信息摘要：
0引言 近年來(lái)，海洋石油行業(yè)發(fā)生多起吊裝作業(yè)事故， 2014年12月，某鉆井平臺(tái)右舷吊車扒桿鋼絲繩發(fā)生斷裂，致使扒桿墜落砸中平臺(tái)結(jié)構(gòu)，造成吊車扒桿和平臺(tái)結(jié)構(gòu)受損嚴(yán)重。事故調(diào)查
0引言
近年來(lái)，海洋石油行業(yè)發(fā)生多起吊裝作業(yè)事故，
2014年12月，某鉆井平臺(tái)右舷吊車扒桿鋼絲繩發(fā)生斷裂，致使扒桿墜落砸中平臺(tái)結(jié)構(gòu)，造成吊車扒桿和平臺(tái)結(jié)構(gòu)受損嚴(yán)重。事故調(diào)查認(rèn)定吊車鋼絲繩磨損斷絲導(dǎo)致鋼絲繩性能下降而受力斷裂。2017年8月，某平臺(tái)油井大修進(jìn)行打撈作業(yè)時(shí)，經(jīng)過(guò)5次震擊作業(yè)后，上提鉆具至103t時(shí)，鉆井大繩突然斷裂，導(dǎo)致游車、大鉤從2.5m高度滑落至鉆臺(tái)，幸無(wú)人員傷亡。事故調(diào)查認(rèn)定，鉆井鋼絲繩局部過(guò)度摩擦形成疲勞源區(qū)，導(dǎo)致鋼絲疲勞裂紋性能降低受力斷裂。2020年2月，某平臺(tái)上提游車活動(dòng)鋼絲繩為除掉大繩等游動(dòng)系統(tǒng)上的結(jié)冰，上提16.9m時(shí)鉆井大繩突然斷裂，游車頂驅(qū)迅速滑落至鉆臺(tái)，頂驅(qū)回座在井口鉆桿上，幸無(wú)人員傷亡。事故調(diào)查認(rèn)定，鉆井大繩在天車滑輪組處跳槽打扭，將靠近的死繩卷入擋繩桿和滑輪之間摩擦切割并最終斷裂。鋼絲繩在使用過(guò)程中承受著拉、彎、扭、擠、振動(dòng)等交變應(yīng)力，存在斷繩風(fēng)險(xiǎn)，鋼絲繩作為海洋石油生產(chǎn)作業(yè)設(shè)施專業(yè)設(shè)備的“生命線”，一旦發(fā)生事故，可能造成人員傷亡、環(huán)境污染或財(cái)產(chǎn)損失。
1海洋石油生產(chǎn)設(shè)施使用的鋼絲繩種類
海洋石油生產(chǎn)設(shè)施所使用鋼絲繩的作業(yè)類別繁多，根據(jù)《鋼絲繩術(shù)語(yǔ)、標(biāo)記和分類》（GB/T8706一2017）和《海上石油作業(yè)系物安全規(guī)程》（SY6564一2011），海洋石油設(shè)施鋼絲繩按照使用場(chǎng)所及用途分為系物鋼絲繩和專用設(shè)備鋼絲繩。系物鋼絲繩是指海上石油作業(yè)中進(jìn)行起重和拖曳等系物作業(yè)的繩纜、吊具等（不含起重機(jī)等專用設(shè)備使用的鋼絲繩）；專用設(shè)備鋼絲繩是指起重機(jī)用鋼絲繩、礦井提升用鋼絲繩、海洋工程系泊用鋼絲繩、石油天然氣工業(yè)用鋼絲繩（鉆修井作業(yè)相關(guān)）。以某工程公司為例，工程船舶鋼絲繩主要分布在工程作業(yè)船舶上，鋼絲繩主要用于浮吊、折臂吊、克令吊和錨機(jī)；陸地設(shè)備鋼絲繩主要為起重機(jī)械設(shè)備、卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)備本體附屬鋼絲繩。
2典型鋼絲繩缺陷分析
某專業(yè)檢測(cè)公司近幾年完成了30多萬(wàn)條次系物鋼絲繩和7000多條次專用設(shè)備鋼絲繩的檢測(cè)，從檢驗(yàn)大數(shù)據(jù)分析可知，鋼絲繩失效主要包括斷絲、磨損、腐蝕（銹蝕）、損傷、變形、斷股，如圖1~12所示。
3鋼絲繩失效原因分析
海洋石油生產(chǎn)設(shè)施鋼絲繩失效分為以下幾類：制造缺陷、環(huán)境不良、選型不當(dāng)、使用不當(dāng)、維保不當(dāng)和檢測(cè)不當(dāng)。從歷年鋼絲繩檢測(cè)數(shù)據(jù)分析可知，系物鋼絲繩檢驗(yàn)總體不合格報(bào)廢率大約為10%，其中以變形、損傷、銹蝕、斷絲為主要報(bào)廢缺陷，4類缺陷占比超過(guò)90%，與現(xiàn)場(chǎng)使用不當(dāng)、維保不當(dāng)、環(huán)境不良、檢測(cè)不當(dāng)?shù)扔嘘P(guān)，見(jiàn)表1。當(dāng)鋼絲繩因斷絲、斷股、損傷或缺陷發(fā)生重大安全事故，以及事故調(diào)查組需要弄清鋼絲繩失效原因或劃定責(zé)任時(shí)，應(yīng)向有資質(zhì)的鑒定機(jī)構(gòu)申請(qǐng)失效原因分析和事故鑒定。張平萍等提出了鋼絲繩“失效分析項(xiàng)目”及對(duì)應(yīng)試驗(yàn)方法。
專用設(shè)備（重要用途）鋼絲繩缺陷分析以某檢測(cè)公司2015-2019年實(shí)際檢測(cè)專用設(shè)備鋼絲繩數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析得出結(jié)論如表2所示。
專用設(shè)備鋼絲繩檢驗(yàn)總體缺陷率為2%左右，以斷絲、磨損、銹蝕為主要缺陷，3類缺陷占比超過(guò)85%，與現(xiàn)場(chǎng)使用不當(dāng)、維保不當(dāng)、檢測(cè)不全面有關(guān)。
專用設(shè)備鋼絲繩斷絲缺陷占比較高的原因是：專用設(shè)備鋼絲繩在使用過(guò)程中與卷筒、滑輪等接觸摩擦，當(dāng)鋼絲繩速度過(guò)快、打滑或潤(rùn)滑不良時(shí)，鋼絲表面溫度過(guò)高可能形成馬氏體組織（硬而脆），從而降低鋼絲韌性，造成鋼絲出現(xiàn)疲勞裂紋而斷裂；另外，人工檢測(cè)存在不足，只能檢測(cè)鋼絲繩的表面情況，檢測(cè)頻率有限、檢測(cè)周期長(zhǎng)、檢測(cè)結(jié)果不穩(wěn)定、檢測(cè)工況惡劣或空間有限、檢驗(yàn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大或不能靠近鋼絲繩，存在檢驗(yàn)盲區(qū)或漏檢問(wèn)題，見(jiàn)表3。
4鋼絲繩維保管理的良好實(shí)踐
4.1將鋼絲繩管理納入QHSE管理體系為進(jìn)一步加強(qiáng)吊裝作業(yè)安全，某石油企業(yè)將吊裝作業(yè)納入安全生產(chǎn)專項(xiàng)整治“三年行動(dòng)”計(jì)劃，組織開(kāi)展鋼絲繩專項(xiàng)檢查并加強(qiáng)整改，重點(diǎn)提升鋼絲繩使用、維保和檢驗(yàn)管理水平。另外，制定并實(shí)施《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)吊裝安全管理的通知》和《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)海洋工程吊裝作業(yè)鋼絲繩/索具管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》，將起重作業(yè)定義為高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，涉及鋼絲繩的內(nèi)容包括：①作業(yè)前所有的吊索、吊具須經(jīng)專業(yè)人員檢查；②起重裝置和設(shè)備應(yīng)處于檢驗(yàn)合格證書的有效期內(nèi)，起重設(shè)備的安全裝置能正常工作；③負(fù)載不得超過(guò)起重設(shè)備的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)裝載能力；④操作動(dòng)力起重裝置的工作人員和司索指揮人員應(yīng)經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)并取得資格證書。
4.2源頭管控：加強(qiáng)鋼絲繩采購(gòu)環(huán)節(jié)的管理新購(gòu)鋼絲繩可能存在制造缺陷，主要原因包括廠家制造過(guò)程未執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求、出廠檢驗(yàn)未落實(shí)、隨意更改制造標(biāo)識(shí)、代理商采購(gòu)、技術(shù)要求不明確、非專業(yè)驗(yàn)收。針對(duì)上述問(wèn)題，新購(gòu)鋼絲繩應(yīng)事先確認(rèn)廠家生產(chǎn)資質(zhì)及第三方頒發(fā)的檢驗(yàn)證書，采購(gòu)合同必須明確索具，索具器件交貨前應(yīng)取得船級(jí)社所屬專業(yè)設(shè)備檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)合格證書和報(bào)告，通過(guò)建立鋼絲繩生產(chǎn)品牌短名單，加強(qiáng)采辦環(huán)節(jié)把關(guān)，細(xì)化和明確鋼絲繩采辦技術(shù)要求，增加出廠前預(yù)拉伸要求。
4.3進(jìn)一步規(guī)范鋼絲繩的使用選用的鋼絲繩載荷、類型、附屬件不匹配，鋼絲繩直接與銳利棱角、其他結(jié)構(gòu)物等接觸或摩擦，鋼絲繩受力角度超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定允許值，都會(huì)對(duì)鋼絲繩形成擠壓、腐蝕等損傷。主要原因是作業(yè)人員對(duì)鋼絲繩必要的使用知識(shí)缺乏，鋼絲繩選型不當(dāng)（類型不符、尺寸不符、載荷不符等）；存在造成摩擦或損壞鋼絲繩的結(jié)構(gòu)，未能發(fā)現(xiàn)或未被處理；在不良環(huán)境下使用，操作不規(guī)范；使用前檢查不到位。當(dāng)被吊物品有棱角或表面粗糙時(shí)，會(huì)使鋼絲繩提前斷絲或繩芯露出，推薦選擇專用護(hù)角或護(hù)套來(lái)保護(hù)繩索，防止繩索在吊裝過(guò)程中被尖棱銳角損壞降低其有效強(qiáng)度。禁止鋼絲純間直接連接使用，應(yīng)加卸扣或吊環(huán)連接。鋼絲繩吊索起吊要平穩(wěn)，避免沖擊載荷。采用有效措施避免索具在銳角處發(fā)生彎折或與其他構(gòu)筑物碰撞鋼絲繩吊索，肢間角夾角不得大于120°，以60°為佳。禁止從高處向下拋擲鋼絲繩吊索，禁止用起重設(shè)備從被吊物下面強(qiáng)行抽拽鋼絲繩吊索，使用中不得暴露在腐蝕性很強(qiáng)的液體或蒸汽介質(zhì)中，不得在-60-100℃范圍外使用，吊裝過(guò)程中如鋼絲繩出現(xiàn)異響應(yīng)立即停止使用。
4.4嚴(yán)格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做好檢查和保養(yǎng)鋼絲繩使用前后進(jìn)行常規(guī)目測(cè)檢查，檢查內(nèi)容包括斷絲情況、繩股變化、磨損程度、腐蝕程度、涂油狀態(tài)、彈性變化、變形、松股、松捻、環(huán)眼部位、直徑和長(zhǎng)度、壓頭部位、外觀顏色等。吊裝用鋼絲繩應(yīng)由專人保管，貯存前應(yīng)清除表面雜物，分類卷繞放置在墊板或懸掛在繩架上，嚴(yán)禁混存，并貯存在干燥、通風(fēng)的區(qū)域，防止陽(yáng)光直射、熱氣烘烤和接觸酸堿等環(huán)境。吊裝過(guò)腐蝕性較強(qiáng)物品的鋼絲繩，使用后必須沖洗干凈。為了獲得最佳使用性能，大多數(shù)鋼絲繩在使用期間應(yīng)進(jìn)行適時(shí)的清洗并涂以潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂，特別是那些繞過(guò)滑輪時(shí)經(jīng)受彎曲的部位需要進(jìn)行補(bǔ)充涂油，所涂潤(rùn)滑劑必須與制造期間原潤(rùn)滑劑一致，對(duì)于牽引驅(qū)動(dòng)鋼絲繩所涂潤(rùn)滑劑不得消減其摩擦性能。
4.5做好鋼絲繩的日常檢驗(yàn)和標(biāo)識(shí)建立鋼絲繩使用檔案，對(duì)鋼絲繩要登記造冊(cè)，鋼絲繩應(yīng)有產(chǎn)品合格證書、技術(shù)資料和使用說(shuō)明書，禁止使用無(wú)證鋼絲繩，強(qiáng)化對(duì)鋼絲繩的全過(guò)程安全管理和完整性管理。鋼絲繩的檢驗(yàn)應(yīng)委托有資質(zhì)的第三方檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)開(kāi)展，定期檢驗(yàn)周期為6個(gè)月。海上結(jié)構(gòu)物安裝使用前必須進(jìn)行檢驗(yàn)，出現(xiàn)損壞或可疑狀況時(shí)應(yīng)進(jìn)行臨時(shí)復(fù)驗(yàn)，停用半年以上（包括半年）又重新使用均應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)標(biāo)記包括檢驗(yàn)色標(biāo)和檢驗(yàn)標(biāo)牌，檢驗(yàn)標(biāo)牌是檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)合格標(biāo)識(shí)。檢驗(yàn)色標(biāo)分為黃、藍(lán)、綠、白、紅，單數(shù)年上半年檢驗(yàn)合格的使用黃色，下半年使用藍(lán)色；雙數(shù)年上半年檢驗(yàn)合格的使用綠色，下半年使用白色.紅色為不合格并禁止使用的色標(biāo)。檢驗(yàn)色刷涂在鋼絲繩索具的鋁合金壓頭上。
4.6提升鋼絲繩檢查、檢驗(yàn)質(zhì)量傳統(tǒng)的檢驗(yàn)存在“死角”，如沒(méi)有全繩檢驗(yàn)、人員無(wú)法到達(dá)檢驗(yàn)位置等；選用檢驗(yàn)方式不當(dāng)或不全面，識(shí)別缺陷能力有限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)重大缺陷的及時(shí)識(shí)別；未經(jīng)檢驗(yàn)或檢驗(yàn)項(xiàng)目不全等。主要原因是技術(shù)手段限制或位置受限，造成“死角”存在或不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷；第三方檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)技術(shù)、能力有限或人為不規(guī)范檢驗(yàn)等。考慮利用諸如DROPS的檢驗(yàn)技術(shù)解決高空不可及位置問(wèn)題，利用鋼絲繩探傷儀等提高缺陷識(shí)別能力，利用鋼絲繩在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)。目前鋼絲繩損傷檢測(cè)的方法有很多，可以大致分為電磁法、聲學(xué)法、光學(xué)法、X射線法、力學(xué)法等。鋼絲繩在線檢測(cè)裝置在一定程度上保證了鋼絲繩的安全運(yùn)行，并在安全運(yùn)行的前提下減少了因過(guò)早報(bào)廢而產(chǎn)生的浪費(fèi)問(wèn)。
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