海洋平臺定位系泊纖維繩索 芳綸 征求意見稿

1GB/TXXXXX—XXXX/ISOFDIS18692-5：2023（E）纖維繩索海工平臺定位系泊-5芳綸本文件規(guī)定了海洋工程平臺芳綸定位系泊纜新纖維繩索的主要特性和試驗方法。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T40273纖維繩索術(shù)語（ISO1968:2004,MOD）ISO18692-1:2018纖維繩索海工平臺定位系泊-1：通用規(guī)范（Fibreropesforoffshorestationkeeping—Part1:Generalspecification）3術(shù)語和定義GB/T40273和ISO18692-1界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1芳綸aramid長鏈聚合聚酰胺，其中至少85%的酰胺鍵直接連接到兩個芳香環(huán)上。3.2軸向壓縮疲勞axialcompressionfatigue芳綸(3.1)纖維繩索在低拉力或壓縮下的軸向壓縮疲勞失效模式。4材料4.1繩芯材料繩芯所用的芳綸纖維的平均強度不應(yīng)低于1.8N/tex，并須按照附錄A進行合格性測試。護套材料和繩索組件中使用的其他材料應(yīng)符合ISO18692-1。5繩索性能要求5.1最低斷裂強力按ISO18692-1測試，繩索（已插接眼環(huán)）的最低斷裂強力(MBS)應(yīng)符合表1。表1最低斷裂強力（MBS）2GB/TXXXXX—XXXX/ISOFDIS18692-5：2023（E）809044005000700078008700200212224繩索代號相當于其以毫米計的近似直徑。繩索的實際直徑可能與代號所表5.2繩芯最低斷裂強度按ISO18692-1測試，所有試樣繩芯的最低斷裂強度均應(yīng)達到0.90N/tex。5.3軸向壓縮疲勞性能按照附錄B的軸向壓縮疲勞試驗方法，繩索的剩余強力應(yīng)不低于95%MBS。附加信息見附錄C。5.4扭矩特性扭矩中性繩或扭矩匹配繩應(yīng)根據(jù)ISO18692-1進行定義。5.5循環(huán)載荷疲勞性能應(yīng)符合ISO18692-1要求的循環(huán)加載疲勞性能。5.6微粒侵入防護性能除另有規(guī)定，繩索的構(gòu)造應(yīng)符合ISO18692-1要求對繩芯保護以防止微粒進入。6繩索結(jié)構(gòu)要求3GB/TXXXXX—XXXX/ISOFDIS18692-5：2023（E）繩索結(jié)構(gòu)應(yīng)符合ISO18692-1。7繩索測試7.1型式試驗7.1.1概述型式試驗應(yīng)按照ISO18692-1和本條款的具體要求進行。7.1.2抽樣待測繩索樣品數(shù)量見表2。表2測試樣品數(shù)量測試樣品數(shù)量斷裂強力、繩芯強度和剛度a3軸向壓縮疲勞b1扭矩特性c1線密度1循環(huán)加載疲勞性能d17.1.3斷裂強力、繩芯強度和剛度測試表2中所有測試樣品，每個樣品都應(yīng)能滿足5.1和5.2的要求。注：初始承載末期動態(tài)剛度的測量，以及在需要時，在幾個平均荷載7.1.4軸向壓縮疲勞性能測試測試1個樣品的軸向壓縮疲勞性能。如果已有同一設(shè)計、材料和繩芯制造方法，且繩索代號不小于90的其他繩合格驗證數(shù)據(jù)，則無需進行該試驗。7.1.5扭矩特性試驗在適用的情況下，扭矩特性試驗應(yīng)按照ISO18692-1:2018中7.1.4和附件B規(guī)定的程序進行試驗。7.1.6線密度試驗線密度應(yīng)按照ISO18692-1:2018中7.1.5和附件B規(guī)定的方法，從測量的重量和長度計算。7.1.7循環(huán)加載疲勞試驗4GB/TXXXXX—XXXX/ISOFDIS18692-5：2023（E）循環(huán)加載疲勞試驗應(yīng)按照ISO18692-1規(guī)定的程序進行。繩索試驗后的剩余強力不得小于MBS的80%。7.1.8護套厚度應(yīng)根據(jù)ISO186921:2018中7.1.7中規(guī)定的方法驗證護套的厚度。7.1.9防微粒性能見5.5和ISO18692-1:2018的附件B。7.2生產(chǎn)中測試產(chǎn)品的測試應(yīng)符合ISO18692-1:2018中7.2。8報告報告應(yīng)符合ISO18692-1。9認證認證應(yīng)符合ISO18692-1。10標記、標簽和包裝標記、標簽和包裝應(yīng)符合ISO18692-1。5GB/TXXXXX—XXXX/ISOFDIS18692-5：2023（E）（規(guī)范性）纖維鑒定和測試A.1通則纖維鑒定和測試應(yīng)符合ISO18692-1:2018中附件A和以下要求。A.2芳綸纖維的水解特性材料在80℃的水中浸泡兩周(或在60℃下浸泡20周)后，剩余強度應(yīng)至少達到其標稱值(新纖維)的90%。注：測試用水可以是天然海水或人造海水(例如ASTMD1141)。測試可以在纖維或細線(編織或扭曲)上進行。在溫度60℃、時間因子1000條件下進行加速試驗，例如參考ISO9080，以模擬系泊纜繩(在攝氏4度至20度的海水中浸泡20年)的情況，如果有合適的測試數(shù)據(jù)證明，則可以調(diào)整測試時間。6GB/TXXXXX—XXXX/ISOFDIS18692-5：2023（E）（規(guī)范性）軸向壓縮疲勞性能試驗B.1概述本附錄規(guī)定了海洋工程平臺定位系泊用芳綸繩軸向壓縮疲勞性能試驗的要求。B.2試驗條件B.2.1繩索樣品軸向壓縮疲勞試驗應(yīng)在一個全尺寸繩索樣品上進行。樣品的終端應(yīng)與供應(yīng)的繩索中使用的終端相同。終端接頭應(yīng)配備與繩索套管相同類型的材料、相同的外形和尺寸(半徑、凹槽形狀)。B.2.2環(huán)境條件18692-1:2018，B.2.2)。B.2.3試驗機和測量試驗機和測量系統(tǒng)應(yīng)符合ISO18692-1:2018中B.2.3和B.2.4的規(guī)定。該機器應(yīng)能夠按照MBS的1%準確地控制施加載荷。B.3測試B.3.1試驗程序軸向壓縮疲勞試驗應(yīng)按照下列步驟進行。A)樣品在淡水中浸泡至少4小時。B)將測試件安裝在測試機器上。C)對樣品施加2%MBS的張力。D)將引伸計安裝在繩索的一個端，不受繩索終端的干擾。E)以10%MBS/min施加至50%MBS，并保持30分鐘。F)以10%MBS/min減少張力到20%MBS。G)在0.03赫茲至0.1赫茲的頻率下，在10%MBS至30%MBS之間進行張力循環(huán)300次。H)在0.03赫茲至0.1赫茲的頻率下，在1%MBS至20%MBS之間進行張力循環(huán)2000次。I)卸除負載后，以約20%MBS/min的負荷加載速率拉斷繩索。B.3.2數(shù)據(jù)記錄記錄下列數(shù)據(jù):--樣品的類型和長度、線密度和MBS;--施加的循環(huán)負荷;--剩余強力及與MBS的百分比。7GB/TXXXXX—XXXX/ISOFDIS18692-5：2023（E）（資料性）附加信息和指南C.1芳綸纖維的軸向壓縮疲勞芳綸纖維的主要特點是其高強度，高模量，即使在高溫下也具有低蠕變特性，使其在系泊應(yīng)用中具有吸引力[12]、[15]。然而與PET纖維相比，芳綸纖維更容易受到軸向壓縮疲勞的損傷。當繩索受到低負荷的拉伸-拉伸循環(huán)時，這種效應(yīng)就會出現(xiàn)。這種性能導(dǎo)致了1983年應(yīng)用的第一條芳綸纖維系泊繩索過早失效[8]、[9]。然而在同一時期，芳綸纖維繩索也有成功應(yīng)用的情況[7]，這表明繩索層面的實際壓縮疲勞風險取決于實際的繩索設(shè)計和處理。針對芳綸纖維系泊繩索或拖纜的軸向壓縮疲勞問題進行研究和設(shè)計改進，已有幾次成功的試驗或應(yīng)用[3]、[4]、[6]、[12]、[15]。為確保繩索在海工平臺使用中的耐久性，應(yīng)注意正確設(shè)計和試驗芳綸纖維繩索的軸向壓縮疲勞性能。C.2技術(shù)考慮C.2.1為了避免由于繩索設(shè)計不當而導(dǎo)致的故障，分辨和理解引起壓縮疲勞中起作用的因素是很重要的。壓縮疲勞應(yīng)分為以下幾種效應(yīng):a)低負荷循環(huán)引起的循環(huán)加載疲勞在相同條件下低負荷循環(huán)加載比高負荷循環(huán)加載對材料造成的損傷更大。使用芳綸繩索時，這種效應(yīng)比使用聚酯繩索[13]時更明顯，但原理是相似的。這種疲勞效應(yīng)的原因部分是由于芳綸的耐磨性較差。在低負荷循環(huán)過程中，繩索的內(nèi)磨損也相對較高，但是可以通過應(yīng)用海洋涂層和繩套材料[12]、[13]、[15]來減少這種磨損。這一點已在船用成品芳綸中得到證實，常用的拉伸疲勞測試標準是千次循環(huán)載荷極限(TCLL)，參見文獻[12]。b)由于長度差異(例如在插口區(qū)域)而引起的纖維壓縮當芳綸絲被壓縮超過0.6%(最多1%)的應(yīng)變，將會產(chǎn)生一個弱點，這通常被稱為扭紗股[14]；這種扭紗股對纖維強度的影響只有在纖維被重復(fù)壓縮超過0.6%至少幾百次的情況下才顯著。當纖維承受0.5%或更少的壓縮應(yīng)變時，研究表明即使經(jīng)過幾十萬次循環(huán)也沒有發(fā)現(xiàn)強度損失[8]。特別是當纖維被鎖定在它的位置時，這種影響可能會出現(xiàn)。會影響插口（插接）區(qū)域(繩索纖維內(nèi)部長度差異較大時強度利用率較低)。C.2.2軸向壓縮疲勞的風險可以通過以下方法減少。a)改進繩索設(shè)計，以盡量減少局部壓縮，特別是在插口區(qū)域。b)建立合適的繩索纖維最小張力標準和分析程序。c)進行繩索軸向壓縮疲勞試驗，以證明足夠的抗失效能力。8GB/TXXXXX—XXXX/ISOFDIS18692-5：2023（E）參考文獻[1]ISO9080,Plasticspipingandductingsystems—Determinationofthelong-termhydrostaticstrengthofthermoplasticsmaterialsinpipeformbyextrapolation[2]ASTMD1141,StandardPracticeforthePreparationofSubstituteOceanWater[3]ASSAYAGM.I.,CASTROG.Minami,K.,Assayag,S.,CamposBasin,ARealScaleLabforDeepwaterTechnologyDevelopment,OTC8492,1997[4]CHIC.H.,LUNDHILDE.M.,VESELIST.,HUNTLEYM.B.Enablingultra-deepwatermooringwitharamidfiberropetechnology,OTC20074,2009[5]FRAN?OISM.DAVIESP.,GrosjeanF.,LegersteeF.,ModellingFiberRopeloadelongationproperties-Polyesterandotherfibers,OTC20846,2010[6]KORALEKA.S.,BARDEND.K.PerformanceofaLightweightAramidMooringLine,OTC5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