船舶与海洋工程结构全寿期安全性与风险控制技术及应用

半潜式平台全寿命期极值载荷的确定吴东伟;顾学康;祁恩荣【摘要】基于三维势流理论和Morison方程对一半潜平台生存工况下4种特征波浪载荷进行了预报,研究了平台湿表面网格尺寸与计算时间的关系,并考查了平台杆件对波浪载荷的影响.研究了不同海况资料对长期预报结果的影响,以及浪向和海况对波浪载荷长期极值分布的影响.通过短期结果、长期结果以及简化公式计算结果的对比,发现南海特征严重海况的短期最可能极值与长期预报中10-8超越概率下的结果相当,而简化公式结果在量级上与前两者保持一致.研究结果对平台结构在恶劣海况中的极值设计载荷的确定具有指导意义.%Four kinds of wave loads on a semi-submersible in survival condition were predicted with three dimensional potential flow theory and Morison equation.The relationships between wet surface mesh sizes and computational time were studied, and the effects of bracing members on wave loads were considered.The effects of different scatter diagrams on long-term prediction values and wave heading and sea states on the extreme value distributions were also investigated.By comparing the results of short-term prediction, long-term prediction and simplified formula, it were found that short-term most possible extreme values were correspond with the probability of exceeding 10 -8 results of long-term prediction for South China Sea, and simplified formula results were consistent with them only in the order of magnitude.Some suggestions for the determination of extreme wave loads were made for semi-submersible platforms in severe sea states.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2011(033)004【总页数】9页(P39-47)【关键词】波浪载荷;短期预报;长期预报;极值分析;半潜平台【作者】吴东伟;顾学康;祁恩荣【作者单位】中国船舶科学研究中心,江苏,无锡,214082;中国船舶科学研究中心,江苏,无锡,214082;中国船舶科学研究中心,江苏,无锡,214082【正文语种】中文【中图分类】U661.430 引言半潜式平台作为常年作业于海上油田的海洋工程结构物，在其寿命期内将遭受多种载荷作用，如自重载荷、静水载荷、风载荷、流载荷、波浪载荷和冰载荷等，其中波浪载荷最为复杂和关键。

船舶与海洋工程（专业代码：0824授予工学硕士学位）一、培养目标为适应新世纪现代化造船技术的进步与发展、海洋工程装备研发和国防军工事业等对高层次专业人才的需要，船舶与海洋工程学科的硕士研究生培养，要求贯彻德智体全面发展的方针，以夯实理论基础，强化综合素质，提高专业基本技能为出发点，以科学技术研究能力培养为中心，突出硕士生综合素质和创新能力的培养，形成船舶与海洋工程专业的高层次人才培养特色。

本学科硕士学位获得者应掌握本学科的现状、发展方向和国内外学科的前沿发展动态，能较为熟练掌握一门外国语，阅读本专业的外文资料；具备一定的工程设计和实验能力，掌握基本测试技术、数据分析和计算机应用技术；具备本专业扎实的基础理论和系统的专门知识，有独立分析科学问题和解决工程实际问题的能力，达到国家学位条例对本学科硕士学位论文的要求。

硕士研究生毕业后能够从事船舶与海洋结构物设计制造、轮机工程和水声工程等相关领域的科研、设计、生产和管理等工作。

二、学科、专业及研究方向简介船舶与海洋工程学科为国家“211工程”和“985工程”重点建设学科，学科实力雄厚，现有船舶与海洋工程博士后科研流动站、船舶与海洋工程国家一级学科博士点和船舶与海洋结构物设计制造国家重点学科，拥有船舶与海洋结构物设计制造、水声工程和轮机工程3个二级学科的博士学位和硕士学位授予权。

本学科教学科研设施先进，拥有的船舶与海洋工程实验室是辽宁省高校重点实验室，设有船舶CAD工程中心、船模拖曳试验水池、造船工艺实验室、船舶结构振动实验室、声学实验室和结构环境损伤控制实验室，实验室的实验设施已达到国内先进水平。

船舶与海洋工程学科师资力量雄厚，已在人才培养和科学研究等方面做出了突出成绩。

近年来承担了国家863计划、国家科技攻关、国家自然科学基金、国防军工等方面的科研项目，获国家科技进步奖二等奖1项，省部级科技进步奖一等奖1项，二等奖2项，辽宁省科技转化一等奖2项，大连市政府科技进步奖一等奖4项；获国家专利技术15项。

无损检测技术在海洋工程中的应用海洋工程作为一种带有特殊性和复杂性的工程领域，一直以来都需要可靠、高效的检测技术来确保工程的安全和可持续性发展。

无损检测技术作为一种非破坏性的检测方法，已经在海洋工程中得到广泛的应用。

本文将介绍无损检测技术在海洋工程中的应用及其优势。

无损检测技术是一种通过对材料和结构进行检测而不破坏其完整性的技术。

在海洋工程中，无损检测技术主要应用于海洋结构的完整性评估、材料缺陷检测以及防腐蚀控制等方面。

它不仅可以帮助工程师发现船舶、海上平台和海洋管道等结构中的缺陷，还可以及时识别潜在的风险和故障源，从而提前进行维修和改进措施，保障海洋工程的安全和可靠性。

首先，无损检测技术在海洋工程中的一个重要应用是对海洋平台、船舶和桥梁等结构进行完整性评估。

这些海洋工程结构容易受到海洋环境中的氧化、腐蚀和疲劳等因素的影响，从而导致结构的损坏。

无损检测技术可以通过超声波、磁粉检测、涡流检测等方法，对结构的材料和连接部位进行检测，发现任何潜在的裂纹、腐蚀和疲劳等问题。

及早进行这些问题的发现和修复可以有效延长结构的寿命，提高海洋工程的安全性。

其次，无损检测技术在海洋工程中还广泛应用于检测材料的质量和缺陷。

海洋工程中使用的材料往往需要具备良好的耐腐蚀性和机械性能，然而，由于制造过程中的不可避免的缺陷和变质，材料的质量可能存在问题。

无损检测技术可以通过射线检测、磁粒子检测、超声波检测等手段，对材料进行全面的检测和评估。

这帮助工程师及时发现并排除次品材料，确保海洋工程的建设质量和安全性。

此外，无损检测技术在海洋工程中还可以提供防腐蚀控制方面的帮助。

海洋环境中的盐雾、潮湿和腐蚀介质对海洋工程的金属结构造成很大的腐蚀风险。

无损检测技术可以及时发现并跟踪腐蚀的位置和程度，指导防腐蚀措施的制定和实施。

通过无损检测技术，工程师可以选择合适的防腐蚀涂料和防腐蚀材料，降低维护成本，延长海洋工程的使用寿命。

与传统的破坏性检测方法相比，无损检测技术具有许多显而易见的优势。

FPSO的船舶疲劳与结构寿命评估研究FPSO（浮式生产储油船）是一种能够在海上进行石油生产、储存和卸载的特种船舶。

由于海上环境的复杂性和工作特点，FPSO的结构需要经受长期而严酷的海洋环境的考验。

因此，对FPSO的船舶疲劳与结构寿命进行评估研究，具有重要的意义。

船舶疲劳和结构寿命是指船舶在服役过程中，由于受到多种外力的作用（如波浪、风浪等）而引起的结构变形和应力集中，从而导致结构的疲劳损伤和寿命缩短的问题。

针对FPSO这种大型特种船舶，船体结构的疲劳与寿命问题尤为重要。

首先，了解FPSO的工作环境对船体结构的影响是进行疲劳与寿命评估的基础。

FPSO通常需要在恶劣海况下工作，受到波浪、风浪和冰等外力的作用。

这些外力会对船体结构产生较大的动态载荷和冲击载荷，进而引起船体结构的变形和应力集中。

因此，在评估疲劳和结构寿命时，首先需要研究FPSO的工作环境，包括气候、海况等因素，并通过实测数据和数学模型进行分析和计算，为后续的疲劳评估提供基础数据和依据。

其次，对FPSO的船体结构进行材料研究和强度分析是评估疲劳和结构寿命的关键步骤。

船体结构的疲劳和寿命问题主要源于结构的应力和应变，而材料的强度和韧性是影响疲劳性能的重要因素。

因此，需要对FPSO的船体结构材料进行详细的研究和分析，包括材料的组成、性能、力学性能等方面。

同时，还需要进行结构的有限元分析，以评估船体结构在不同载荷作用下的强度和刚度情况，确定结构的应力和应变分布，为后续的疲劳评估提供依据。

接下来，进行疲劳分析和结构寿命评估是对FPSO船体结构进行全面评估的关键一步。

疲劳分析可以通过使用现代的工程软件和数学模型，对船体结构在不同工况下的疲劳响应进行模拟和计算。

这需要考虑到结构的载荷频谱和幅值，以及结构的疲劳寿命和裂纹扩展速率等参数。

同时，还需要采用合适的疲劳评估方法和标准，对船体结构的寿命进行预测和评估，以确定结构设计是否符合要求，并提出相应的改进措施。

海洋工程结构与船舶防腐蚀技术探究摘要：如今时代发展的迅速推动了我国经济的发展，不光是在城市建设和人口扩展方面，同时在一些比较偏的领域也有所涉及，例如船舶与海洋工程。

海洋中的资源奥秘是当今世界人们比较关注的话题之一，对于海洋的保护也是每个国家重中之重需要商讨的对策。

为了对海洋的了解多多关注，这就需要船舶的帮助。

然而船舶的使用寿命对于船员的安全性是有直接影响的。

海洋对船舶的腐蚀是影响船舶寿命的重要因素之一。

钢铁的船舶在海洋中被腐蚀是无法被避免的，这会影响船舶的性能和安全性，但是我们可以通过一些方式控制船舶的海洋腐蚀速度。

关键词：海洋工程结构；船舶；防腐蚀技术在经济快速发展的进程中，船舶维修养护工作的模式、侧重点都在发生变化，现实工作中也会出现一些全新的问题，需要去认真地考虑和解决。

船舶防腐涂料是油漆涂料中必不可少的一种涂料。

常规船舶防腐涂料是在一般条件下，对金属船舶等起到防腐蚀的作用，保护船舶使用的寿命。

但是海洋由于其中所蕴含成分较多，因此对于金属的腐蚀作用还是十分严重。

尽管海洋工程结构以及船舶自身都是用了防腐处理，但是其每年因为海洋腐蚀所造成的经济损失都极为严重。

所以，我们要在防腐材料上做出改善和处理，增加材料的耐腐蚀性。

再通过技术进行改造和创新。

和国外相比，我国海洋防腐技术还具有较大差距，应该通过不断学习提高防腐技术，在这条路上我们还有很长的距离要走。

1船舶与海洋工程防腐蚀技术的意义相关研究表明，我国在船舶腐蚀维修这一问题上每年的花费已经高达数百亿人民币，而导致这一问题出现的原因，就是船舶与海洋工程之中的腐蚀问题[3]。

为了减轻船舶的腐蚀维修损耗，让我国的航海业得到更加稳定的发展，就需要根据如今市场的现状对防腐蚀技术进行研究。

在船舶建造过程中应用防腐蚀技术对船舶进行防护，能够有效减缓船舶在后续航行过程中的腐蚀程度，延长船舶的使用寿命，减少不必要的损耗。

大部分的船舶在建造过程中会采用大量的金属构造来完成船舶工程。

关于海洋工程结构与船舶防腐技术措施分析1. 引言1.1 研究背景海洋工程结构与船舶防腐技术是现代海洋工程领域中的重要课题。

随着海洋经济的快速发展和海洋资源的广泛利用，海洋工程结构和船舶在海水中长期使用的情况下容易出现腐蚀问题。

海水中含有大量的氯离子、硫化物等腐蚀物质，加上海水中的氧气和微生物的作用，造成了海洋环境对金属结构和船体的腐蚀破坏。

开展海洋工程结构与船舶防腐技术的研究具有重要的现实意义和应用价值。

为了延长海洋工程结构和船舶的使用寿命，保障海洋工程和船舶的安全运行，必须采取一系列有效的防腐技术措施。

涂层防护技术、阴极保护技术、材料防腐技术等是目前应用较广泛的防腐技术手段。

通过对海洋工程结构的腐蚀特点进行全面深入的分析和研究，并结合最新的防腐技术发展趋势，可以为提升海洋工程结构与船舶的防腐性能提供有效的技术支撑。

的理论研究和实践探索，为海洋工程结构和船舶防腐技术的改进与发展提供了重要的参考和借鉴。

1.2 研究意义海洋工程结构与船舶防腐技术在当今社会发挥着重要的作用，其研究意义主要体现在以下几个方面：第一，海洋工程结构与船舶是重要的海洋资源开发和利用载体，其防腐技术直接影响到海洋资源的开发效率和可持续利用。

通过研究海洋工程结构与船舶的腐蚀特点和防腐技术，可以优化设计方案，提高设备的耐腐蚀能力，延长使用寿命，从而更好地保护海洋环境和资源。

第二，海洋环境的腐蚀性很强，海水中各种盐类、微生物和化学物质会对海洋工程结构与船舶材料产生腐蚀破坏。

研究海洋工程结构与船舶防腐技术可以帮助我们更好地了解海洋环境对材料的影响，为选择合适的防腐材料和技术提供依据。

2. 正文2.1 海洋工程结构的腐蚀特点分析海洋工程结构在海洋环境中长期使用，会受到海水、海气、海浪等多种环境因素的影响，从而导致腐蚀。

海洋工程结构的腐蚀特点主要表现在以下几个方面：1. 海水中含有大量的氯离子和硫化物，这些物质会对金属结构产生腐蚀作用。

尤其是在海水中存在微生物，它们会附着在金属表面形成生物膜，加速金属的腐蚀过程。

海洋工程设备维修的风险评估和应对措施随着技术的进步和社会的发展，海洋工程设备在海洋石油、海洋能源开发、海底通信和海洋科学等领域发挥着重要的作用。

然而，由于其特殊的工作环境和复杂的海洋条件，海洋工程设备的维修存在一定的风险和挑战。

一、海洋工程设备维修的风险评估1.工作环境风险：海洋工程设备维修通常需要在复杂和恶劣的海洋环境下进行，如高风浪、恶劣的天气条件以及底部不稳定等。

这些因素给维修工作带来了很大的不确定性和风险。

2.设备故障风险：由于海洋环境的特殊性，海洋工程设备容易遭受腐蚀、磨损、物理损害等。

设备故障可能导致海洋工程项目的延误或停工，给企业造成巨大的经济损失。

3.人员安全风险：海洋工程设备维修必须由经过专门培训和具备相关技能的人员进行，他们需要在海洋工程设备的狭小空间和海洋的恶劣环境中作业。

由于工作环境的危险性，维修人员面临着较高的职业健康和安全风险。

二、海洋工程设备维修的应对措施1.风险评估和预防：在进行海洋工程设备维修之前，必须进行全面的风险评估，识别潜在的风险，并采取相应的预防措施。

例如，通过定期检查和维护设备，加强设备的防腐蚀措施，确保设备的稳定性和可靠性。

2.实施安全管理系统：建立和严格执行海洋工程设备维修的安全管理制度，包括工作操作规程、安全培训和应急救援措施等。

确保所有参与维修工作的人员都能够了解并遵守相关的安全规定。

3.加强人员培训和技能提升：为维修人员提供必要的培训和技能提升机会，提高其维修和操作设备的能力。

培养员工的安全意识和应急处理能力，提高海洋工程设备维修的整体水平。

4.合理利用现代技术：通过使用无人机、遥感技术、机器人等现代技术手段，对海洋工程设备进行巡检和维修，减少维修过程中对人员的影响，降低维修风险。

5.建立协作机制：加强企业与相关部门和机构的协作，共同应对海洋工程设备维修中的风险。

及时分享经验和交流技术，形成合力，提高维修工作的效率和质量。

总结：海洋工程设备的维修风险评估和应对措施对保障海洋工程项目的顺利进行具有至关重要的意义。

盘点十大海洋腐蚀防护技术前言海洋工程构筑物大致分为：海岸工程(钢结构、钢筋混凝土)、近海工程(海洋平台、钻井、采油、储运)、深海工程(海洋平台、钻井、采油、储运)、海水淡化、舰船(船体、压载舱、水线以上)，简称为船舶与海洋工程结构。

船舶与海洋工程结构的主要失效形式包括：均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、腐蚀/磨损、海生物(宏生物)污损、微生物腐蚀、H2S与CO2腐蚀等等。

控制船舶和海洋工程结构失效的主要措施包括：涂料(涂层)、耐腐蚀材料、表面处理与改性、电化学保护(牺牲阳极、外加电流阴极保护)、缓蚀剂、结构健康监测与检测、安全评价与可靠性分析及寿命评估。

从腐蚀控制的主要类型看(表1)，涂料(涂层)是最主要的控制方法、耐腐蚀材料次之，表面处理与改性是常用的腐蚀控制方法，电化学保护(牺牲阳极与外加电流)是海洋结构腐蚀控制的常用手段，缓蚀剂在介质相对固定的内部结构上经常使用，结构健康监测与检测技术是判定腐蚀防护效果、掌握腐蚀动态以及提供进一步腐蚀控制措施决策和安全评价的重要依据，腐蚀安全评价与寿命评估是保障海洋工程结构安全可靠和最初设计时的重要环节。

建立全寿命周期防护理念，结合海洋工程设施的特点及预期耐用年数，在建设初期就重视防腐蚀方法，通过维修保养实现耐用期内整体成本最小化并保障安全性，是重大海洋工程结构值得重视的问题。

表1腐蚀防护方法及中国的防腐蚀费用比例一、防腐涂料(涂层)涂料是船舶和海洋结构腐蚀控制的首要手段。

海洋涂料分为海洋防腐涂料和海洋防污涂料两大类。

按防腐对象材质和腐蚀机理的不同，海洋防腐涂料又可分为海洋钢结构防腐涂料和非钢结构防腐涂料。

海洋钢结构防腐涂料主要包括船舶涂料、集装箱涂料、海上桥梁涂料和码头钢铁设施、输油管线、海上平台等大型设施的防腐涂料；非钢结构海洋防腐涂料则主要包括海洋混凝土构造物防腐涂料和其他防腐涂料。

海洋防腐蚀涂料包括车间底漆、防锈涂料、船底防污涂料、压载舱涂料、油舱涂料、海上采油平台涂料、滨海桥梁保护涂料以及相关工业设备保护涂料。