疲劳校核分析

船体结构的疲劳一直是船体结构的一种重要的损伤现象。特别是高强度钢在船体结构中的广泛使用，使船体结构的疲劳破坏问题更加突出。本文以一艘15万吨浮式生产储油系统(FPSO)为例，根据FPSO自身的结构特点和其特殊的工作状态，详细介绍了对FPSO进行疲劳分析的基本过程，包括FPSO疲劳校核区域的确定，波浪统计预报、主要校核部位的疲劳计算方法和过程。     

单点腐蚀船体板剩余疲劳寿命的数值计算

船体板在波浪载荷下会受到交变拉/压作用,因此必须考虑疲劳对船体板剩余寿命的影响,尤其是对含点腐蚀船体板剩余寿命的影响。本文对单点腐蚀船体板剩余疲劳寿命进行了数值计算,结果表明:使用二次单元对含蚀坑船体板应力集中系数的计算误差不超过10%,而使用线性单元误差可达40%;蚀坑直径对单点腐蚀船体板疲劳寿命的影响不大,而船体板剩余疲劳寿命随蚀坑深度的增大而迅速减小。可见,对于点腐蚀钢板的应力集中计算,使用而二次单元比使用线性单元更准确;蚀坑深度对单点腐蚀船体板剩余疲劳寿命的影响比蚀坑直径的影响更为显著。     

FPSO结构设计技术的进展

基于中国船舶及海洋工程设计研究院十多艘服务于中国海域的FPSO结构设计经验,结合船级社相关规范要求,介绍了FPSO结构设计技术在中国的发展进程。文中回顾了20世纪末至21世纪初的FPSO结构设计状态;针对两艘分别作业于中国南海和渤海的FPSO,分析了包括设计波浪载荷数值、总纵强度和极限强度校核、舱段强度有限元、疲劳强度校核、模块支墩与单点加强等特殊结构设计以及意外载荷等各方面的最新发展。在此过程中,水动力分析、线性与非线性有限元及谱疲劳分析等先进的设计方法和分析软件,均得到了普遍应用。