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海洋工程系泊用鋼絲繩國家標(biāo)準(zhǔn)的研制

發(fā)布時間：2020-04-09 11:06　文章來源：未知　文章作者：admin　點擊數(shù)：

1標(biāo)準(zhǔn)制訂的背景及必要性 現(xiàn)在最易開發(fā)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(fā)如火如茶]。在海洋油氣開采中需要


1標(biāo)準(zhǔn)制訂的背景及必要性
現(xiàn)在最易開發(fā)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(fā)如火如茶]。在海洋油氣開采中需要使用高技術(shù)含量的鋼絲繩作為系泊系統(tǒng)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(fā)必備的海洋工程裝備的研發(fā)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(tǒng)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(yè)的成敗及成本的高低。系泊用鋼絲繩產(chǎn)品由于制造要求較高，基本被國外鋼絲繩生產(chǎn)企業(yè)所壟斷，我國鋼絲繩生產(chǎn)企業(yè)由于受到種種因素限制，如缺乏大規(guī)格單股鋼絲繩拾制設(shè)備，缺乏大型的拉力試驗設(shè)備，缺乏大型鋼絲繩厚涂塑設(shè)備，高強度大規(guī)格制繩鋼絲的生產(chǎn)難題，大規(guī)格鋼絲繩運輸難度大等，使得國內(nèi)能生產(chǎn)這種高技術(shù)含量鋼絲繩的企業(yè)家家無幾，但這一現(xiàn)狀已經(jīng)引起了國內(nèi)一些鋼絲繩生產(chǎn)企業(yè)的高度關(guān)注，并出現(xiàn)了一些相關(guān)的科研成果和科技論文口-句。
在我國鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)體系中，有基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，也有專用標(biāo)準(zhǔn)。但是，針對海洋工程技術(shù)領(lǐng)域運用的系泊用鋼絲繩，卻無相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)行。海洋工程系泊用鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)是海工領(lǐng)域一項產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，目前可參考的資料只有DNV規(guī)范。隨著技術(shù)進(jìn)步，國內(nèi)鋼絲繩產(chǎn)品質(zhì)量及裝備技術(shù)也在不斷提升，能生產(chǎn)海洋工程系泊用鋼絲繩的企業(yè)日漸增多，鋼絲繩制造企業(yè)也越來越多地將關(guān)注焦點放在該領(lǐng)域。但是，由于沒有相應(yīng)的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，給生產(chǎn)企業(yè)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(biāo)準(zhǔn)非常必要。制訂該標(biāo)準(zhǔn)，可以使中國國家標(biāo)準(zhǔn)體系更加完善，對國內(nèi)金屬制品企業(yè)技術(shù)進(jìn)步和提高產(chǎn)品質(zhì)量起到促進(jìn)作用。

2標(biāo)準(zhǔn)起草工作概況
2.1任務(wù)來源
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會國標(biāo)委綜合2012]50號文《關(guān)于下達(dá)2012年第一批國家標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃的通知》，以中國船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院為主要起草單位，組成標(biāo)準(zhǔn)編寫組，負(fù)責(zé)制訂海洋工程系泊用鋼絲繩國家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)為推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)，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(guī)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(chǎn)企業(yè)、用戶企業(yè)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(yuǎn)船務(wù)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(biāo)準(zhǔn)研討會，對標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了進(jìn)一步討論，對反饋意見進(jìn)行仔細(xì)研究和認(rèn)真處理，對征求意見稿進(jìn)行修改，形成標(biāo)準(zhǔn)送審稿和《意見匯總處理表》。2015年12月9日，由治金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院主持，在江蘇江陰市召開了標(biāo)準(zhǔn)審定會，鋼絲繩技術(shù)領(lǐng)域的生產(chǎn)、使用、檢測等14家企業(yè)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(biāo)準(zhǔn)編制組介紹了標(biāo)準(zhǔn)的起草情況，與會代表對標(biāo)準(zhǔn)的送審稿逐條逐句進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)討論，提出修改意見，并達(dá)成了共識，標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到國際先進(jìn)水平。審定會后，標(biāo)準(zhǔn)編制組對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了進(jìn)一步修改與校對，形成了標(biāo)準(zhǔn)報批稿。
2.3制定標(biāo)準(zhǔn)的原則
本標(biāo)準(zhǔn)草案主要以GB/T20067粗直徑鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)圓體系為基礎(chǔ)，結(jié)合DNV-OS-E304規(guī)范以及近年來市場使用鋼絲繩情況進(jìn)行制訂。標(biāo)準(zhǔn)按GB/T1.1-2009標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則回進(jìn)行起草。

3主要技術(shù)內(nèi)容說明
3.1標(biāo)準(zhǔn)名稱及適用范圍
按照我國鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)命名慣例，本標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(jù)市場調(diào)研，結(jié)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(shù)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(shù)語，這2種系泊方式在對鋼絲繩的使用、制造、驗收、技術(shù)要求上有一定的差異，因此在標(biāo)準(zhǔn)中給出了移動系泊和長期系泊2個術(shù)語及定義，其余參考GB/T8706鋼絲繩一術(shù)語、標(biāo)記和分類。
3.4鋼絲繩分類和標(biāo)記
鋼絲繩分類是根據(jù)移動系泊、長期系泊以及市場對鋼絲繩結(jié)構(gòu)的需求，按GB/T8706鋼絲繩一術(shù)語、標(biāo)記和分類中的原則進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)增加了單股鋼絲繩、全密封鋼絲繩。2015年11月11日召開的標(biāo)準(zhǔn)研討會決定本標(biāo)準(zhǔn)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(shù)量相同且交替的異型鋼絲，目前世界上使用該結(jié)構(gòu)較少。而對于8股鋼絲繩，因為該結(jié)構(gòu)鋼絲繩相對6股鋼絲繩結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，原則上應(yīng)使用6股鋼絲繩。但標(biāo)準(zhǔn)增加了備注“其他類型結(jié)構(gòu)（如8股鋼絲繩、壓實股鋼絲繩等）經(jīng)供需雙方協(xié)議也可以采用”，從而增加了標(biāo)準(zhǔn)的靈活性。鋼絲繩的標(biāo)記按GB/T8706鋼絲繩一術(shù)語、標(biāo)記和分類規(guī)定執(zhí)行。
3.5鋼絲繩材料
3.5.1制繩用鋼絲
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(shù)要求應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)中的靜態(tài)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(yīng)具有良好的潤滑和防腐性能，因此未直接采用現(xiàn)行鋼絲繩用潤滑脂標(biāo)準(zhǔn)NB/SH/T0387，而是根據(jù)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(shù)指標(biāo)：
滴點應(yīng)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(guān)技術(shù)要求和試驗方法應(yīng)符合NB/SH/T0387的規(guī)定或用戶要求。
3.6技術(shù)要求
3.6.1鋼絲繩結(jié)構(gòu)
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(yīng)用不多回，而且近年來全密封鋼絲繩也獲得了一定的發(fā)展和應(yīng)用。在DNV-OS-E304規(guī)范中，只給出6股鋼絲繩。本標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)驗的情況下也可以采用。在買方只規(guī)定鋼絲繩類別的情況下，鋼絲繩具體結(jié)構(gòu)應(yīng)由制造商根據(jù)要求確定。通常買方應(yīng)規(guī)定鋼絲繩的結(jié)構(gòu)或類別。
本標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)，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(yīng)符合附錄B中表B.1至表B.7。經(jīng)買方與制造商協(xié)商也可以提供滿足要求的其他級別鋼絲繩。考慮到全密封鋼絲繩的特殊性，同時參考了EN12385-10標(biāo)準(zhǔn)，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(guī)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(yīng)采用電焊對接。焊接頭之間最小距離不應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，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(diào)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(biāo)準(zhǔn)，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(guī)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(shù)、公稱金屬橫截面系數(shù)、參考重量系數(shù)
6股鋼絲繩的最小破斷拉力系數(shù)和參考重量系數(shù)與GB/T20067一致。單股鋼絲繩主要參考EN
12385-10，在EN12385-10的基礎(chǔ)上，參考重量系數(shù)增加3%，公稱金屬橫截面系數(shù)降低1%，最小破斷拉力系數(shù)降低3%。全密封鋼絲繩主要參考EN
12385-10和YB/T5295鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)，但對各指標(biāo)進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。參考重量系數(shù)參考EN12385-
10，公稱金屬橫截面系數(shù)和最小破斷拉力系數(shù)主要是根據(jù)貴州鋼繩在粗直徑全密封鋼絲繩方面的生產(chǎn)經(jīng)驗和技術(shù)參數(shù)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(biāo)準(zhǔn)中給出鋼絲繩破斷拉力總和，并不能全面體現(xiàn)綱絲繩的整繩破斷拉力指標(biāo)，故本標(biāo)準(zhǔn)未直接引用YB/T5295。
3.6.7鋼絲繩永久伸長率
參考DNV-OS-E304規(guī)范，明確規(guī)定長期系泊用鋼絲經(jīng)首次生產(chǎn)時應(yīng)進(jìn)行永久伸長率測定，6股鋼絲繩永久伸長率應(yīng)小于0.8%，單股鋼絲繩和全密封鋼絲繩永久伸長率應(yīng)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(yīng)達(dá)到最小破斷拉力的10%~30%，循環(huán)加載荷至完全穩(wěn)定狀態(tài)后測定。
3.6.8拆股鋼絲的要求
3.6.8.1取樣數(shù)量
參照EN12385-1的B.2.2條款，拆股試驗的鋼絲取樣數(shù)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(shù)量是每層鋼絲數(shù)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(zhuǎn)次數(shù)
扭轉(zhuǎn)試驗應(yīng)按GB/T239.1規(guī)定執(zhí)行。圓鋼絲擔(dān)轉(zhuǎn)次數(shù)參照YB/T5343，比YB/T5343中的數(shù)值降低15%，乙形鋼絲參照YB/T5295中的數(shù)值。
3.6.8.4鋼絲鍍層
鍍層試驗應(yīng)按GB/T1839規(guī)定執(zhí)行，原鍍鋅層質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)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(yīng)不大于±0.1mm。
3.7.2破斷拉力的測定
鋼絲繩破斷對檢測設(shè)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(guī)定，當(dāng)實測破斷拉力己達(dá)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(jié)來，并確定該鋼絲繩滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的破斷拉力。同時，考慮到鋼絲繩在進(jìn)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(jié)果，因此規(guī)定，當(dāng)實測破斷拉力未達(dá)到鋼絲繩最小破斷拉力值時，允許進(jìn)行3次附加試驗，且其中至少一次應(yīng)達(dá)到或超過規(guī)定的最小破斷拉力值，可以確定該鋼絲繩滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的破斷拉力。
3.8選型指導(dǎo)
該條款作為資料性附錄放置于標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)和抗腐蝕程度的選擇必須考慮設(shè)計壽命、彎曲強度、使用環(huán)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)關(guān)系，海水進(jìn)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(jié)構(gòu)的鋼絲繩中，全密封鋼絲繩具有封閉的面接觸設(shè)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(shù)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(jié)構(gòu)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(jié)語
GB/T33364-2016海洋工程系泊用鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)2017年9月1日開始實施，標(biāo)準(zhǔn)的實施將引領(lǐng)我國鋼絲繩企業(yè)在海洋系治用鋼絲繩技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展方向，對提高海洋工程系泊用鋼絲經(jīng)產(chǎn)品質(zhì)量水平將會起著極大的推動和促進(jìn)作用，從而使我國在該領(lǐng)域的技術(shù)水平盡快與國際接軌，使國內(nèi)企業(yè)和客戶受益。