ГОСТ Р 58773-2019 (ИСО 19901-7:2013) Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения нефтегазопромысловые морские. Системы позиционирования плавучих сооружений

     10.2 Усталостная прочность

10.2.1 Стальные канаты, цепи и соединительные звенья

Усталостная прочность стальных канатов, цепей, соединительных звеньев, а также других элементов системы позиционирования, показана кривыми усталости T-N, где диапазон натяжения T, как правило, безразмерный, путем деления на приемлемое эталонное разрывное усилие, а N представляет собой допустимое количество циклов. Кривые усталости T-N основываются на данных усталостных испытаний для этих компонентов, а также регрессионном анализе.

Характерные кривые усталости T-N для некоторых стальных канатов, цепей, а также соединительных звеньев, представлены в 10.2.2. Кривые усталости T-N используют для оценки усталостных условий "натяжение - натяжение" (Т-Т) в соответствии с 10.2.3. Усталостные условия при свободном изгибе рассматривают в 10.2.4.

10.2.2 Кривые усталости T-N

Типовая кривая усталости T-N выражается формулой (12):

,                                                       (12)

где N - общее количество допустимых циклов натяжения Т;

Т - отношение диапазона натяжения (двойная амплитуда) к эталонному разрывному усилию элемента (соответствующая эталонная прочность для каждого типа элементов приведена ниже);

m - обратный уклон кривой усталости T-N;

K - постоянная усталости.

Кривые T-N наносятся на миллиметровую бумагу в качестве прямых линий.

Значения m и K приведены в таблице 3 для звеньев цепей, соединительных звеньев и компонентов стальных канатов.

Таблица 3 - Значения m и K для типовых кривых усталости T-N

Чтобы сделать допуск на коррозию и износ при определении эталонного разрывного усилия общих и соединительных звеньев якорных цепей категорий R3, R3S, R4, R4S, R5, их калибр должен быть равен номинальному калибру минус половина допуска на коррозию и износ.

В таблице 3 указано, что усталостная прочность цепи без распорки меньше, чем у соответствующей цепи с распоркой. Тем не менее наличие распорки приводит к ряду возможных усталостных явлений, которые не могут быть выявлены при осмотре (ослабленные распорки, трещины в сварных швах распорки, острые углы в основании распорок, коррозия между распоркой и звеном и дефекты, которые скрыты за распоркой). Уравнения для цепи с распоркой не действуют для звеньев с ослабленными распорками. Поэтому важно учитывать все факторы, влияющие на усталостную прочность при выборе типа цепи.

Кривая усталости T-N для соединительных звеньев Болдта и Кентера основана на ограниченных данных усталостных испытаний.

Усталостная прочность дугообразных скоб со штырями сравнима с общими звеньями аналогичного размера и марки, при условии, что скобы обработаны, чтобы входить в соединение с малым допуском. В корпусе скобы шплинт не используется, и скоба имеет узкий зев.

Для других типов соединительных звеньев, если опубликованных данных недостаточно для построения кривых усталостной прочности, следует проводить соответствующие испытания с целью построения кривых для использования таких звеньев в стационарных системах позиционирования. Испытания следует проводить, чтобы их характер согласовывался с испытаниями, на результатах которых основываются кривые усталости T-N, перечисленные в таблице 3.

Эталонное разрывное усилие стального каната равно его минимальному разрывному усилию.

Кривые усталости T-N для стального каната основываются на данных усталостного испытания для шестипрядного, многопрядного канатов и канатов одинарной свивки. Как показано в таблице 3, усталостная прочность стального каната является функцией среднего натяжения в канате, которая в системе позиционирования с провисающими якорными линиями, как правило, составляет 0,2-0,3 от минимального разрывного усилия. При оценке усталостного повреждения стального каната необходимо учитывать воздействие среднего натяжения согласно 10.3.3.

Усталостные данные по стальному канату основаны на испытаниях, в которых не учитывают эффекты коррозии. Поэтому кривые усталости T-N в таблице 3 соответствуют лишь стальным канатам с антикоррозийной защитой, например, с гальванической, плакирующей оболочкой, с защитным компаундным соединением, а также могут рассматриваться канаты с цинковым покрытием. При использовании стального каната как части стационарной системы позиционирования, расчетный срок службы, освидетельствование, а также стратегию замены следует учитывать при определении комбинации систем антикоррозийной защиты, которая необходима для использования в каждом конкретном случае.

Дополнительная информация и рекомендации приведены в А.9.2.2 (приложение А).

10.2.3 Усталость типа "натяжение-натяжение" (Т-Т)

Элементы цепи, соединительного звена и стального каната систем позиционирования, подверженных натяжению, следует проектировать с учетом усталостной прочности, определяемой в соответствии с 10.2.2 для вычисления усталостного повреждения в соответствии с 10.3.3. Оценка усталости других элементов систем позиционирования, подверженных чистому натяжению, которое может моделироваться с помощью кривых T-N, также должна выполняться в соответствии с 10.2.2 и 10.3.3, при условии, что соответствующие кривые T-N существуют или могут быть построены.