黄昏时分,重型吊装船正从一座老旧海上平台吊离一个模块
退役吊装

逆向安装——重量不明、钢材老化,且没有第二次机会。

海上退役吊装挑战

退役拆除的规模

仅北海一地,就有 600 多座海上平台正接近使用寿命终点,必须予以拆除。放眼全球,退役市场规模预计将在未来十年内超过 USD 80 billion。每一次拆除都是对原安装工程的逆向实施——对已服役 20–50 年的结构进行切割、吊装和运输。

实际应用:关于本主题的实际应用,请参见定制重型吊装设备工程研究与分析

与新建安装不同,退役吊装面临独特的挑战,这些挑战使其本质上风险更高、更难预测。

新建安装退役拆除
重量按制造记录确定实际建成重量可能比记录高出 10–30%
结构全新钢材,焊缝已验证服役 20–50 年后:腐蚀、疲劳、混凝土劣化
吊点专为该次吊装设计安装时的一次性吊耳,30 年后——需验证或更换
文档现行吊装分析原始分析常常缺失
顺序单次计划吊装边切割边吊装,每次切割都伴随载荷转移

重量不确定性

退役吊装中最大的单一挑战是重量不确定性。平台上部组块历经数十年不断累积——管道改造、新增设备、下部结构上的海洋生物附着、构件内的积水,以及立柱中的钻屑。实际建成重量可能比原始设计记录高出 10–30%。

这种不确定性直接影响起重机选型、吊索设计以及动力放大系数(DAF)计算。保守的重量估算至关重要,但过度保守会导致租用不必要的更大(更昂贵)吊装船。采用应变片和顶升试验的重量调查有所帮助,但对复杂结构而言仍无法完全解决不确定性。

结构完整性隐患

钢材腐蚀、焊缝疲劳和混凝土劣化,使退役结构的切割与索具作业本质上比处理新建部件风险更高。30 年前为一次性安装吊装而设计的吊点,可能并不适用于拆除吊装——吊耳可能已腐蚀,结构构件可能已弱化,原始吊装分析也可能已不可查。

在某些情况下,必须在拆除前为结构设计并焊接新的吊点。这需要进行结构评估,水下部件通常还需借助遥控潜水器(ROV),从而增加项目的时间与成本。

退役拆除中的波浪补偿

波浪补偿在退役拆除中发挥关键作用,原因主要有以下几点:

  • 裕度管理——在重量不确定的情况下,波浪补偿器可为意外动态载荷提供缓冲。被动波浪补偿(PHC)可降低 DAF,为起重机应对重量意外情况留出更多裕度。
  • 气象敏感性——退役拆除作业通常安排在夏季进行,但仍会遇到北海的恶劣天气。波浪补偿器可拓宽气象窗口,并减少代价高昂的待机天数。
  • 下放控制——将拆除后的上部组块放置到货物驳船上,需要受控下放。波浪补偿器可避免造成结构与驳船双重损坏的硬着陆。
  • 缓冲保护——在切割作业过程中,突发的载荷转移可能会向起重机系统传递冲击载荷。像 POLARIS 这样的缓冲器可保护起重机免受这些瞬态力的影响。

风险 → 应对措施,一行一条

风险来源应对措施
重量意外数十年的改造、海洋生物附着、积水、钻屑保守估算、应变片测量、顶升试验,以及动态载荷裕度——被动波浪补偿器可降低 DAF 并争取缓冲空间
吊点失效吊耳腐蚀、构件疲劳、分析缺失结构评估(水下部分采用 ROV);必要时设计并焊接新吊点
切割载荷转移构件切割时突然卸载缓冲——POLARIS 可限制传导至起重机的瞬态载荷
气象待机北海海况,夏季作业也不例外波浪补偿可拓宽可作业 Hs 上限——参见气象窗口
驳船硬着陆起重机与货物驳船之间的相对运动采用波浪补偿实现受控下放至驳船

对于重型拆除作业,载荷范围同样重要——CYGNUS 可提供高达 10 000 t 的被动波浪补偿能力。

退役吊装——常见问题

为什么退役吊装比新建安装风险更高?
重量可能比记录高出 10–30%,结构与吊点老化,原始分析常常缺失——这是逆向的安装,未知因素更多,且没有第二次机会。
实际重量与记录相比可能相差多少?
通常比原始设计记录高出 10–30%——原因包括管道改造、新增设备、海洋生物附着、构件积水以及立柱中的钻屑。
吊装前如何核实重量?
应变片称重调查与顶升试验可缩小重量范围,但对复杂结构而言仍无法完全消除不确定性——保守估算加动态载荷裕度依然不可或缺。
波浪补偿能发挥什么作用?
DAF 裕度可应对重量意外,气象窗口更宽,驳船着陆受控,并且——搭配缓冲器时——还可防护切割载荷转移带来的瞬态冲击。
原有吊点能否重复使用?
只有经过验证后才能使用:腐蚀的吊耳和疲劳的构件可能无法承受拆除工况。评估结果通常是在吊装前设计并焊接全新的专用吊点。

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