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鋼絲繩在海洋石油生產(chǎn)中的安全挑戰(zhàn)與技術(shù)創(chuàng)新
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來源： 洛陽威爾若普技術(shù)檢測(cè)有限公司
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時(shí)間：09-27 -
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鋼絲繩作為起重運(yùn)輸設(shè)備中的重要組成部分，廣泛應(yīng)用在海洋石油生產(chǎn)設(shè)施及海洋工程船舶上。平臺(tái)常見吊機(jī)、修井機(jī)、鉆機(jī)等設(shè)備上的鋼絲繩使用頻繁、使用強(qiáng)度大，經(jīng)常承運(yùn)人員或吊裝重要設(shè)備，雖然海油石油生產(chǎn)的集團(tuán)公司對(duì)鋼絲繩的檢驗(yàn)檢測(cè)也有嚴(yán)格要求，但在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中難以有效管控鋼絲繩的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，存在一定的安全隱患。
鋼絲繩是提升、運(yùn)輸設(shè)備的 “生命線”。由于缺少科學(xué)有效的檢測(cè)手段，始終潛伏著因強(qiáng)度損耗而發(fā)生斷繩事故的危險(xiǎn)。安全監(jiān)管“重視但缺少技術(shù)手段”，成為長(zhǎng)期未能解決的重大危險(xiǎn)源。現(xiàn)有鋼絲繩的人工檢測(cè)方式：眼睛看，卡尺量。由于鋼絲繩的特殊結(jié)構(gòu)和隨機(jī)因素,并且受人員素質(zhì)、工作環(huán)境、惡劣工況等因素的影響,人工檢測(cè)無法保障鋼絲繩的安全運(yùn)行。因此，有效管控鋼絲繩風(fēng)險(xiǎn)，亟需技術(shù)創(chuàng)新。
鋼絲繩主要風(fēng)險(xiǎn)及案例
斷繩案例一、日本橫濱甲板起重機(jī)鋼絲繩斷裂
2016年9月1日，貨船（A船）在日本京浜港橫濱第1區(qū)山下船頭3號(hào)碼頭使用3號(hào)甲板起重機(jī)提升貨物， 10點(diǎn)00分左右貨物離開B船的船倉底，10點(diǎn)05分左右從起吊到B船倉底約7～8米處，3號(hào)起重機(jī)的主鋼絲繩斷裂，貨物落到了B船的船倉里。B船因貨物吊墜船艙底部發(fā)生破損而沉沒，在B船上作業(yè)的作業(yè)人員中，5人因落水而1人死亡，被救助的4人中3人受了撞傷。而在8月13日，引發(fā)事故的船剛經(jīng)第三方定期檢查，測(cè)試結(jié)果合格。
斷繩案例二、德國利勃海爾5000噸浮吊起重機(jī)鋼絲繩斷裂
2020年5月2日，德國羅斯托克碼頭一艘在建的海上風(fēng)電安裝船發(fā)生嚴(yán)重事故，船上起重機(jī)在進(jìn)行載荷測(cè)試期間攔腰折斷，船體發(fā)生損壞，并有幾人受輕傷。DEME Offshore（比利時(shí)海洋工程公司）在德國羅斯托克港口起重機(jī)測(cè)試期間，在Orion 1重型船上發(fā)生“嚴(yán)重事故”后，展開了調(diào)查。據(jù)了解，鋼絲繩在重載試驗(yàn)中斷裂，起重機(jī)臂架的上半部?jī)A倒撞到了船舷上。DEME說，這臺(tái)起重機(jī)已造成“重大損壞”。當(dāng)時(shí)船上大約有120人，共預(yù)計(jì)損失將達(dá)至少1億歐元。
斷繩案例三、石油行業(yè)鋼絲繩斷繩事故
2007年3月25日，大港油田第一鉆井公司40538鉆井隊(duì)在井場(chǎng)搬遷汽吊鋼絲繩斷裂，造成1人死亡；
2006年7月，吉林鉆井二公司某鉆井隊(duì)購置咸陽石油鋼管鋼繩廠主提升繩，新繩懸掛后正常使用一星期，便發(fā)生斷繩事故,造成2人死亡，多人受傷；
2006年，吐哈油田石油儲(chǔ)運(yùn)公司廠區(qū)內(nèi)吊裝高架燈時(shí)，發(fā)生鋼絲繩斷裂，造成嚴(yán)重事故；
2003年，國內(nèi)某油田50D電動(dòng)鉆機(jī)在作業(yè)過程中鋼絲繩突然斷裂并散射出大量斷絲，造成重大事故；
（摘自《金屬制品》2003年第10期《Φ35mm鋼絲繩斷繩事故分析》；
斷繩案例四、重工企業(yè)鋼絲繩事故
2007年4月24日，福建省福鼎市立新造船廠在修理一艘5000噸級(jí)船舶時(shí)，拖引船只的鋼繩突然斷裂，造成1人死亡，7人受傷；
2006年1月 18日 在沈家門馬峙島金鑫船舶修造廠修理“浙普23011”號(hào)裝沙船時(shí)發(fā)生鋼絲斷裂，造成1人死亡，1人受傷；
2004年10月 20日 ，晉江深滬商業(yè)碼頭罐區(qū)發(fā)生鋼絲繩斷裂事故，造成2人死亡；
根據(jù)API RB 9B:2015與SY/T6666-2017《石油天然氣工業(yè)用鋼絲繩選用和維護(hù)推薦作法》，對(duì)于鉆井機(jī)鋼絲繩的嚴(yán)格檢查要求，明確了日檢、月檢及年檢的重要性與具體執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。
1、日檢： 鉆井提升鋼絲繩應(yīng)每日檢查一次（許多現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際執(zhí)行每班檢查一次），并做好檢測(cè)記錄。
2、月檢：月度檢查應(yīng)對(duì)鋼絲繩產(chǎn)生的各類損傷及損傷的演變情況進(jìn)行詳細(xì)檢查。檢查報(bào)告應(yīng)和設(shè)備的保養(yǎng)記錄一并存檔。
3、年檢： 年度檢查應(yīng)由第三方檢測(cè)公司或在具有能力的專業(yè)公司指導(dǎo)下進(jìn)行。
這些檢查制度旨在確保鋼絲繩在極端工況下的安全可靠性，減少因鋼絲繩失效而引發(fā)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
然而，盡管這些檢查措施在一定程度上提升了鋼絲繩使用的安全性，但它們主要依賴于人工目視檢查和有限的探傷儀器輔助，這種方法存在顯著的局限性。特別是針對(duì)鋼絲繩內(nèi)部的復(fù)雜狀況，如斷絲、隱蔽磨損、深層銹蝕以及難以察覺的疲勞損傷，傳統(tǒng)的人工檢測(cè)手段往往力不從心。這些內(nèi)部缺陷若未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，將可能成為威脅作業(yè)安全的重大隱患。
為了克服這一挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩狀態(tài)的全面、實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，業(yè)界正積極探索并應(yīng)用更為先進(jìn)的技術(shù)手段。例如，采用智能傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將鋼絲繩的實(shí)時(shí)狀態(tài)、損傷情況等數(shù)據(jù)傳輸至本地分析系統(tǒng)，通過系統(tǒng)分析判斷鋼絲繩的健康狀況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲繩各類損傷的早期預(yù)警和在線監(jiān)測(cè)。這種技術(shù)不僅大大提高了檢測(cè)效率與準(zhǔn)確性，還實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)的連續(xù)性和實(shí)時(shí)性，為鉆井作業(yè)的安全生產(chǎn)提供了更為堅(jiān)實(shí)的保障。
因此，在遵循API RB 9B:2015與SY/T6666-2017標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，洛陽威爾若普檢測(cè)技術(shù)有限公司（TCK.W）作為鐵磁性材料無損探傷技術(shù)的領(lǐng)軍者，通過其自主研發(fā)的弱磁檢測(cè)技術(shù)，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)鋼絲繩的內(nèi)外部損傷，包括斷絲、磨損、銹蝕及疲勞損傷等，為鋼絲繩的安全運(yùn)行提供了可靠的保障。其研發(fā)生產(chǎn)的TCK.W鋼絲繩在線檢測(cè)系統(tǒng)在石油行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，并取得了顯著成效。
TCK.W鋼絲繩在線檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用在海洋石油生產(chǎn)設(shè)施及海洋工程船舶所用的鋼絲繩檢測(cè)設(shè)備防護(hù)等級(jí)為滿足Ⅰ類及Ⅱ類防爆環(huán)境要求，持有防爆合格證，并通過了船級(jí)社認(rèn)證。
TCK.W鋼絲繩檢測(cè)設(shè)備在煤炭礦井、岸橋中大量應(yīng)用，在煤安認(rèn)證過程中，通過交變濕熱實(shí)驗(yàn)及振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，滿足高濕度、高鹽度、高溫差要求，并對(duì)檢測(cè)探頭等裝置做加強(qiáng)設(shè)計(jì)，可以滿足石油陸上海上使用情況。
TCK.W第一次將電磁檢測(cè)技術(shù)和機(jī)器視覺識(shí)別技術(shù)融合集成，不僅能夠24小時(shí)在線實(shí)時(shí)、高速自動(dòng)采集鋼絲繩各類損傷信息，而且能夠通過機(jī)器視覺識(shí)別技術(shù)，實(shí)時(shí)采集鋼絲繩的徑縮測(cè)量像素信息、6D捻距斷絲數(shù)量識(shí)別圖像信息、以及鋼絲繩的其他各種松股、變形、籠股、跳絲、銹蝕、磨損等損傷信息，并通過機(jī)器智能技術(shù)對(duì)采集到的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，形成鋼絲繩損傷處金屬截面積損失率、捻距斷絲數(shù)量識(shí)別統(tǒng)計(jì)、直徑測(cè)量數(shù)值、傷點(diǎn)準(zhǔn)確定位、其他各種損傷視圖等檢測(cè)報(bào)告。
以下是對(duì)TCK.W鋼絲繩在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在石油行業(yè)幾個(gè)典型應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的介紹。
一、海上鉆井平臺(tái)
在東海某海上鉆井平臺(tái)上，TCK.W的鋼絲繩在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)被成功應(yīng)用于鉆井平臺(tái)設(shè)備的鋼絲繩。這些設(shè)備在海上作業(yè)中承受著巨大的風(fēng)浪和載荷，其鋼絲繩的安全性能直接關(guān)系到鉆井作業(yè)的安全和效率。TCK.W的系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼絲繩的健康狀況，有效預(yù)警了多次潛在的安全隱患，避免了因鋼絲繩斷裂導(dǎo)致的重大事故。同時(shí)，系統(tǒng)還提供了詳細(xì)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，幫助平臺(tái)管理人員科學(xué)評(píng)估鋼絲繩的承載能力和使用壽命，為合理安排維修和更換計(jì)劃提供了有力支持。
二、石油勘探現(xiàn)場(chǎng)
TCK.W鋼絲繩在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在油田勘探開發(fā)作業(yè)中對(duì)安全生產(chǎn)起到重要的作用。舉例：在四川頁巖氣勘探開發(fā)作業(yè)中，多個(gè)鉆井現(xiàn)場(chǎng)的大型鉆機(jī)安裝了TCK.W的鋼絲繩在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。由于油田自然環(huán)境惡劣，鉆井大繩承受提拉、震動(dòng)、及外部環(huán)境的影響，極易出現(xiàn)磨損和疲勞損傷。TCK.W弱磁無損檢測(cè)技術(shù)通過對(duì)鋼絲繩金屬截面積損傷量值的百分比對(duì)鋼絲繩進(jìn)行判廢，能夠?qū)︿摻z繩的斷絲、銹蝕、磨損、變形等缺陷進(jìn)行識(shí)別，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼絲繩的微小損傷，并準(zhǔn)確評(píng)估其損傷程度。這不僅避免了因鋼絲繩斷裂導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷造成的損失，還保障了鉆井一線員工的生命安全。此外，TCK.W系統(tǒng)還具備遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，使得設(shè)備管理人員能夠?qū)崟r(shí)掌握鋼絲繩的運(yùn)行動(dòng)態(tài)，提高了管理水平。
TCK.W的鋼絲繩在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在石油行業(yè)的應(yīng)用取得了顯著成效。據(jù)用戶反饋，該系統(tǒng)不僅提高了鋼絲繩檢測(cè)的準(zhǔn)確性和效率，還大大降低了人工檢測(cè)的成本和風(fēng)險(xiǎn)。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警功能，系統(tǒng)有效避免了因鋼絲繩斷裂導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷和安全事故，保障了石油企業(yè)的安全生產(chǎn)。同時(shí)，系統(tǒng)還提供了詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析功能，幫助管理人員科學(xué)評(píng)估鋼絲繩的承載能力和使用壽命，為合理安排維修和更換計(jì)劃提供了有力支持。
因此洛陽威爾若普檢測(cè)技術(shù)有限公司的TCK.W的鋼絲繩在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在石油行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)展現(xiàn)出了卓越的性能和廣泛的應(yīng)用價(jià)值。未來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，TCK.W將繼續(xù)為石油行業(yè)的安全生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量。