GB/T37334-2019
钻井船及油井服务设施结构设计方法
Designmethodsofstructurefordrillingvesselsandwellserviceunits
- 中国标准分类号（CCS）U17
- 国际标准分类号（ICS）47.020.99
- 实施日期2019-10-01
- 文件格式PDF
- 文本页数27页
- 文件大小2.75M
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钻井船及油井服务设施结构设计方法
国家标准 GB/T37334一2019 钻井船及油井服务设施结构设计方法 Designmethodlsofstructurefordrilling veSselsandwellSerwiceunits 2019-03-25发布 2019-10-01实施 国家市场监督管理总局 发布 币国国家标准化管理委员会国家标准
GB/37334一2019 目 次 前言 范围 规范性引用文件 2 术语和定义 3 缩略语 材料选择与结构分类 5.1材料选择 结构分类 5,2 设计原理 6.1通则 6.2作业模式 6.3船体强度 6.4上部结构及支撑结构 6.5冰区加强 6.6横向加强 设计载荷 7.1上部结构局部静态载荷 7.2上部结构总静态载荷 7.3上部结构总静载荷和动载荷 7.4加速度、弯矩和剪切力组合 7.5船体变形 上部结构强度 8.1一般规定 8.2许用应力 8.3板和加强筋局部要求 10 8.4简化衔材局部要求 .5复杂帽材系统 8.6屈曲稳性 13 船体-上部结构界面评估 14 9,1通则 14 9.2强度评做 14 15 9.3疲劳评估 15 0疲劳强度评估 15 0.1通则 15 0.2原理和方法论 15 0.3结构零件和应力集中系数
GB/T37334一2019 16 0.4设计载荷和应力范围计算 1 意外工况 16 1.1通则 16 1.2设计衡准 16 17 12焊缝和焊接 17 12.1通则 17 12.2焊缝尺寸 19 3腐蚀控制 19 3.1船体和船体结构构件 13.2 -- 20 上部结构 21 附录A(规范性附录横截面类型
GB/37334一2019 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本标准由全国海洋船标准化技术委员会(SAC/Tc12)提出并归口
本标准起草单位:船舶工业综合技术经济研究院、船舶工业集团公司第七O八研究所、上 海船厂船舶有限公司、中船黄埔文冲船舶有限公司
本标准主要起草人;孙耀刚、高辉,钟美达,李军、迟少艳,朱佳帅、周崇冠、孙楠
GB/37334一2019 钻井船及油井服务设施结构设计方法 范围 本标准规定了钻井船及油井服务设施的材料选择和结构分类、设计原理、设计载荷、上部结构强度 船体-上部结构界面评估、疲劳强度评估、意外工况、焊缝和焊接、腐蚀控制
本标准适用于钻井船及油井服务设施的船体和上部结构设计
规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件
GB/T712一2011船舶及海祥工程用结构钢 SY/T100302004海上固定平台规划,设计和建造的推荐作法工作应力设计法 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件
3. 迁移 transit 将设施从一个地理位置移到另一个地理位置
3.2 钻井船dirllng veSsel 用于勘探和/或开采油气的船舶
注，该船舶通常在一定时期内在同一位置作业. 3.3 油井服务设施 wellserviceunits 从事海上钻井、完井、修井或油井测试等作业的系统、设备等
缩略语 下列缩略语适用于本文件
DFF;设计疲劳系数(DesignFatigueFactor) DST;设计服务温度(DesignServiceTemperature)
GB/T37334一2019 5 材料选择与结构分类 5.1材料选择 5.1.1 -般规定 5.1.1.1基于最低日均低温,设计温度默认值为一10C
5.1.1.2当设计温度低于一10C时,应给出低温标志DST(-XC). 注;括号中的x为温度值
5.1.1.3若高拉伸应力垂直作用于板材平面上的结构交叉连接处,应对板材材料进行Z向拉伸试验 以证明其具有抗层状撕裂性能
5.1.2材料等级确定原则 5.1.2.1材料等级的确定原则主要包括以下两个方面 构件失效结果的严重程度; a b)关键零部件的应力状况及可能导致脆性断裂的焊接缺陷或疲劳断裂 5.1.2.2材料等级的确定条件见表1
表1确定条件 材料等级 确定结构分类的原则 结构分类 和 失效不会导致严重后果的结构构件 次要 失效会导致严重后果的结构构件 主要 I失效会导致严重后果并承受可能增加脆性断裂应力状态的结构构件 特殊 复杂节点中可能出现三轴或两轴应力分布,这些应力分布与出现拉伸应力、存在缺陷及低断裂韧性材料都是 造成脆性断裂的条件
加强筋的材料等级根据腹板的厚度确定
5.1.2.3 起重机底座和支撑结构的材料等级不应低于GB/T712一2011中的E级 5.1.2.4 5.1.2.5 本标准不考虑临时(例如建造中)使用的结构构件 5.1.2.6标识DST(-XC)时,所选材料的设计温度应符合人级船级社规范的要求
5.1.2.7 上部结构应被视为外部结构
5.1.2.8未被定义为外部结构的结构构件材料应根据人级船级社规范进行选择
5.2结构分类 5.2.1按照失效后果严重程度以及考虑可能增加脆性断裂的焊接缺陷或疲劳开裂的应力状态,将结构 分为主要构件、次要构件和特殊构件
结构分类的目的是为采用合适的材料和检查以避免脆性断裂,保 证材料具有足够的抗断裂强度(应力强度系数)避免裂纹在某些应力情形下发展为脆性断裂
5.2.2为避免脆性断裂,首先选择在实际设计温度和厚度下具有一定断裂韧性的材料,然后使用适当 的建造方法
在特殊情况下,焊接后应进行热处理以降低致裂应力
检查不可接受的面缺陷
本标准 选择具有适当断裂韧性的材料,并通过采用将不同类型的连接分为不同结构分类和检查分类的方法避 免产生不可接受的缺陷
5.2.3特殊结构构件的材料等级见表2
GB/37334一2019 表2特殊结构构件的材料等级 材料等级 结构构件 铁艇件;中间平台甲板,平台;管道支撑结构;下沉平台;加强板,封板和上部结构的支撑填充钢 升降梯围阱;舱室甲板板,加强筋和材;舱室中舱壁结构板、强肋骨和加强筋);月池的纵舱 壁;海上起重机吊杆架支撑结构 工作舱室中的主衔材和柱;带有软趾型肘板的上部支撑底座;管架支柱;钻井平台支腿;直升 机甲板支座;钻井平 月池角屑处的甲版和底版;不带有软趾型肘版的上部支撑底座;井架支撑结9 注与相连接的材料具有相同最小屈服强度
设计原理 6.1 通则 船体和上部结构的设计原理如下 当承受迁移、作业和在港载荷时,结构安全可通过潜在结构失效模式来验证 a b结构设计基于一系列载荷,这些载荷代表典型可能的最不利载荷情形 设施应具有固有冗余,设施结构按等级划分,低等级结构构件的失效不应立即导致高等级结构 构件的失效; d)应保证结构连续性,船体、上部结构及其构件应具有均匀延展性; 永久变形最小,若不影响结构完整性、密封完整性和结构或其他系统的性能,允许局部面板或 e 单个加强筋板构件的局部屈服和永久变形 设施应具有足够的结构冗余以便在结构破损事故(例如小冲击导致的舱室溢流和起重操作时 fD 掉落物体)中生存
6.2作业模式 应考虑所有相关作业模式
设施的评估应基于下列作业模式 在设计工作区域的所有作业工况(完整或破损); a b) 所有迁移工况; 人坞工况
c 6.3船体强度 6.3.1船体梁及其结构构件可根据人级船级社规范进行设计
计算弯矩和剪切力许用静水力曲线时 应考虑迁移和作业中所有相关载荷工况
6.3.2应力集中区域的应力分布,例如月池开口,应用有限元分析并作为屈曲和屈服强度评估依据
6.3.3对于在异常环境工况下例如台风和飓风)作业的,船体的纵向强度应按正常作业工况评估
波 浪弯矩和剪切力应根据环境数据直接计算,异常波浪则基于百年一遇的环境数据进行计算
根据表3 中载荷组合b),基本利用系数p
取0.8
6.3.4对于不在异常环境工况下作业的,可认为船体纵向强度是意外状态并根据表3中的d)进行 评估
GB/T37334一2019 表3基本利用系数 载荷组合" 参数 0.60 0.80 .00 1.00 详细说明见表4
表4载荷组合说明 载荷组合 说明 静态载荷 a b 最大静态和动态载荷组合 意外载荷和相关静态载荷 c) d 作业静态载荷与异常环境情况下(例如飓风和台风)的动态载荷最大组合 组合载荷)适用于在特殊环境工况下无意中留在现场的设施,对于特意留在现场的设施应按b)进行评估
注1;“e)"代表爆炸,火灾,物体掉落等可能性很小的意外工况. 注2:“d)”代表特殊环境工况,例如百年一遇的飓风或台风
6.4 上部结构及支撑结构 6.4.1对于在全球作业的设施,可采用人级船级社规范中规定的船体梁弯矩,剪切力和加速度来评估 上部结构
6.4.2通常作业工况中的上部载荷与迁移工况中的不同,需直接计算加速度
其评估原则如下 a) 应考虑船舶的舶部轮廓; 建立作业极限图; 建立每种作业极限的载荷工况和相应的质量分布 e d 直接计算加速度,加速度不应超过根据人级船级社规范计算的值
6.4.3 结构分析中应包括船体梁弯曲和租支撑结构刚度变化引起的变形
6.5冰区加强 冰区加强和冰区防寒应符合人级船级社规范
6.6横向强度 横向强度应符合人级船级社规范
设计载荷 7.1上部结构局部静态载荷 7.1.1甲板和舱壁上的局部静态载荷 上部结构中的甲板局部静态载荷见表5
表5中未明确提及的区域,可使用人级船级社规范中给 出的值
GB/T37334一2019 7.3上部结构总静载荷和动载荷 动载荷对整体静态载荷的影响由质量乘以设计加速度确定
7.4加速度、弯矩和剪切力组合 7.4.1基本响应 设计上部结构使用的基本船体梁响应有 垂向加速度; a 横向加速度; b -纵向加速度 a d M 波浪弯矩; e 波浪剪切力
Q 标记方向见图1
图1标记方向坐标 正垂向弯矩产生甲板纵向拉伸应力
正水平弯矩在右舷产生纵向拉伸应力
作用在一段船体尾端 底部和首端顶部的正剪切力
对于双层底船体,上部结构设计时水平弯矩可以忽略
除非模块支撑底座的垂向相对剪切变形很明显,否则垂向剪切力通常可被忽略
7.4.2迁移工况 表6中给出了迎浪、横浪、斜浪的最大基本响应产生的载荷工况
通过上部结构重心的纵剖面和横 剖面对称的结构,载荷工况4和7可以忽略
表6迁移中动态响应组合 与响应分数组合 首向 载荷工况最大响应 M
Q M. -0.l 1.0 0.0 0.0 Mw 0,5 迎浪 M
十 -1,0 -0.5 l.0 0,0 0,0 十a 十a 1.0 C 横浪 十a 十a 1.0 一1.0 l1 十h 0.4 1.0 a 十k 0.9 斜浪 1.0 十mn 十k -1.0 0.9 十m 注:表中a、,b、e、h、i、、k、/,川、r的参数取值见表7
GB/37334一2019 表7参数取值 序号 参数 l<100m时的值 100mL<200m时的值 1>200m时的值 1.0 -0.003L十1.3 0.7 1.5 一0.006L十 0,9 0.3 -0.003L 0.7 0.4 0.l 0.7" 0.002L十0.5 0.9 0.7 0.003L+0.4 1.0 -0,002L十0,4 0.2 0.4 -0.003L 0." 0.l 1.0 -0.001L 1.l 0.9 一0.,004 1.1 L 0,7 0.3 -0.004L 10 l.0 0.6 注:L为船体长度,单位为米m)
7.4.3作业工况 7.4.3.1对于动力定位船舶,假设这些载荷的影响在迁移分析中未考虑,基本船体梁响应由作业工况中 出现的载荷确定
若无其他规定,应考虑下列船首向(零度时为首向和右触为正): 迎浪:60%; a b 十15°:15%; 15°:15%; c d 十30°;5%; -30°;5% e 应考虑余弦方形能量分布 7.4.3.2基于7.4.3.1中的船首向,应分析表8中的载荷工况
表8作业中动态响应组合 与响应分数组合 首向 载荷工况 最大响应 M M
Q 0.9 -0,9 1.0 -dl 作业 十d 一1.0 0,8 1.0 -1.0 十1 10 .0 1.0 1,0 注:表中a、b、c,d、e、f、的参数取值见表9
GB/T37334一2019 表9参数取值 序号 参数 L<100m时的值 100m
GB/T37334一2019 点 /=15.8" 十t V 板区域长宽比的修正因子,k,=(1.l-0.25s/; 当s//=0.4,最大1.0; 当s//=1.0,最小0.72: 加强筋间距,单位为米(m); 加强筋跨距,单位为米(m): 局部设计载荷,见7.1和7.4,单位为千牛(kN): 许用利用系数; n. f， -最小屈服强度,单位为牛每平方毫米(N/mm'). 8.3.2加强筋 8.3.2.1承受侧向载荷的纵惭、横梁、肋骨和其他加强筋的剖面模数Z，应不小于式(6)的计算值,且不 本要求适用于与面板轴平行的加强筋
小于15000 mm
lisp 10" Z.
(6 人丽) 式中 有效加强筋跨距,单位为米(m); 沿板测量的加强筋间距,单位为米(m); S！ -局部设计载荷,见7.1和7.4千牛(kN) -弯矩因数,见表1l; 许用利用系数; 月 -最小屈服强度,单位为牛顿每平方毫米(N/mm=) 8.3.2.2对于与板有夹角的加强筋,要求剖面模数乘以cos的倒数,9为加强筋腹板面与垂直于板面 的夹角
若夹角不小于75",则9取90"
8.3.2.3动态应力很小且振动是次要的区域,若加强筋支撑的板厚不小于按式(7)计算的值,则带有 剪切端的加强筋可以接受: /-O.5 /=1.25， 这种情况下,8.3.2.1中剖面模数应按km=8计算
通常加强筋的切角最大为30" 注;对于上述的典型剪切端构件,应力范围小于30MPa时可认为是小动态应力
8.4简化析材局部要求 8.4.1一般规定 8.4.1.1当单个杵材的边界条件不可预测时,应进行直接计算
8.4.1.2析材端部连接和肘板设计的局部要求按人级船级社规范的要求
8.4.1.38.4.5中给出的剖面模数和腹板面积的要求适用于支撑简化材的加强筋,或其他承受线性分 布侧向载荷的析材
可假设纵衔满足简化梁理论且支撑构件几乎均匀间隔及两端支撑相似
考虑其他 载荷时也可基于相同的梁理论
8.4.1.4杵材的剖面模数和腹板面积按8.4.5的规定进行选取
若适用,直接应力分析的结构模型也应 基于同样的数据 10
GB/37334一2019 8.4.2最小厚度 腹板和折边板厚度应不小于 对于位置低于船体上层连续甲板或模块第一层甲板或上层甲板室4.0m的纵向析材 a =5 十0.01L,最大8mm; b 对于位置较高的纵向杵材或横向材: 0.01L,最大7mm,最小5 mm 4十 8.4.3有效折边 有效板折边面积为有效折边宽度内的板的横截面积,也包括在有效折边内的连续加强筋的横截面 积
有效折边宽度b
按式(8)计算 b
=(Cb 式中 -图3中给出了在材跨距内均匀分布不同数量点载荷(N,)的参数; -板折边的全宽,例如支撑加强筋的跨距或析材之间的距离,单位为米(m) 零弯矩点之间的距离,对于简化支撑材为S,对于两端固定的材为0.6S,单位为米 m); 简化支撑时材跨距,单位为米(m). 出" . 出 c C -C5 CN4)--CN4 图3有效折边参数C
曲线图 8.4.4有效腹板 若剪切应力等级、屈曲稳性和疲劳寿命满足要求,则认为析材腹板上的切口也可接受
8.4.5简化析材强度要求 承受侧向载荷并且不参与船体总强度的简化析材,应符合下列要求 最小剖面模数Z
按式(9)计算: Sbp" 10" 2 (9 k.f b)除切口外的最小腹板面积A、按式(10)计算 人S.bp一 N.P 10 Aw一 (10 跨距中间的腹板面积应不小于0.5Aw
式中: 1
GB/T37334一2019 析材跨距,单位为米(m);平面梁的腹板高度除外,当肘板端部固定时,假设析材端部能被 夹住并且材端部剖面模数足够,材跨距s，可减去三分之二的肘板臂长,计算剖面模数 时可包括肘板 承载区域的宽度(板折边),单位为米m),b=0.5(十),其中和分别是析材两边 支撑加强筋的跨距,或析材间距离; 局部设计载荷,见7.1和7.4; 弯矩因数,人
值可根据通用梁理论计算;表11给出了某些定义载荷和边界条件下的k路 值,最小k
值仅适用于简化衔材;对于安装肘板或由于大弯矩而增加折边面积的析材,加 强区域外可使用较大k
值 剪切力因数,见表1l 许用利用系数,见8.2:; n -许用剪切应力,单位为牛顿每平方毫米(N/mm=); 对载荷组合a)为0.39f, 对载荷组合b)为0.46f,; -析材跨距内支撑加强筋的数量; N 一加强前的平均"点载有"" 最小屈服强度,单位为牛顿每平方毫米(N/mm')
弯矩因数k
和剪切力因数k，值 表11 载荷与边界条件 弯矩因数 剪切力因数 位置 Ame k
k， km ka 载荷区域 支撑 撑 12 12 24 0.5 0.5 14.2 0,38 0.63 0,5 0.5 23.3 10 0.3 0.7 16.8 7.5 0.2 0.8 7.8 0.33 0.67 12
GB/37334一2019 8.5复杂析材系统 8.5.1 一般规定 8.5.1.1对于二维或三维复杂结构系统中的材,应进行完全结构分析以验证考虑屈服和屈曲时应力 是否可以接受
8.5.1.2当承受极限状态下要求的载荷等级时,分析中使用的方法应能够表示结构的物理性能
8.5.1.3对于由细长析材组成的析材系统,表4中载荷组合的评估通常基于弹性梁理论
应注意 -剪切面积变化,例如由于开口等导致的; 惯性矩变化 有效折边 杵材折边的侧向屈曲
8.5.2载荷 应考虑第7章规定的整体和局部载荷
应考虑表4中相关载荷组合
8.5.3连结结构的影响 材评估应包括连接到能力模型覆盖部分的结构影响
8.6屈曲稳性 8.6.1型材、横梁、柱和助骨 8.6.1.1若构件横截面不满足附录A中横截面类型要求,则应校核局部屈曲
8.6.1.2屈曲分析应基于最不利屈曲模型的特征屈曲强度
8.6.1.3特征屈曲强度应基于试验结果
8.6.1.4应保证屈曲强度公式的初始不完整性与适用装配标准公差的一致性
8.6.2平板结构和加强筋板 可根据人级船级社要求校核板结构的屈曲稳性
8.6.3 管材 8.6.3.1管材构件根据人级船级社或SY/T10030一2004的要求进行校核
局部壳屈曲和柱屈曲间的 相互作用及外部压力的影响,可参考人级船级社规范
8.6.3.2根据产生塑性钦链和抵抗局部屈曲的能力,管材构件的横截面分为不同类型
应考虑细长横 截面对局部屈曲的影响
直径D.与厚度!之比为式(11)计算值时,不考虑有外部压力管材构件的局 部屈曲
注:附录A中横截面类型给出无外部压力的管材构件例如承受轴向力和/或弯矩)的局部屈曲影响
国 "< 式中: 弹性模量,单位为牛顿每平方毫米(N/mmf); E -最小屈服强度,单位为牛顿每平方毫米(N/mm').
f 8.6.3.3有外部压力的管材构件、管接头和锥形过渡根据SY/T100302004校核
13
GB/T37334一2019 8.6.4根据其他规范的能力校核 根据人级船级社规范中关于横梁的规定来校核加强筋和材
船体-上部结构界面评估 9 9.1通则 9.1.1对于船体-上部结构整体分析和上部结构单独能力模型,船体-上部结构界面评估的总原则见第6 章
本章给出了校核典型船体-上部结构界面结构极限强度的规定
g.1.2上部支撑结构的强度和抗疲劳能力受上部结构的影响
上部支撑结构包括上部舱室的支撑底 座、,部分船体结构
这部分船体结构来自上部结构的附加应力很大,应评估其屈服,屈曲和抗疲劳能力
9.1.3船体和上部结构单独模拟时,要求船体模型应包括部分上部结构模型,以保证来自上部结构模 型的反作用力能施加到船体模型上
施加位置不应影响船体模型的应力分布 9.2强度评估 9.2.1一般规定 上部结构的支撑结构强度应通过有限元分析或等效方法验证
应分析的典型支撑结构包括: 钻井平台基础; 模块支撑; -栏杆、起重机和其他重型设备(例如防喷器,采油树等)的支撑结构
9.2.2有限元模型要求 9.2.2.1模型范围基于确定应力分布的要求,这些应力分布来自 船体梁弯矩和剪切力; -设备局部载荷、液舱侧压力等
g.2.2.2模型的边界条件不应导致重大结构响应错误
9.2.2.3网格尺寸应能确保验证衡准要求的应力分布
9.2.2.4若在评估中使用高峰应力衡准,超过材料屈服应力的区域的网格应能预估对相邻单元的影响
注;该区域推荐的典型单元尺寸为50mm×50mm. 9.2.3载荷 9.2.3.1应使用中垂和中拱工况下的船体梁弯矩和剪切力.静水值应不小于许用静水弯矩值,静水剪切 力应根据人级船级社的要求进行修正
9.2.3.2若载荷的响应会增加上部支撑结构的应力,则应包括液舱对模型单元的压力和重型设备的 载荷
9.2.3.3应采用来自船体加速度的静态载荷和惯性力
上部结构独立建模时,界面应施加六个方向反 作用载荷分量
9.2.4载荷组合 连接会导致动态载荷组合
除非用直接分析确定动态响应之间的相位,否则应根据表6和表8进 行载荷组合
14
GB/37334一2019 9.2.5验收衡准 连接上部结构的甲板及其下结构的单元的屈服和屈曲强度,应符合人级船级社的要求
也可基于 第6章给出的设计原则进行评估
9.3疲劳评估 上部支撑结构的疲劳寿命,应根据第10章中疲劳强度评估的原则和要求进行验证
10疲劳强度评估 0.1通则 0.1.1评估应考虑所有导致疲劳损伤的重要载荷
10.1.2评估疲劳寿命时应考虑由装配不完整性引起的超出S-N曲线图的应力集中系数
0.1.3疲劳强度评估应选用与之匹配的s-N曲线进行
10.2原理和方法论 10.2.1评估原理 10.2.1.1迁移和作业工况中的累积疲劳损伤应根据船体作业特征进行计算
计算疲劳寿命时应考虑 整体和局部结构响应的综合影响 0.2.1.2抗疲劳强度一般以s-N曲线的方式给出
疲劳失效定义为疲劳裂纹穿透厚度
10.2.1.3若船舶遵守干坞检查要求,则新船要求的疲劳寿命不少于20年
设计疲劳系数(DFF)1.0适 用于所有人坞期间易于检查和修理的结构构件
对于不易检查的结构,则使用较高的设计疲劳系数 10.2.1.4根据给出的要求估计平均应力的影响
10.2.1.5应力基于总厚度(例如未扣除腐蚀裕量)
0.2.2疲劳强度方法 10.2.2.1疲劳分析应基于由相应焊接零件的疲劳试验确定的s-数据和线性损伤假设
若适用.疲 劳分析也可基于断裂力学
10.2.2.2计算累积损伤的分析方法见人级船级社规范
10.3结构零件和应力集中系数 0.3.1应验证船上的疲劳敏感零件具有足够的疲劳强度,并关注下列零部件 主甲板,包括甲板穿孔,底部结构和舷侧外板 -连接到框架肋骨和舱壁的船体纵向加强筋 满载吃水线以下的外板; 斜边舱折角和其他有关的中断 主甲板和底部结构的附件,基座,支撑等; 上部结构与船体的连接,包括钻井平台的基础 纵向构件上的开口和穿孔 框架肋骨
10.3.2局部零部件的应力集中系数根据人级要求进行确定
对于人级要求中未包括的或未经其他认 15
GB/T37334一2019 可文件验证的零部件,应根据人级规范中给出的步骤,用详细有限元分析确定其应力集中系数
0.4设计载荷和应力范围计算 0.4.1迁移中的累积损伤可基于全球散布图计算
0.4.2作业工况时应以现场具体的散布图为计算基础
10.4.3应考虑的典型局部载荷如下 涡激脱落; -外部海水压力: 液舱压力
0.4.4应考虑的典型整体载荷如下: 波浪弯矩和剪切力 -波浪弯矩引起的水平船体变形; 船体支撑结构强度差异引起的底座垂向变形; -波浪诱导加速度(惯性载荷 10.4.5按人级规范给出的步骤组合整体和局部载荷的影响 n 意外工况 1.1通则 考虑意外工况,设计的总目的是使船体的主要安全功能不被意外事件削弱
11.1.1 通过下列两种方 式防止意外损伤 -减少损伤概率; -减少损伤后果
11.1.2通过直接计算载荷施加到结构上的影响或间接设计可容忍意外事件的结构来完成抵抗意外载 荷的设计
11.2设计衡准 11.2.1一般规定 11.2.1.1根据第6章规定的载荷工况,应分两步校核结构的意外载荷 -结构对设计意外载荷的抵抗力[例如载荷工况c),见表3] 意外损伤后结构对环境载荷[例如载荷工况d,见表3]的剩余意外抵抗力
意外损伤后船体的设计应按1年回归周期的环境工况进行
典型意外载荷包括 坠落物体; 火灾; 爆炸
1.2.1.2意外载荷的通用值见人级船级社规范
1.2.1.3不同类型的意外载荷要求用不同的方法和分析去评估结构强度
若考虑屈服、屈曲和断裂引 起的力的重新分配,允许局部超过结构强度
1.2.1.4应承认意外载荷的频率和大小的固有的不确定性和确定意外载荷影响的方法的近似性质 因而在设计中,良好的工程判断力和实际估计非常重要
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GB/37334一2019 11.2.1.5若设计中使用非线性、动态有限元分析,应确保使用的模型能隐式显示所有局部失效模态(例 如应变率、局部屈曲、接头过载和接头断裂),否则应采用显式估算
1.2.2坠落物体 11.2.2.1 坠落物体的临界区域应根据潜在坠落物体的实际移动来确定,倒如起重机或其他相对于船体 本身结构做升降运行的质量
对于物体意外坠落区域,应评估冲击能量和冲击结果 11.2.2.2确定坠落物体的临界区域时假设最小坠落方向与垂直方向夹角在10°以内
1.2.3火灾 遭受火灾的结构在疏散前应具有足够的结构强度,并考虑下列火灾情形 -喷射火; 船体内部或船上起火; 海面上起火
若满足人级船级社规定的火灾防护要求,可省略火灾评估
1.2.4爆炸 11.2.4.1涉及一或多个下列主要设计原则 危险位置位于无限制敞开)位置并且安装足够的屏蔽机械装置(例如防爆墙); 危险区域位于部分限制位置并且利用设计产生相对较小过压; 危险区域位于封闭位置,安装压力减缓装置(例如防爆板),利用设计产生过压力
11.2.4.2若可行.爆炸作用导致的大板区域破裂处的结构设计应避免该作用的不确定性及破裂本身的 后果
1.2.43若相关,应评估防爆墙的结构支撑和爆炸作用向主结构构件的转移
也应考虑连接的有效性 和爆炸的可能后果,例如飞溅碎片
2焊缝和焊接 2.1通则 12.1.1焊缝和焊接的技术要求应至少符合人级船级社规范的要求
2.1.2若为达到设计疲劳寿命要求而改善焊缝例如打磨),则应使用全焊透焊,除非焊根处的疲劳寿 命已验证
2.1.3在设计载荷主要是静态或剪切力的区域,可以接受深熔焊接
若静态压缩应力占屈服应力 35%以上,则深熔焊可带有t/3的钝边
2.2焊缝尺寸 2.2.1双面连续角焊缝 双面连续角焊缝的尺寸根据人级船级社规范给出的原则确定
典型海上构件的焊接因数C见 表12. 17
GB/T37334一2019 表12焊接因数c 项目 跨距的60% 端部 局部屈曲加强筋 0.14 0.14 加强筋、肋骨、横梁或舷侧纵骨、甲板、油密或水密析材或舱壁板(尾尖舱处除外).上 0.16 0.26 部结构中次要加强筋 非水密析材的腹板(尾尖舱处除外 0.20 0.32 双层底的析材腹板和肋板、尾尖舱的加强筋和析材、加强板设计类型的上部结构的 0.26 0.43 主材系统、横向舱壁上的水平肋 底板和内底板上的水密中衔材,压载和液货舱壁的边界连接 纵向舱壁; 横向舱壁 0.52 角隅处的舱口围板和甲板横向舱口端部肘板、围板上部水平轮廓,强力甲板板舷侧 排水孔和甲板排水口、框架设计类型的上部结构的主析材系统 仅有压缩应力的角焊接 0,25 上面未提及的所有其他焊接 0,.43 2.2.2抵抗高拉伸应力的角焊和深熔焊 应根据人级船级社规范给出的原则,确定承受高拉伸应力的角焊和深熔焊
12.2.3全焊透焊 除人级船级社规范指定的连接采用全焊透焊外,全焊透焊也可用于以下连接 起重机底座与甲板板; 上部结构底座与主甲板; 外飘结构与船体结构; 钻井平台支撑结构与主甲板
2.2.4直接计算 12.2.4.1可基于弹性或塑性假设计算焊接处力的分布
2.2.4.2校核焊接强度时,不必包括残余应力和不参与载荷转移的应力
该原则尤其适用于平行于焊 缝轴的正应力
12.2.43焊接应具有适当的变形能力
可能形成塑性钦链的连接处,焊接的设计应至少能提供与最弱连接零件相同的设计强度
12.2.4.4 12.2.4.5可能发生较大变形时,在要求具有接合旋转变形能力的其他连接处,焊缝应有足够的强度以 避免在相邻母材总屈服之前断裂
注:若焊接设计强度不低于最弱连接零件设计强度的80%则认为满足需要
12.2.4.6若在长度上的每一点,焊接传递的单位长度合力不超过其设计强度,则认为角焊设计强度满 足要求
12.2.4.7若满足式(12)和式(13),则认为角焊具有足够强度
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GB/37334一2019 12 lai十3(1十r1 ] 13 of0 式中 垂直于焊喉的正应力,见图4,单位为牛顿每平方毫米(N/mm'); 3). 垂直于焊缝轴线的剪切应力在焊喉平面内),见图4,单位为牛顿每平方毫米(N/mm 平行于焊缝轴线的剪切应力(在焊喉平面内),见图4和表12,单位为牛倾每平方毫米(N/ mm'); -较弱连接零件的公称最小极限拉伸强度,单位为牛顿每平方毫米(N/mm=); 适当修正因数,见表13; 3 基本利用系数,见表3
n 焊喉截面 图4角焊应力分量 表13修正因数 最低极限拉伸强度 钢材等级 修正因数A
N/mm 0.83 400 H32 0.86 440 H36 490 0.89 51o H40 0.9 H420 53o 1.0 H46o 57o 1.0 注:钢材等级见GB/T712一2011
3腐蚀控制 13.1船体和船体结构构件 船体及其结构构件的腐蚀防护应符合人级船级社规范的要求
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GB/T37334一2019 3.2上部结构 13.2.1大气区的空舱和构件 3.2.1.1除液舱外,上部结构的钢材表面应使用能应对海祥大气腐蚀的涂层
13.2.1.2淡水舱应具有合适的涂层
饮用水舱的涂层应符合特殊要求
3.2.2液舱 液舱的腐蚀防护应符合人级船级社规范的要求
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GB/37334一2019 附 录 A 规范性附录 横截面类型 一般规定 A.1 A.1.1根据产生的塑性钞接不同,梁的横截面分为不同的类型,见表A.1
表A.1横截面类型 形成的塑性绞接具有塑性分析要求的旋转能力的横截面 能发展塑性弯矩强度,但旋转能力有限的横截面 钢构件的边层压缩纤维处的计算应力能到达其屈服强度， 但局部屈曲防止塑性弯矩强度发展的横截面 确定弯矩强度或抗压强度时,因局部屈曲的影响而留有外部裕量的横截面 注:弯矩与横截面旋转角之间的关系见图A.1
M 1类型 类型 M/M 类型 V类型 图A.1弯矩NM与塑性弯矩强度M,、横截面类型旋转角0之间的关系(M,是塑性弯矩强度 A.1.2横截面基于其每一种压缩元件比例的分类见表A.2
A.1.3压缩元件包括,在考虑的载荷组合下由于轴向力或弯矩影响,横截面全部压缩或部分压缩的所 有元件
A.1.4横截面上的不同压缩元件可分为不同类,例如腹板、折边
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GB/T37334一2019 表A.2压缩元件最大宽厚比 横截面部分 类型I 类型l 类型川 d/w38e d/t.<42e d/t33e d//<83e d/.124e d/t72e 当a>0.5 当a>0.5 当W 456e 396e 126e d/！ 3a d/1.s 13a 当as0.5 当a<0.5 当V一1 36e d/ d/t.s62e(1一) d=h一3/
卷制:c/t<1le 卷制:c/<10e/a 卷制:c/<15e 焊接:;c/t9e/a 焊接:c/t<10e 焊接:c/t<14e 顶端压缩: 顶端压缩: 顶端压缩: 卷制:c/t<1le/a 卷制;c/i<23eC" 卷制:c/<10e/a 媒接;c/t<10e/a 焊接:c/ti9e/a 焊接;c/l21eC 顶端拉伸 顶端拉伸 顶端拉伸 1lg 卷制:c/Ai 卷制c/Ai<23eC l0e a 卷制:c/ aya 焊接;c//i<2levC 10e 焊接:c/ti 9e 焊接c/ts ava ava 22
GB/37334一2019 表A.2(续》 横截面部分 类型I 类型 类型川 d/t,50e d/t,<70e d/,90e" 负压
在表A.3中定义
有效矩形中空截面(RHs),h是剖面高度
C 是屈曲系数
适用于轴向和弯曲压力,不适用于外部压力 A.1.5选择对压缩元件最有利或比较有利的横截面类型
A.2塑性分析的横截面要求 A.2.1在塑性较接位置,包括塑性较接构件的横截面,在载荷平面内应轴对称
A.2.2在塑性钞接位置,包括塑性钞接构件的横截面,应具有不小于塑性较接位置要求的旋转能力
A.3弹性整体分析的横截面要求 A.3.1弹性整体分析时,横截面分级的目的是识别被局部屈曲强度限制的横截面强度的范围
若横截面上所有压缩元件都是类型皿,它的强度可基于横截面上的弹性应力分布且限于边层纤 A.3.2 维处的屈服强度之内
表A.3相对应变系数 钢材等级" A H32 0.86 H36 0.81 H40 0.78 H420 0.75 H460 0.72 H500 0.69 H550 0.65 H620 0,62 H690 0.58 对于易焊钢,要求指定的最小屈服应力随着材料厚度增加可减小， 35 其中,是屈服强度
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钻井船及油井服务设施结构设计方法GB/T37334-2019详解
钻井船及油井服务设施结构设计方法GB/T37334-2019是我国油气行业针对钻井船和油井服务设施结构设计提出的规范性技术标准。该标准从安全、可靠、节能、环保等多个方面进行了要求，为我国油气行业的科学发展提供了强有力的技术支撑。
在本标准中，主要对以下内容进行了规定：
1. 通用要求
对于钻井船及油井服务设施结构设计的基本概念、适用范围、通用要求等方面进行了规定。
2. 设计原则
对于设计的思路和方法进行了详细的说明，包括安全、可靠、节能、环保等方面的原则要求。
3. 结构设计
主要对于钻井船及油井服务设施结构设计的各个方面进行了详细的规定，包括结构材料、结构形式、结构参数等方面的内容。
4. 设计计算
对于钻井船及油井服务设施结构设计的力学计算、应力分析等方面进行了详细的规定，以确保结构的安全性和可靠性。
5. 设计图样
对于钻井船及油井服务设施结构设计的图样和标注等方面进行了详细的规定，以确保设计结果的准确性和可读性。
总的来说，钻井船及油井服务设施结构设计方法GB/T37334-2019的发布，是我国油气行业向高端制造业迈进的重要一步。该标准的实施，将会促进我国油气设备制造技术水平的提升，推进我国油气行业的可持续发展，具有重要的意义。
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