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      海洋工程系泊用鋼絲繩國家標準的研制

      發布時間:2020-04-09 11:06 文章來源:未知 文章作者:admin 點擊數:

      1標準制訂的背景及必要性 現在最易開發和使用的陸上資源(包括能源)成本越未越高且面臨枯竭,而海上有比陸上更豐富的資源(包括能源)且開發如火如茶]。在海洋油氣開采中需要


      1標準制訂的背景及必要性
      現在最易開發和使用的陸上資源(包括能源)成本越未越高且面臨枯竭,而海上有比陸上更豐富的資源(包括能源)且開發如火如茶]。在海洋油氣開采中需要使用高技術含量的鋼絲繩作為系泊系統用鋼絲繩,隨著全球海洋石油、天然氣開采量的增加,海上資源開發必備的海洋工程裝備的研發將如日中天,海洋工程中系泊用鋼絲繩需求量也在逐漸增加。
      系泊系統對鋼絲繩的要求非常高,系泊用鋼絲繩所要求的高可靠性直接影響油氣開采作業的成敗及成本的高低。系泊用鋼絲繩產品由于制造要求較高,基本被國外鋼絲繩生產企業所壟斷,我國鋼絲繩生產企業由于受到種種因素限制,如缺乏大規格單股鋼絲繩拾制設備,缺乏大型的拉力試驗設備,缺乏大型鋼絲繩厚涂塑設備,高強度大規格制繩鋼絲的生產難題,大規格鋼絲繩運輸難度大等,使得國內能生產這種高技術含量鋼絲繩的企業家家無幾,但這一現狀已經引起了國內一些鋼絲繩生產企業的高度關注,并出現了一些相關的科研成果和科技論文口-句。
      在我國鋼絲繩標準體系中,有基礎標準,也有專用標準。但是,針對海洋工程技術領域運用的系泊用鋼絲繩,卻無相關的標準可執行。海洋工程系泊用鋼絲繩標準是海工領域一項產品標準,目前可參考的資料只有DNV規范。隨著技術進步,國內鋼絲繩產品質量及裝備技術也在不斷提升,能生產海洋工程系泊用鋼絲繩的企業日漸增多,鋼絲繩制造企業也越來越多地將關注焦點放在該領域。但是,由于沒有相應的國家或行業標準,給生產企業和采購方均帶來了很多不便,因此,制訂海洋工程系泊用鋼絲繩國家標準非常必要。制訂該標準,可以使中國國家標準體系更加完善,對國內金屬制品企業技術進步和提高產品質量起到促進作用。

      2標準起草工作概況
      2.1任務來源
      根據國家標準化管理委員會國標委綜合2012]50號文《關于下達2012年第一批國家標準制修訂計劃的通知》,以中國船舶工業綜合技術經濟研究院、貴州鋼繩股份有限公司、上海外高橋造船有限公司和治金工業信息標準研究院為主要起草單位,組成標準編寫組,負責制訂海洋工程系泊用鋼絲繩國家標準。該標準為推薦性國家標準,項目編號:
      20120789-T-605。
      2.2主要工作過程
      編寫組以挪威船級社規范DNV-0S-E304近海系泊用鋼絲繩2013年10月版作為主要參考資料,于2015年8月完成了海洋工程系泊用鋼絲繩征求意見稿,并在鋼絲繩主要生產企業、用戶企業中廣泛征求意見。截止2015年11月10日,共收到巨力索具股份有限公司、江蘇狼山鋼繩股份有限公司、南通中遠船務工程有限公司等4家39條反饋意見。
      2015年11月11日,編寫組在北京召開了標準研討會,對標準的技術指標進行了進一步討論,對反饋意見進行仔細研究和認真處理,對征求意見稿進行修改,形成標準送審稿和《意見匯總處理表》。2015年12月9日,由治金工業信息標準研究院主持,在江蘇江陰市召開了標準審定會,鋼絲繩技術領域的生產、使用、檢測等14家企業和單位20余名代表參會。會上,貴州鋼繩股份有限公司代表標準編制組介紹了標準的起草情況,與會代表對標準的送審稿逐條逐句進行認真仔細討論,提出修改意見,并達成了共識,標準達到國際先進水平。審定會后,標準編制組對標準進行了進一步修改與校對,形成了標準報批稿。
      2.3制定標準的原則
      本標準草案主要以GB/T20067粗直徑鋼絲繩標準圓體系為基礎,結合DNV-OS-E304規范以及近年來市場使用鋼絲繩情況進行制訂。標準按GB/T1.1-2009標準化工作導則第1部分:標準的結構和編寫規則回進行起草。

      3主要技術內容說明
      3.1標準名稱及適用范圍
      按照我國鋼絲繩標準命名慣例,本標準的名稱定為海洋工程系泊用鋼絲繩,英文名稱Offshore mooring steel wire ropes。本標準適用于海洋工程移動系泊和長期系泊。
      3.2鋼絲繩公稱直徑及直徑系列
      鋼絲繩的公稱直徑及直徑系列依據市場調研,結合海工使用情況得出。6股鋼絲繩公稱直徑確定為52~128mm,單股鋼絲繩公稱直徑確定為64~160mm,全密封鋼絲繩公稱直徑確定為64~140
      mm。直徑系列間隔為4mm。
      3.3鋼絲繩術語和定義
      移動系泊和長期系治在海洋工程系治用鋼絲繩中是2個基本而且非常重要的術語,這2種系泊方式在對鋼絲繩的使用、制造、驗收、技術要求上有一定的差異,因此在標準中給出了移動系泊和長期系泊2個術語及定義,其余參考GB/T8706鋼絲繩一術語、標記和分類。
      3.4鋼絲繩分類和標記
      鋼絲繩分類是根據移動系泊、長期系泊以及市場對鋼絲繩結構的需求,按GB/T8706鋼絲繩一術語、標記和分類中的原則進行分類。分別列出6股鋼絲繩、單股鋼絲繩、全密封鋼絲繩等3個典型美別分類。單股鋼絲繩、全密封鋼絲繩在GB/T20067粗直徑鋼絲繩中未涉及,主要參考DNV-0S-E304標準增加了單股鋼絲繩、全密封鋼絲繩。2015年11月11日召開的標準研討會決定本標準不含半密封鋼絲繩和8股鋼絲繩,主要考慮到半密封鋼絲繩實際是單股鋼絲繩最外層包一層日形和圈形數量相同且交替的異型鋼絲,目前世界上使用該結構較少。而對于8股鋼絲繩,因為該結構鋼絲繩相對6股鋼絲繩結構不穩定,原則上應使用6股鋼絲繩。但標準增加了備注“其他類型結構(如8股鋼絲繩、壓實股鋼絲繩等)經供需雙方協議也可以采用”,從而增加了標準的靈活性。鋼絲繩的標記按GB/T8706鋼絲繩一術語、標記和分類規定執行。
      3.5鋼絲繩材料
      3.5.1制繩用鋼絲
      標準規定制繩前用圓鋼絲(包括中心鋼絲、填充鋼絲、絕芯鋼絲)的技術要求應符合YB/T5343中機械性能要求,圓鋼絲緩層參照ASTMA586A級,異型鋼絲參照EN10264-3。
      鋼絲繩中鋼絲的緩層最小重量未采用YB/T5343標準,國為海洋工程系泊用鋼絲繩對防腐性能要求較高,故6股鋼絲繩、單股鋼絲繩絨層重量參考采用ASTMA586A級,全密封鋼絲繩中Z形鋼絲參考EN10264-3標準中的靜態使用AB級鍍層。
      3.5.2繩芯
      6股鋼絲繩繩芯只有鋼芯一種。由獨立的鋼絲繩(IWRC)組成的芯。單股鋼絲繩和全密封鋼絲繩用鋼絲股芯(WSC)。
      3.5.3鋼絲繩潤汾脂
      海洋工程系泊用鋼絲繩潤滑脂應具有良好的潤滑和防腐性能,因此未直接采用現行鋼絲繩用潤滑脂標準NB/SH/T0387,而是根據目前市場上高性能鋼絲繩對潤滑脂的要求,提出了潤滑脂的技術指標:
      滴點應不低于85℃、運動黏度不低于100mm2/s
      (100℃)、錐入度不低于130(1/10mm)、黏附率不低于95%,其他有關技術要求和試驗方法應符合NB/SH/T0387的規定或用戶要求。
      3.6技術要求
      3.6.1鋼絲繩結構
      系治用鋼絲繩有單股鋼絲繩、6股鋼絲繩和多股鋼絲繩等,但多股鋼絲繩應用不多回,而且近年來全密封鋼絲繩也獲得了一定的發展和應用。在DNV-OS-E304規范中,只給出6股鋼絲繩。本標準主要列出單股鋼絲繩、6股鋼絲繩和全密封鋼絲繩,但指出8股鋼絲繩原則上只要能夠提供使用經驗的情況下也可以采用。在買方只規定鋼絲繩類別的情況下,鋼絲繩具體結構應由制造商根據要求確定。通常買方應規定鋼絲繩的結構或類別。
      本標準中,附錄B的表B.1至表B.7中6股鋼絲繩列出16種典型結構,單股鋼絲繩列出了1×
      127、1×169、1×217、1×271、l×331、1×397~1×
      547共計6類,密封鋼絲繩列出了三層、四層、五層全密封鋼絲繩和六層及以上全密封鋼絲的鋼絲繩2大類別。
      3.6.2鋼絲繩級別
      鋼絲繩級別應符合附錄B中表B.1至表B.7。經買方與制造商協商也可以提供滿足要求的其他級別鋼絲繩??紤]到全密封鋼絲繩的特殊性,同時參考了EN12385-10標準,繩級別按100MPa間隔劃分,6般鋼絲繩、單股鋼絲繩按國際慣例200MPa間隔劃分。
      3.6.3鋼絲接頭
      鋼絲焊接是系泊用鋼絲繩最重要的要求,參考DNV-OS-E304規范,作出鋼絲繩中鋼絲焊接要求:鋼絲繩中鋼絲需要接頭時,應采用電焊對接。焊接頭之間最小距離不應小于10倍的鋼絲繩拾距。
      3.6.4直徑允許偏差及不圓度2015年12月9日審定會各位與會專家討論決定,鋼絲繩按照直徑100mm分為2段,小于100mm的6股鋼絲繩實測直徑允許偏差和不圓度參照GB/
      T20067粗直徑鋼絲繩標準,不小于100mm的6股鋼絲繩直徑允許偏差下限擴大到一2%,以便靈活調整鋼絲繩重量。小于100mm的單股鋼絲繩和全密封鋼絲繩參考EN12385-10標準,不小于100mm的單股鋼絲繩和全密封鋼絲繩直徑允許偏差下限擴大到-1%。
      3.6.5鋼絲繩長度允許偏差及參考重量鋼絲繩長度允許偏差與GB/T20067規定相同。6股鋼絲繩參考重量按GB/T20067,單股鋼絲繩和全密封鋼絲繩參考EN12385-10。
      3.6.6鋼絲繩最小破斷拉力系數、公稱金屬橫截面系數、參考重量系數
      6股鋼絲繩的最小破斷拉力系數和參考重量系數與GB/T20067一致。單股鋼絲繩主要參考EN
      12385-10,在EN12385-10的基礎上,參考重量系數增加3%,公稱金屬橫截面系數降低1%,最小破斷拉力系數降低3%。全密封鋼絲繩主要參考EN
      12385-10和YB/T5295鋼絲繩標準,但對各指標進行了適當調整。參考重量系數參考EN12385-
      10,公稱金屬橫截面系數和最小破斷拉力系數主要是根據貴州鋼繩在粗直徑全密封鋼絲繩方面的生產經驗和技術參數而制定。因海洋工程系治用密封鋼絲繩的用途與YB/T5295不一致,YB/T5295主要用于索道和礦井等用途,該標準中給出鋼絲繩破斷拉力總和,并不能全面體現綱絲繩的整繩破斷拉力指標,故本標準未直接引用YB/T5295。
      3.6.7鋼絲繩永久伸長率
      參考DNV-OS-E304規范,明確規定長期系泊用鋼絲經首次生產時應進行永久伸長率測定,6股鋼絲繩永久伸長率應小于0.8%,單股鋼絲繩和全密封鋼絲繩永久伸長率應小于0.4%。這與其他鋼絲繩不同。同時明確鋼絲繩永久伸長率按彈性模量的測定方法測定,載荷應達到最小破斷拉力的10%~30%,循環加載荷至完全穩定狀態后測定。
      3.6.8拆股鋼絲的要求
      3.6.8.1取樣數量
      參照EN12385-1的B.2.2條款,拆股試驗的鋼絲取樣數量為在6股鋼絲繩任取一股鋼絲,單股鋼絲繩和全密封鋼絲繩取樣數量是每層鋼絲數的25%。
      3.6.8.2實測抗拉強度
      拆股圓鋼絲實測抗拉強度允許值比公稱抗拉強度值降低50N/mm²。
      3.6.8.3鋼絲扭轉次數
      扭轉試驗應按GB/T239.1規定執行。圓鋼絲擔轉次數參照YB/T5343,比YB/T5343中的數值降低15%,乙形鋼絲參照YB/T5295中的數值。
      3.6.8.4鋼絲鍍層
      鍍層試驗應按GB/T1839規定執行,原鍍鋅層質量改為鍍層重量,包含鋅鋁合金鍍層。鍍層重量參照ASTMA586A級鏡層厚度。
      3.7鋼絲繩檢驗
      3.7.1鋼絲繩直徑測量
      綱絲繩直徑測量參考EN12385-1標準,增加對測量工具的要求:對直徑不大于100mm的鋼絲繩,測量儀器的最小分度值應不大于±0.05mm。對直徑大于100mm的鋼絲繩,測量儀器的最小分度值應不大于±0.1mm。
      3.7.2破斷拉力的測定
      鋼絲繩破斷對檢測設備損傷較大,沒有必要一定要將鋼絲繩拉斷,參照EN12385-1作出規定,當實測破斷拉力己達到或超過鋼絲繩最小破斷拉力值而鋼絲繩未破斷的情況下試驗可以結來,并確定該鋼絲繩滿足標準要求的破斷拉力。同時,考慮到鋼絲繩在進行破斷拉力試驗過程中,制樣、捆扎、澆鑄、央具等因素都有可能影響破斷拉力測定結果,因此規定,當實測破斷拉力未達到鋼絲繩最小破斷拉力值時,允許進行3次附加試驗,且其中至少一次應達到或超過規定的最小破斷拉力值,可以確定該鋼絲繩滿足標準要求的破斷拉力。
      3.8選型指導
      該條款作為資料性附錄放置于標準中的附錄D。該條款明確長期系泊通常使用單撿鋼絲繩,移動系治通常使用6股鋼絲繩。參考DNV-OS-
      E304,鋼絲繩結構和抗腐蝕程度的選擇必須考慮設計壽命、彎曲強度、使用環境。因為長期系泊要求鋼絲繩具有最大化的金屬截面積,可提供高的抗拉強度直徑比,在高軸向剛度和拉力情況下扭矩平衡等。單股鋼絲繩和全密封鋼絲繩這2種結構的鋼絲繩具有較大的金屬截面積和較高的抗腐蝕性能。因其結構關系,海水進入鋼絲絕中心的難度比普通鋼絲繩要困難得多,更適合涂塑來提高抗腐蝕性能。在上述2種結構的鋼絲繩中,全密封鋼絲繩具有封閉的面接觸設計(如乙形鋼絲),具有接近圈柱形的表面,比單股鋼絲繩具有更高的抗磨損性能,但由于異型鋼絲的層數在操作和安裝時需要特別小心,因為全密封鋼絲繩比其他結構需要更大的彎曲半徑。移動系泊要求較為靈活,考慮到各種因素,移動系泊通常選擇6股鋼絲繩。

      4結語
      GB/T33364-2016海洋工程系泊用鋼絲繩標準2017年9月1日開始實施,標準的實施將引領我國鋼絲繩企業在海洋系治用鋼絲繩技術領域的發展方向,對提高海洋工程系泊用鋼絲經產品質量水平將會起著極大的推動和促進作用,從而使我國在該領域的技術水平盡快與國際接軌,使國內企業和客戶受益。
       


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