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海洋工程系泊用钢丝绳国家标准的研制

发布时间:2020-04-09 11:06 文章来源:未知 文章编辑:admin 点击数:

1标准制订的背景及必要性 现在最易开发和使用的陆上资源(包括能源)成本越未越高且面临枯竭,而海上有比陆上更丰富的资源(包括能源)且开发如火如茶]。在海洋油气开采中需要


1标准制订的背景及必要性
现在最易开发和使用的陆上资源(包括能源)成本越未越高且面临枯竭,而海上有比陆上更丰富的资源(包括能源)且开发如火如茶]。在海洋油气开采中需要使用高技术含量的钢丝绳作为系泊系统用钢丝绳,随着全球海洋石油、天然气开采量的增加,海上资源开发必备的海洋工程装备的研发将如日中天,海洋工程中系泊用钢丝绳需求量也在逐渐增加。
系泊系统对钢丝绳的要求非常高,系泊用钢丝绳所要求的高可靠性直接影响油气开采作业的成败及成本的高低。系泊用钢丝绳产品由于制造要求较高,基本被国外钢丝绳生产企业所垄断,我国钢丝绳生产企业由于受到种种因素限制,如缺乏大规格单股钢丝绳拾制设备,缺乏大型的拉力试验设备,缺乏大型钢丝绳厚涂塑设备,高强度大规格制绳钢丝的生产难题,大规格钢丝绳运输难度大等,使得国内能生产这种高技术含量钢丝绳的企业家家无几,但这一现状已经引起了国内一些钢丝绳生产企业的高度关注,并出现了一些相关的科研成果和科技论文口-句。
在我国钢丝绳标准体系中,有基础标准,也有专用标准。但是,针对海洋工程技术领域运用的系泊用钢丝绳,却无相关的标准可实行。海洋工程系泊用钢丝绳标准是海工领域一项产品标准,目前可参考的资料只有DNV规范。随着技术进步,国内钢丝绳产品质量及装备技术也在不断提升,能生产海洋工程系泊用钢丝绳的企业日渐增多,钢丝绳制造企业也越来越多地将关注焦点放在该领域。但是,由于没有相应的国家或行业标准,给生产企业和采购方均带来了很多不便,因此,制订海洋工程系泊用钢丝绳国家标准非常必要。制订该标准,可以使中国国家标准体系更加完善,对国内金属制品企业技术进步和提高产品质量起到促进作用。

2标准起草工作概述
2.1任务来源
根据国家标准化管理委员会国标委综合2012]50号文《关于下达2012年第一批国家标准制修订计划的通知》,以中国船舶工业综合技术经济研究院、贵州钢绳股份有限企业、上海外高桥造船有限企业和治金工业信息标准研究院为主要起草单位,组成标准编写组,负责制订海洋工程系泊用钢丝绳国家标准。该标准为推荐性国家标准,项目编号:
20120789-T-605。
2.2主要工作过程
编写组以挪威船级社规范DNV-0S-E304近海系泊用钢丝绳2013年10月版作为主要参考资料,于2015年8月完成了海洋工程系泊用钢丝绳征求意见稿,并在钢丝绳主要生产企业、用户企业中广泛征求意见。截止2015年11月10日,共收到巨力索具股份有限企业、江苏狼山钢绳股份有限企业、南通中远船务工程有限企业等4家39条反馈意见。
2015年11月11日,编写组在北京召开了标准研讨会,对标准的技术指标进行了进一步讨论,对反馈意见进行仔细研究和认真处理,对征求意见稿进行修改,形成标准送审稿和《意见汇总处理表》。2015年12月9日,由治金工业信息标准研究院主持,在江苏江阴市召开了标准审定会,钢丝绳技术领域的生产、使用、检测等14家企业和单位20余名代表参会。会上,贵州钢绳股份有限企业代表标准编制组先容了标准的起草情况,与会代表对标准的送审稿逐条逐句进行认真仔细讨论,提出修改意见,并达成了共识,标准达到国际先进水平。审定会后,标准编制组对标准进行了进一步修改与校对,形成了标准报批稿。
2.3制定标准的原则
本标准草案主要以GB/T20067粗直径钢丝绳标准圆体系为基础,结合DNV-OS-E304规范以及近年来市场使用钢丝绳情况进行制订。标准按GB/T1.1-2009标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写规则回进行起草。

3主要技术内容说明
3.1标准名称及适用范围
按照我国钢丝绳标准命名惯例,本标准的名称定为海洋工程系泊用钢丝绳,英文名称Offshore mooring steel wire ropes。本标准适用于海洋工程移动系泊和长期系泊。
3.2钢丝绳公称直径及直径系列
钢丝绳的公称直径及直径系列依据市场调研,结合海工使用情况得出。6股钢丝绳公称直径确定为52~128mm,单股钢丝绳公称直径确定为64~160mm,全密封钢丝绳公称直径确定为64~140
mm。直径系列间隔为4mm。
3.3钢丝绳术语和定义
移动系泊和长期系治在海洋工程系治用钢丝绳中是2个基本而且非常重要的术语,这2种系泊方式在对钢丝绳的使用、制造、验收、技术要求上有一定的差异,因此在标准中给出了移动系泊和长期系泊2个术语及定义,其余参考GB/T8706钢丝绳一术语、标记和分类。
3.4钢丝绳分类和标记
钢丝绳分类是根据移动系泊、长期系泊以及市场对钢丝绳结构的需求,按GB/T8706钢丝绳一术语、标记和分类中的原则进行分类。分别列出6股钢丝绳、单股钢丝绳、全密封钢丝绳等3个典型美别分类。单股钢丝绳、全密封钢丝绳在GB/T20067粗直径钢丝绳中未涉及,主要参考DNV-0S-E304标准增加了单股钢丝绳、全密封钢丝绳。2015年11月11日召开的标准研讨会决定本标准不含半密封钢丝绳和8股钢丝绳,主要考虑到半密封钢丝绳实际是单股钢丝绳最外层包一层日形和圈形数量相同且交替的异型钢丝,目前世界上使用该结构较少。而对于8股钢丝绳,因为该结构钢丝绳相对6股钢丝绳结构不稳定,原则上应使用6股钢丝绳。但标准增加了备注“其他类型结构(如8股钢丝绳、压实股钢丝绳等)经供需双方协议也可以采用”,从而增加了标准的灵活性。钢丝绳的标记按GB/T8706钢丝绳一术语、标记和分类规定实行。
3.5钢丝绳材料
3.5.1制绳用钢丝
标准规定制绳前用圆钢丝(包括中心钢丝、填充钢丝、绝芯钢丝)的技术要求应符合YB/T5343中机械性能要求,圆钢丝缓层参照ASTMA586A级,异型钢丝参照EN10264-3。
钢丝绳中钢丝的缓层最小重量未采用YB/T5343标准,国为海洋工程系泊用钢丝绳对防腐性能要求较高,故6股钢丝绳、单股钢丝绳绒层重量参考采用ASTMA586A级,全密封钢丝绳中Z形钢丝参考EN10264-3标准中的静态使用AB级镀层。
3.5.2绳芯
6股钢丝绳绳芯只有钢芯一种。由独立的钢丝绳(IWRC)组成的芯。单股钢丝绳和全密封钢丝绳用钢丝股芯(WSC)。
3.5.3钢丝绳润汾脂
海洋工程系泊用钢丝绳润滑脂应具有良好的润滑和防腐性能,因此未直接采用现行钢丝绳用润滑脂标准NB/SH/T0387,而是根据目前市场上高性能钢丝绳对润滑脂的要求,提出了润滑脂的技术指标:
滴点应不低于85℃、运动黏度不低于100mm2/s
(100℃)、锥入度不低于130(1/10mm)、黏附率不低于95%,其他有关技术要求和试验方法应符合NB/SH/T0387的规定或用户要求。
3.6技术要求
3.6.1钢丝绳结构
系治用钢丝绳有单股钢丝绳、6股钢丝绳和多股钢丝绳等,但多股钢丝绳应用不多回,而且近年来全密封钢丝绳也获得了一定的发展和应用。在DNV-OS-E304规范中,只给出6股钢丝绳。本标准主要列出单股钢丝绳、6股钢丝绳和全密封钢丝绳,但指出8股钢丝绳原则上只要能够提供使用经验的情况下也可以采用。在买方只规定钢丝绳类别的情况下,钢丝绳具体结构应由制造商根据要求确定。通常买方应规定钢丝绳的结构或类别。
本标准中,附录B的表B.1至表B.7中6股钢丝绳列出16种典型结构,单股钢丝绳列出了1×
127、1×169、1×217、1×271、l×331、1×397~1×
547共计6类,密封钢丝绳列出了三层、四层、五层全密封钢丝绳和六层及以上全密封钢丝的钢丝绳2大类别。
3.6.2钢丝绳级别
钢丝绳级别应符合附录B中表B.1至表B.7。经买方与制造商协商也可以提供满足要求的其他级别钢丝绳。考虑到全密封钢丝绳的特殊性,同时参考了EN12385-10标准,绳级别按100MPa间隔划分,6般钢丝绳、单股钢丝绳按国际惯例200MPa间隔划分。
3.6.3钢丝接头
钢丝焊接是系泊用钢丝绳最重要的要求,参考DNV-OS-E304规范,作出钢丝绳中钢丝焊接要求:钢丝绳中钢丝需要接头时,应采用电焊对接。焊接头之间最小距离不应小于10倍的钢丝绳拾距。
3.6.4直径允许偏差及不圆度2015年12月9日审定会各位与会专家讨论决定,钢丝绳按照直径100mm分为2段,小于100mm的6股钢丝绳实测直径允许偏差和不圆度参照GB/
T20067粗直径钢丝绳标准,不小于100mm的6股钢丝绳直径允许偏差下限扩大到一2%,以便灵活调整钢丝绳重量。小于100mm的单股钢丝绳和全密封钢丝绳参考EN12385-10标准,不小于100mm的单股钢丝绳和全密封钢丝绳直径允许偏差下限扩大到-1%。
3.6.5钢丝绳长度允许偏差及参考重量钢丝绳长度允许偏差与GB/T20067规定相同。6股钢丝绳参考重量按GB/T20067,单股钢丝绳和全密封钢丝绳参考EN12385-10。
3.6.6钢丝绳最小破断拉力系数、公称金属横截面系数、参考重量系数
6股钢丝绳的最小破断拉力系数和参考重量系数与GB/T20067一致。单股钢丝绳主要参考EN
12385-10,在EN12385-10的基础上,参考重量系数增加3%,公称金属横截面系数降低1%,最小破断拉力系数降低3%。全密封钢丝绳主要参考EN
12385-10和YB/T5295钢丝绳标准,但对各指标进行了适当调整。参考重量系数参考EN12385-
10,公称金属横截面系数和最小破断拉力系数主要是根据贵州钢绳在粗直径全密封钢丝绳方面的生产经验和技术参数而制定。因海洋工程系治用密封钢丝绳的用途与YB/T5295不一致,YB/T5295主要用于索道和矿井等用途,该标准中给出钢丝绳破断拉力总和,并不能全面体现纲丝绳的整绳破断拉力指标,故本标准未直接引用YB/T5295。
3.6.7钢丝绳永久伸长率
参考DNV-OS-E304规范,明确规定长期系泊用钢丝经首次生产时应进行永久伸长率测定,6股钢丝绳永久伸长率应小于0.8%,单股钢丝绳和全密封钢丝绳永久伸长率应小于0.4%。这与其他钢丝绳不同。同时明确钢丝绳永久伸长率按弹性模量的测定方法测定,载荷应达到最小破断拉力的10%~30%,循环加载荷至完全稳定状态后测定。
3.6.8拆股钢丝的要求
3.6.8.1取样数量
参照EN12385-1的B.2.2条款,拆股试验的钢丝取样数量为在6股钢丝绳任取一股钢丝,单股钢丝绳和全密封钢丝绳取样数量是每层钢丝数的25%。
3.6.8.2实测抗拉强度
拆股圆钢丝实测抗拉强度允许值比公称抗拉强度值降低50N/mm²。
3.6.8.3钢丝扭转次数
扭转试验应按GB/T239.1规定实行。圆钢丝担转次数参照YB/T5343,比YB/T5343中的数值降低15%,乙形钢丝参照YB/T5295中的数值。
3.6.8.4钢丝镀层
镀层试验应按GB/T1839规定实行,原镀锌层质量改为镀层重量,包含锌铝合金镀层。镀层重量参照ASTMA586A级镜层厚度。
3.7钢丝绳检验
3.7.1钢丝绳直径测量
纲丝绳直径测量参考EN12385-1标准,增加对测量工具的要求:对直径不大于100mm的钢丝绳,测量仪器的最小分度值应不大于±0.05mm。对直径大于100mm的钢丝绳,测量仪器的最小分度值应不大于±0.1mm。
3.7.2破断拉力的测定
钢丝绳破断对检测设备损伤较大,没有必要一定要将钢丝绳拉断,参照EN12385-1作出规定,当实测破断拉力己达到或超过钢丝绳最小破断拉力值而钢丝绳未破断的情况下试验可以结来,并确定该钢丝绳满足标准要求的破断拉力。同时,考虑到钢丝绳在进行破断拉力试验过程中,制样、捆扎、浇铸、央具等因素都有可能影响破断拉力测定结果,因此规定,当实测破断拉力未达到钢丝绳最小破断拉力值时,允许进行3次附加试验,且其中至少一次应达到或超过规定的最小破断拉力值,可以确定该钢丝绳满足标准要求的破断拉力。
3.8选型引导
该条款作为资料性附录放置于标准中的附录D。该条款明确长期系泊通常使用单捡钢丝绳,移动系治通常使用6股钢丝绳。参考DNV-OS-
E304,钢丝绳结构和抗腐蚀程度的选择必须考虑设计寿命、弯曲强度、使用环境。因为长期系泊要求钢丝绳具有最大化的金属截面积,可提供高的抗拉强度直径比,在高轴向刚度和拉力情况下扭矩平衡等。单股钢丝绳和全密封钢丝绳这2种结构的钢丝绳具有较大的金属截面积和较高的抗腐蚀性能。因其结构关系,海水进入钢丝绝中心的难度比普通钢丝绳要困难得多,更适合涂塑来提高抗腐蚀性能。在上述2种结构的钢丝绳中,全密封钢丝绳具有封闭的面接触设计(如乙形钢丝),具有接近圈柱形的表面,比单股钢丝绳具有更高的抗磨损性能,但由于异型钢丝的层数在操作和安装时需要特别小心,因为全密封钢丝绳比其他结构需要更大的弯曲半径。移动系泊要求较为灵活,考虑到各种因素,移动系泊通常选择6股钢丝绳。

4结语
GB/T33364-2016海洋工程系泊用钢丝绳标准2017年9月1日开始实施,标准的实施将引领我国钢丝绳企业在海洋系治用钢丝绳技术领域的发展方向,对提高海洋工程系泊用钢丝经产品质量水平将会起着极大的推动和促进作用,从而使我国在该领域的技术水平尽快与国际接轨,使国内企业和客户受益。
 


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