海上設(shè)施用吊索具的質(zhì)量檢驗(yàn)

王海田

（中國(guó)船級(jí)社質(zhì)量認(rèn)證公司，南京 210011）

0 引言

常見(jiàn)的海上設(shè)施指固定式或移動(dòng)式鉆井平臺(tái)。海上設(shè)施用鋼絲繩索具的檢驗(yàn)一般要求按照相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，海上設(shè)施在中國(guó)水域作業(yè)基本按照相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、中國(guó)船級(jí)社規(guī)范、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行。在鉆井平臺(tái)起吊作業(yè)應(yīng)用過(guò)程中，索具的質(zhì)量?jī)?yōu)劣在很大程度上影響著起吊作業(yè)的安全性和有效性。吊索具檢驗(yàn)質(zhì)量，決定著起吊作業(yè)的安全實(shí)施，能夠有效降低安全質(zhì)量事故發(fā)生概率。

1 通用吊索具及其在海上設(shè)施中的應(yīng)用

我國(guó)擁有漫長(zhǎng)的起重作業(yè)歷史，各類名勝古跡，百十噸的雕像運(yùn)輸過(guò)程和吊裝過(guò)程，都充斥著我國(guó)勞動(dòng)人民的想象力和智慧。近現(xiàn)代起重吊裝技術(shù)在中國(guó)起步較晚，歷經(jīng)工程技術(shù)人員多年的探索研究，如今已得到了充分的發(fā)展[1]。吊機(jī)或者起吊物主體與被吊物體之間連接結(jié)構(gòu)件統(tǒng)稱為吊索具，起重工具和被吊物品之間的剛性/柔性連接工具也叫吊索具。金屬吊索具和合成纖維吊索具是吊索具的兩個(gè)主要分類。金屬吊索具的分類包括鏈條吊索類、卸扣類、鋼絲繩吊索類、磁性吊具類、吊鉤類和吊（夾）鉗類等。高分子纖維材料的吊索具一般指以滌綸、錦綸、丙綸等為材料所生產(chǎn)的繩網(wǎng)帶類索具。

海上設(shè)施用吊索具作為海上起吊作業(yè)環(huán)節(jié)中的核心工具，配套用在起吊設(shè)備上。鋼絲繩吊索具是一般通用型吊索具，海上設(shè)施作業(yè)過(guò)程中，會(huì)使用鋼絲繩吊索具將平臺(tái)人員、生活物資、工程材料、工程設(shè)備吊運(yùn)到海上設(shè)施上。在海洋工況下，吊索具通常會(huì)受到雨水、暴曬、海洋氣候腐蝕等不利因素的影響，必須定期、有效對(duì)其進(jìn)行保養(yǎng)和檢驗(yàn)，才能維持其在日常使用中的安全性和可靠性。

2 鋼絲繩索具分類和檢驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)的鋼絲繩索具一般分為單、雙、三、四肢成套索具。

2.1 接頭型式多樣化

多樣化型式的接頭與鋼絲繩吊索的組裝配合過(guò)程，就是鋼絲繩吊索具的生產(chǎn)工藝過(guò)程。通用的鋼絲繩索具接頭有4類，分別為插編接頭、澆鑄接頭、壓制接頭和無(wú)接頭。

插編接頭一般采用插編（機(jī)械、手編）工藝，可參考GB/T 16271標(biāo)準(zhǔn)。

澆鑄接頭一般采用澆鑄（冷、熱）工藝，可參考GB/T 8358、ISO 7595、GB/T 30588、ISO/TR 7596 等標(biāo)準(zhǔn)。

壓制接頭一般采用機(jī)械壓制（鋼質(zhì)管件、鋁合金管件）工藝，可參考GB/T 16762、GB/T 6946標(biāo)準(zhǔn)。

無(wú)接頭即為繩圈型式，通過(guò)子繩纏繞成型，可參考DIN 3088標(biāo)準(zhǔn)。母繩成型過(guò)程是：子繩纏繞成圈，這個(gè)圓圈就是繩芯，再將子繩繞圓圈6周，使得無(wú)接頭的繩芯均勻分布在母繩兩側(cè)，這時(shí)母繩就稱作無(wú)接頭繩圈。通常繩芯的承受力不在無(wú)接頭鋼絲繩圈承受力范圍內(nèi)，制成無(wú)接頭繩圈后，子繩破斷拉力總和的85%為每根繩的最小破斷拉力，承載作業(yè)的區(qū)域應(yīng)避免無(wú)接頭鋼絲繩的禁吊點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 無(wú)接頭鋼絲繩的禁吊點(diǎn)

2.2 檢驗(yàn)要求：物理性能

吊索具所用的鋼絲繩應(yīng)首先按GB/T 20118要求，合格完成拉力檢驗(yàn)（整繩、拆股）、纏繞檢驗(yàn)、反復(fù)彎曲檢驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)檢驗(yàn)、鍍鋅層檢驗(yàn)等項(xiàng)目，上述項(xiàng)目檢驗(yàn)合格的鋼絲繩可用來(lái)制成吊索具[2]。依據(jù)GB/T 6946和GB/T 16762要求，進(jìn)行兩倍額定載荷的拉力試驗(yàn)、五倍額定載荷的破斷拉力試驗(yàn)；依據(jù) GB/T 6946、ISO 8793、GB/T 16271、ISO 8794要求，在疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行振動(dòng)沖擊疲勞試驗(yàn)。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以評(píng)價(jià)吊索具的物理性能。

2.2.1 兩倍額定載荷的拉力試驗(yàn)

兩倍額定載荷的拉力試驗(yàn)是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求中的出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目，是任何生產(chǎn)制造廠強(qiáng)制要求執(zhí)行的常規(guī)檢驗(yàn)項(xiàng)目。吊索具進(jìn)行該試驗(yàn)后，應(yīng)依然可以正常使用。額定載荷術(shù)語(yǔ)的定義多種多樣，如表1所示。

表1 額定載荷術(shù)語(yǔ)出處及解釋

由表1可知：各相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)額定載荷的定義大致相同，但具體采用的術(shù)語(yǔ)名稱各不一樣，不熟悉的人員容易對(duì)此產(chǎn)生混淆。額定載荷的計(jì)算公式如表2所示。

表2 額定載荷的計(jì)算公式

吊索具中鋼絲繩額定載荷與該吊索具的額定載荷是有區(qū)別的，應(yīng)注意區(qū)分。吊索具的結(jié)構(gòu)型式和鋼絲繩的最小破斷拉力決定了兩倍額定載荷的額定拉力試驗(yàn)時(shí)最終試驗(yàn)數(shù)值。

2.2.2 振動(dòng)沖擊疲勞試驗(yàn)

吊索具申請(qǐng)船級(jí)社型式認(rèn)可，其中強(qiáng)制要求吊索具產(chǎn)品進(jìn)行振動(dòng)沖擊疲勞試驗(yàn)。參考標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T 16271和GB/T 6946，試驗(yàn)的宗旨在于評(píng)價(jià)吊索具產(chǎn)品在受到振動(dòng)沖擊、周期性循環(huán)受力狀態(tài)下的疲勞性能，以此確保其在限定工況下的安全穩(wěn)定性。其中難點(diǎn)在于，鋼絲繩吊索具的結(jié)構(gòu)型式不同，在國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，其振動(dòng)沖擊疲勞試驗(yàn)技術(shù)參數(shù)有所區(qū)別，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行對(duì)比，如表3所示[3]。

表3 振動(dòng)沖擊疲勞試驗(yàn)技術(shù)參數(shù)對(duì)比

振動(dòng)沖擊疲勞試驗(yàn)的本意是用來(lái)評(píng)價(jià)周期性循環(huán)應(yīng)力下的鋼絲繩吊索具的材料疲勞極限，應(yīng)力類型有很多。比如在抗壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下， 不同應(yīng)力類型對(duì)應(yīng)著不同的疲勞極限。鋼絲繩吊索具的振動(dòng)沖擊疲勞試驗(yàn)判定依據(jù)不是疲勞極限值，而是通過(guò)規(guī)定的試驗(yàn)頻率、試驗(yàn)次數(shù)和交變拉力后，鋼絲繩吊索具的破斷拉力是否高于表3中的K值來(lái)判定。鋼絲繩吊索具經(jīng)過(guò)振動(dòng)沖擊疲勞試驗(yàn)后，吊索具的破斷拉力值是判定合格產(chǎn)品的唯一指標(biāo)。非吊索具材料的疲勞極限值則是檢驗(yàn)人員對(duì)吊索具檢驗(yàn)要求的必要認(rèn)知。

在表3中，GB/T 6946的標(biāo)齡接近10年，其中振動(dòng)沖擊疲勞試驗(yàn)參數(shù)與其他 3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有出入，其他 3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)頻率是不大于15 Hz，但是GB/T 6946是不大于 250 次/min，個(gè)中區(qū)別希望在下一版本的標(biāo)準(zhǔn)中得到解釋。

2.2.3 破斷拉力試驗(yàn)

船級(jí)社型式認(rèn)可過(guò)程中，破斷拉力試驗(yàn)是強(qiáng)制進(jìn)行的，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)都有提及。需要注意的是：鋼絲繩拉力試驗(yàn)為靜拉力試驗(yàn)，試驗(yàn)機(jī)拉伸速率不宜過(guò)低和過(guò)高；對(duì)于套管壓制索具，在對(duì)試樣施加 50%鋼絲繩最小破斷拉力后，剩下的力應(yīng)以每秒不超過(guò)0.5%的鋼絲繩最小破斷拉力的速率施加；或在對(duì)試樣平穩(wěn)施加70%鋼絲繩最小破斷拉力后，剩下的力應(yīng)以每秒不超過(guò)10 kN的速率施加。應(yīng)依據(jù)不同結(jié)構(gòu)型式、參考相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)具體判定破斷拉力數(shù)值。

3 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)近代吊索具行業(yè)發(fā)展已近20余年，其中近幾年發(fā)展較為迅速，各行各業(yè)使用頻率較高。但由于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善，缺乏值得信服的第三方檢驗(yàn)單位的監(jiān)督檢驗(yàn)這兩個(gè)原因，市場(chǎng)上出現(xiàn)的部分吊索具產(chǎn)品并未經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格出廠，其額定載荷數(shù)值以及安全系數(shù)達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，由此造成的安全事故屢屢發(fā)生，嚴(yán)重威脅了人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，吊索具檢驗(yàn)是不可忽視的重要工作。吊索具的檢驗(yàn)工作離不開(kāi)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，研究吊索具及其檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，是考核和保障吊索具產(chǎn)品質(zhì)量的根本依據(jù)，無(wú)論是制造廠、使用方、第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)，都應(yīng)依據(jù)相關(guān)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行有效且充分檢驗(yàn)，對(duì)吊索具的質(zhì)量安全負(fù)責(zé)，做到未檢驗(yàn)合格不出廠使用、檢驗(yàn)不合格吊索具不出廠使用。只有這樣才能用源頭上控制吊索具的安全質(zhì)量。