海上设施用吊索具的质量检验

王海田

（中国船级社质量认证公司，南京 210011）

0 引言

常见的海上设施指固定式或移动式钻井平台。海上设施用钢丝绳索具的检验一般要求按照相关国际标准进行，海上设施在中国水域作业基本按照相关的国家标准、中国船级社规范、企业标准等进行。在钻井平台起吊作业应用过程中，索具的质量优劣在很大程度上影响着起吊作业的安全性和有效性。吊索具检验质量，决定着起吊作业的安全实施，能够有效降低安全质量事故发生概率。

1 通用吊索具及其在海上设施中的应用

我国拥有漫长的起重作业历史，各类名胜古迹，百十吨的雕像运输过程和吊装过程，都充斥着我国劳动人民的想象力和智慧。近现代起重吊装技术在中国起步较晚，历经工程技术人员多年的探索研究，如今已得到了充分的发展[1]。吊机或者起吊物主体与被吊物体之间连接结构件统称为吊索具，起重工具和被吊物品之间的刚性/柔性连接工具也叫吊索具。金属吊索具和合成纤维吊索具是吊索具的两个主要分类。金属吊索具的分类包括链条吊索类、卸扣类、钢丝绳吊索类、磁性吊具类、吊钩类和吊（夹）钳类等。高分子纤维材料的吊索具一般指以涤纶、锦纶、丙纶等为材料所生产的绳网带类索具。

海上设施用吊索具作为海上起吊作业环节中的核心工具，配套用在起吊设备上。钢丝绳吊索具是一般通用型吊索具，海上设施作业过程中，会使用钢丝绳吊索具将平台人员、生活物资、工程材料、工程设备吊运到海上设施上。在海洋工况下，吊索具通常会受到雨水、暴晒、海洋气候腐蚀等不利因素的影响，必须定期、有效对其进行保养和检验，才能维持其在日常使用中的安全性和可靠性。

2 钢丝绳索具分类和检验

标准的钢丝绳索具一般分为单、双、三、四肢成套索具。

2.1 接头型式多样化

多样化型式的接头与钢丝绳吊索的组装配合过程，就是钢丝绳吊索具的生产工艺过程。通用的钢丝绳索具接头有4类，分别为插编接头、浇铸接头、压制接头和无接头。

插编接头一般采用插编（机械、手编）工艺，可参考GB/T 16271标准。

浇铸接头一般采用浇铸（冷、热）工艺，可参考GB/T 8358、ISO 7595、GB/T 30588、ISO/TR 7596 等标准。

压制接头一般采用机械压制（钢质管件、铝合金管件）工艺，可参考GB/T 16762、GB/T 6946标准。

无接头即为绳圈型式，通过子绳缠绕成型，可参考DIN 3088标准。母绳成型过程是：子绳缠绕成圈，这个圆圈就是绳芯，再将子绳绕圆圈6周，使得无接头的绳芯均匀分布在母绳两侧，这时母绳就称作无接头绳圈。通常绳芯的承受力不在无接头钢丝绳圈承受力范围内，制成无接头绳圈后，子绳破断拉力总和的85%为每根绳的最小破断拉力，承载作业的区域应避免无接头钢丝绳的禁吊点，如图1所示。

图1 无接头钢丝绳的禁吊点

2.2 检验要求：物理性能

吊索具所用的钢丝绳应首先按GB/T 20118要求，合格完成拉力检验（整绳、拆股）、缠绕检验、反复弯曲检验、扭转检验、镀锌层检验等项目，上述项目检验合格的钢丝绳可用来制成吊索具[2]。依据GB/T 6946和GB/T 16762要求，进行两倍额定载荷的拉力试验、五倍额定载荷的破断拉力试验；依据 GB/T 6946、ISO 8793、GB/T 16271、ISO 8794要求，在疲劳试验机上进行振动冲击疲劳试验。通过这些实验项目，可以评价吊索具的物理性能。

2.2.1 两倍额定载荷的拉力试验

两倍额定载荷的拉力试验是国家标准要求中的出厂检验项目，是任何生产制造厂强制要求执行的常规检验项目。吊索具进行该试验后，应依然可以正常使用。额定载荷术语的定义多种多样，如表1所示。

表1 额定载荷术语出处及解释

由表1可知：各相关标准对额定载荷的定义大致相同，但具体采用的术语名称各不一样，不熟悉的人员容易对此产生混淆。额定载荷的计算公式如表2所示。

表2 额定载荷的计算公式

吊索具中钢丝绳额定载荷与该吊索具的额定载荷是有区别的，应注意区分。吊索具的结构型式和钢丝绳的最小破断拉力决定了两倍额定载荷的额定拉力试验时最终试验数值。

2.2.2 振动冲击疲劳试验

吊索具申请船级社型式认可，其中强制要求吊索具产品进行振动冲击疲劳试验。参考标准为 GB/T 16271和GB/T 6946，试验的宗旨在于评价吊索具产品在受到振动冲击、周期性循环受力状态下的疲劳性能，以此确保其在限定工况下的安全稳定性。其中难点在于，钢丝绳吊索具的结构型式不同，在国内标准和国际标准中，其振动冲击疲劳试验技术参数有所区别，现对其进行对比，如表3所示[3]。

表3 振动冲击疲劳试验技术参数对比

振动冲击疲劳试验的本意是用来评价周期性循环应力下的钢丝绳吊索具的材料疲劳极限，应力类型有很多。比如在抗压、弯曲、扭转的复合应力状态下， 不同应力类型对应着不同的疲劳极限。钢丝绳吊索具的振动冲击疲劳试验判定依据不是疲劳极限值，而是通过规定的试验频率、试验次数和交变拉力后，钢丝绳吊索具的破断拉力是否高于表3中的K值来判定。钢丝绳吊索具经过振动冲击疲劳试验后，吊索具的破断拉力值是判定合格产品的唯一指标。非吊索具材料的疲劳极限值则是检验人员对吊索具检验要求的必要认知。

在表3中，GB/T 6946的标龄接近10年，其中振动冲击疲劳试验参数与其他 3个标准有出入，其他 3个标准的试验频率是不大于15 Hz，但是GB/T 6946是不大于 250 次/min，个中区别希望在下一版本的标准中得到解释。

2.2.3 破断拉力试验

船级社型式认可过程中，破断拉力试验是强制进行的，相关标准都有提及。需要注意的是：钢丝绳拉力试验为静拉力试验，试验机拉伸速率不宜过低和过高；对于套管压制索具，在对试样施加 50%钢丝绳最小破断拉力后，剩下的力应以每秒不超过0.5%的钢丝绳最小破断拉力的速率施加；或在对试样平稳施加70%钢丝绳最小破断拉力后，剩下的力应以每秒不超过10 kN的速率施加。应依据不同结构型式、参考相应标准，来具体判定破断拉力数值。

3 结束语

我国近代吊索具行业发展已近20余年，其中近几年发展较为迅速，各行各业使用频率较高。但由于技术标准不完善，缺乏值得信服的第三方检验单位的监督检验这两个原因，市场上出现的部分吊索具产品并未经过检验合格出厂，其额定载荷数值以及安全系数达不到相关标准要求，由此造成的安全事故屡屡发生，严重威胁了人们的生命财产安全。因此，吊索具检验是不可忽视的重要工作。吊索具的检验工作离不开检验标准，研究吊索具及其检验标准，是考核和保障吊索具产品质量的根本依据，无论是制造厂、使用方、第三方检测机构，都应依据相关检验标准，进行有效且充分检验，对吊索具的质量安全负责，做到未检验合格不出厂使用、检验不合格吊索具不出厂使用。只有这样才能用源头上控制吊索具的安全质量。