海上設(shè)施用吊索具的質(zhì)量檢驗

王海田

（中國船級社質(zhì)量認證公司，南京 210011）

0 引言

常見的海上設(shè)施指固定式或移動式鉆井平臺。海上設(shè)施用鋼絲繩索具的檢驗一般要求按照相關(guān)國際標準進行，海上設(shè)施在中國水域作業(yè)基本按照相關(guān)的國家標準、中國船級社規(guī)范、企業(yè)標準等進行。在鉆井平臺起吊作業(yè)應(yīng)用過程中，索具的質(zhì)量優(yōu)劣在很大程度上影響著起吊作業(yè)的安全性和有效性。吊索具檢驗質(zhì)量，決定著起吊作業(yè)的安全實施，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

我國擁有漫長的起重作業(yè)歷史，各類名勝古跡，百十噸的雕像運輸過程和吊裝過程，都充斥著我國勞動人民的想象力和智慧。近現(xiàn)代起重吊裝技術(shù)在中國起步較晚，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)過程中，會使用鋼絲繩吊索具將平臺人員、生活物資、工程材料、工程設(shè)備吊運到海上設(shè)施上。在海洋工況下，吊索具通常會受到雨水、暴曬、海洋氣候腐蝕等不利因素的影響，必須定期、有效對其進行保養(yǎng)和檢驗，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

標準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程，就是鋼絲繩吊索具的生產(chǎn)工藝過程。通用的鋼絲繩索具接頭有4類，分別為插編接頭、澆鑄接頭、壓制接頭和無接頭。

插編接頭一般采用插編（機械、手編）工藝，可參考GB/T 16271標準。

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 等標準。

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

無接頭即為繩圈型式，通過子繩纏繞成型，可參考DIN 3088標準。母繩成型過程是：子繩纏繞成圈，這個圓圈就是繩芯，再將子繩繞圓圈6周，使得無接頭的繩芯均勻分布在母繩兩側(cè)，這時母繩就稱作無接頭繩圈。通常繩芯的承受力不在無接頭鋼絲繩圈承受力范圍內(nèi)，制成無接頭繩圈后，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)避免無接頭鋼絲繩的禁吊點，如圖1所示。

圖1 無接頭鋼絲繩的禁吊點

2.2 檢驗要求：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（整繩、拆股）、纏繞檢驗、反復(fù)彎曲檢驗、扭轉(zhuǎn)檢驗、鍍鋅層檢驗等項目，上述項目檢驗合格的鋼絲繩可用來制成吊索具[2]。依據(jù)GB/T 6946和GB/T 16762要求，進行兩倍額定載荷的拉力試驗、五倍額定載荷的破斷拉力試驗；依據(jù) GB/T 6946、ISO 8793、GB/T 16271、ISO 8794要求，在疲勞試驗機上進行振動沖擊疲勞試驗。通過這些實驗項目，可以評價吊索具的物理性能。

2.2.1 兩倍額定載荷的拉力試驗

兩倍額定載荷的拉力試驗是國家標準要求中的出廠檢驗項目，是任何生產(chǎn)制造廠強制要求執(zhí)行的常規(guī)檢驗項目。吊索具進行該試驗后，應(yīng)依然可以正常使用。額定載荷術(shù)語的定義多種多樣，如表1所示。

表1 額定載荷術(shù)語出處及解釋

由表1可知：各相關(guān)標準對額定載荷的定義大致相同，但具體采用的術(shù)語名稱各不一樣，不熟悉的人員容易對此產(chǎn)生混淆。額定載荷的計算公式如表2所示。

表2 額定載荷的計算公式

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時最終試驗數(shù)值。

2.2.2 振動沖擊疲勞試驗

吊索具申請船級社型式認可，其中強制要求吊索具產(chǎn)品進行振動沖擊疲勞試驗。參考標準為 GB/T 16271和GB/T 6946，試驗的宗旨在于評價吊索具產(chǎn)品在受到振動沖擊、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。其中難點在于，鋼絲繩吊索具的結(jié)構(gòu)型式不同，在國內(nèi)標準和國際標準中，其振動沖擊疲勞試驗技術(shù)參數(shù)有所區(qū)別，現(xiàn)對其進行對比，如表3所示[3]。

表3 振動沖擊疲勞試驗技術(shù)參數(shù)對比

振動沖擊疲勞試驗的本意是用來評價周期性循環(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)力類型對應(yīng)著不同的疲勞極限。鋼絲繩吊索具的振動沖擊疲勞試驗判定依據(jù)不是疲勞極限值，而是通過規(guī)定的試驗頻率、試驗次數(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值來判定。鋼絲繩吊索具經(jīng)過振動沖擊疲勞試驗后，吊索具的破斷拉力值是判定合格產(chǎn)品的唯一指標。非吊索具材料的疲勞極限值則是檢驗人員對吊索具檢驗要求的必要認知。

在表3中，GB/T 6946的標齡接近10年，其中振動沖擊疲勞試驗參數(shù)與其他 3個標準有出入，其他 3個標準的試驗頻率是不大于15 Hz，但是GB/T 6946是不大于 250 次/min，個中區(qū)別希望在下一版本的標準中得到解釋。

2.2.3 破斷拉力試驗

船級社型式認可過程中，破斷拉力試驗是強制進行的，相關(guān)標準都有提及。需要注意的是：鋼絲繩拉力試驗為靜拉力試驗，試驗機拉伸速率不宜過低和過高；對于套管壓制索具，在對試樣施加 50%鋼絲繩最小破斷拉力后，剩下的力應(yīng)以每秒不超過0.5%的鋼絲繩最小破斷拉力的速率施加；或在對試樣平穩(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)標準，來具體判定破斷拉力數(shù)值。

3 結(jié)束語

我國近代吊索具行業(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)標準不完善，缺乏值得信服的第三方檢驗單位的監(jiān)督檢驗這兩個原因，市場上出現(xiàn)的部分吊索具產(chǎn)品并未經(jīng)過檢驗合格出廠，其額定載荷數(shù)值以及安全系數(shù)達不到相關(guān)標準要求，由此造成的安全事故屢屢發(fā)生，嚴重威脅了人們的生命財產(chǎn)安全。因此，吊索具檢驗是不可忽視的重要工作。吊索具的檢驗工作離不開檢驗標準，研究吊索具及其檢驗標準，是考核和保障吊索具產(chǎn)品質(zhì)量的根本依據(jù)，無論是制造廠、使用方、第三方檢測機構(gòu)，都應(yīng)依據(jù)相關(guān)檢驗標準，進行有效且充分檢驗，對吊索具的質(zhì)量安全負責，做到未檢驗合格不出廠使用、檢驗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。