海洋石油平台钢丝绳适用标准分析

2023-10-18曹义威张士超陈小伟吴奇兵

船舶标准化工程师 2023年5期

曹义威，张士超，陈小伟，吴奇兵

（中海油安全技术服务有限公司，天津 300450）

0 引言

目前我国钢丝绳标准体系中有基础标准和专用标准，但针对海上石油设备钢丝绳尚未建立完整的标准体系，致使海洋平台钢丝绳使用寿命短，频繁发生事故[1-2]。因此对国家及行业间钢丝绳标准进行对比分析，并结合海洋平台设备用钢丝绳的使用工况筛选适用的规定。

钢丝绳是海洋平台起升装置中的重要受力部件，主要用于起重机吊装、钻修机绞车、逃生装置下放工况[2]，钢丝绳标准的正确选择关系到装置的使用安全。现行的标准中只有GB/T 37452—2019《海洋平台起重机钢丝绳选型方法》对海洋平台起重机用钢丝绳有一定的规定，但其以最小破断拉力为主要选择准则，选型条件单一，同时未对其他用途钢丝绳进行选型规定。因此需要对钢丝绳相关标准进行对比，根据实际工况细化海洋平台钢丝绳适用标准。

本文梳理出与海洋平台钢丝绳相关度较高的国标和行标，从钢丝绳制作技术要求和制作材料等方面进行标准对比分析，研究适用于在海洋平台绞车、起重机及逃生装置等设备上使用钢丝绳的标准条款，以指导钢丝绳的选择、使用和维护。

1 相关标准

因没有针对海洋平台钢丝绳选择的专用标准，现今在海洋平台钢丝绳选择时会依据相关程度较高的多项标准进行选择。根据标准适用范围及采用频率的高低，梳理出与海洋石油钢丝绳相关的通用及专用标准见表1。

表1 钢丝绳标准汇总表

2 钢丝绳重要技术性能比较及分析

2.1 钢丝绳基本技术要求对比

通过对以上标准进行比较，可以看出各标准对钢丝绳的结构类别、结构强度和技术要求等方面的要求大致相同，但细节上还是有诸多差异，具体见表2。

表2 钢丝绳标准基本技术要求条款对比

由表2 可知，钢丝绳结构型式均按照GB/T 8706—2017 进行分类，典型结构基本一致。另外，石油天然气工业绞车用钢丝绳可根据标准SY/T 6666—2017 的规定选择钢丝绳结构和尺寸。其他用途钢丝绳应选用标准规定的钢丝绳结构。

标准中钢丝绳的强度范围为1 570～2 160 MPa，只有GB 8918—2006 强度级差约为100 MPa，其他强度级差约为200 MPa。另外GB/T 34198—2017和SY/T 5170—2013最小钢丝绳强度级别为1 770 MPa，表明起重机用和石油工业对钢丝绳公称抗拉强度要求较高。

在钢丝绳捻制时，捻向均为右交互捻、左交互捻、右同向捻和左同向捻等4 种，钢丝绳的捻法应由需方确定。另外标准都钢丝绳应捻制均匀、紧密和不松散，钢丝绳内钢丝不应有交错、折弯和断丝。GB/T 20118—2017 和GB 8918—2006 都规定同直径钢丝应为同一公称抗拉强度，不同直径钢丝允许采用相同或相邻公称抗拉强度，其他标准未对此做规定。对于捻距的要求，GB/T 20118—2017 规定同一条钢丝绳中，捻距不应有明显差别。GB/T 34198—2017 规定圆股和压实股钢丝绳的捻距应不大于钢丝绳公称直径的7.5 倍。而SY/T 5170—2013对不同钢丝绳结构做出更加细致的规定。

对于钢丝绳接头的要求，GB/T 20118—-2017和SY/T 5170—2013 都规定了同一根股中钢丝接头的间距应大于钢丝绳直径的18倍，直径大于0.4 mm的应用对焊连接，小于等于0.4 mm 可用插接和拧合连接。而GB 8918—2006 规定股同一次捻制中，各连接点在股内的距离不得小于10 mm，其他标准对此未做规定。

对钢丝绳公称直径偏差和不圆度的规定基本都与GB/T 20118—2017 一致。

2.2 制绳材料要求对比

国内及行业标准对钢丝绳制绳材料要求的比对结果见表3。

表3 钢丝绳标准制绳材料条款对比

在钢丝强度中，GB 8918—2006 钢丝公称抗拉强度采用钢丝抗拉强度的下限表示，对制造要求更加严格，GB/T 34198—2017 和 GB-T 37452—2019给出起重机用钢丝绳更具体的钢丝材料及强度范围。

制绳钢丝最小反复弯曲次数、最小扭转次数标准中根据钢丝绳的镀锌及强度给出详细的次数表格，本文以A 级镀锌、公称抗拉强度为1 570 MPa 的一类钢丝绳为例给出规定次数，其他类别的钢丝绳与此规律一致。可以看出制绳钢丝最小反复弯曲次数及最小扭转次数GB⁄T 34198—2017 要求最高。SY/T 5170—2013 中未考虑钢丝弯曲次数。

国标和行标基本都将钢丝绳芯分为钢芯和纤维芯。其中，GB/T 34198—2017 规定纤维芯至少由3股捻制而成，纤维股芯应由合成纤维组成。另外在海边等腐蚀比较严重的环境下，纤维芯绳芯应用剑麻纤维绳芯、合成纤维绳芯或符合纤维绳芯。GB/T 37452—2019 只规定海洋平台起重机用钢丝绳应选用钢芯。SY/T 5170—2013 规定直径大于8.0 mm、用于单层股捻钢丝绳的纤维绳芯可采用2 次捻制的方法生产。另规定直径大于12.0 mm 的单层股捻钢丝绳用钢芯应为独立的钢芯。

3 海上用钢丝绳标准的选择方法

通过对钢丝绳标准的对比，可以看出各个标准对钢丝绳规定的不同点和区别，在海洋石油平台钢丝绳标准选择时，应按照现行相关规范、标准进行选择。

海洋平台起重机用钢丝绳选择时，应按照GB/T 34198—2017 和 GB/T 37452—2019 给出具体的规定进行选择。应优先采用线接触型钢丝绳，起重机起升机构和非平衡变幅机构不应使用接长的钢丝绳。因海洋平台起重机起升高度大，起重机宜采用阻旋转钢丝绳；海上作业环境恶劣，使钢丝绳处于腐蚀性较大的环境中，需应采用镀锌钢丝绳。

海洋平台绞车用钢丝绳在结构和尺寸上应按照SY/T 6666—2017 标准的规定进行选择，绞车用钢丝绳主要失效形式为磨损和疲劳[9]，应采用耐磨性较高的平行组合捻结构，直径范围为16～29 mm，类别为西鲁瓦林吞型6×26、6×31、6×36 独立钢芯的钢丝绳。其制钢丝绳用钢丝应符合 SY/T 5170—2013 规定的钢丝的直径、拉力、扭转及镀层性能。

现有标准体系中没有海洋平台逃生艇用钢丝绳的专用标准，在GB/T 11626—2009《船舶和海上技术—吊放式救生艇降放装置》对逃生艇用钢丝绳有简单的规定，规定钢丝绳应抗锈蚀、防老化以及不受海水过度影响，可采用镀锌保护措施；吊艇索应为防旋转的纤维芯镀锌钢丝绳，除非吊艇索防腐蚀，其直径不小于10 mm；吊艇索应有足够的长度，能将艇从存放处降落至水面后，还在绞车卷筒上至少保留3 整圈[10]。因救生艇的使用对于人身安全有较大的影响，需要对钢丝绳可靠性提出更的高要求，因此在选用逃生艇钢丝绳时除按照 GB/T 11626—2009 的相关规定外，钢丝绳应达到GB 8918—2006 中规定的性能标准。