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0引言 近年來，海洋石油行業發生多起吊裝作業事故， 2014年12月，某鉆井平臺右舷吊車扒桿鋼絲繩發生斷裂，致使扒桿墜落砸中平臺結構，造成吊車扒桿和平臺結構受損嚴重。事故調查
0引言
近年來，海洋石油行業發生多起吊裝作業事故，
2014年12月，某鉆井平臺右舷吊車扒桿鋼絲繩發生斷裂，致使扒桿墜落砸中平臺結構，造成吊車扒桿和平臺結構受損嚴重。事故調查認定吊車鋼絲繩磨損斷絲導致鋼絲繩性能下降而受力斷裂。2017年8月，某平臺油井大修進行打撈作業時，經過5次震擊作業后，上提鉆具至103t時，鉆井大繩突然斷裂，導致游車、大鉤從2.5m高度滑落至鉆臺，幸無人員傷亡。事故調查認定，鉆井鋼絲繩局部過度摩擦形成疲勞源區，導致鋼絲疲勞裂紋性能降低受力斷裂。2020年2月，某平臺上提游車活動鋼絲繩為除掉大繩等游動系統上的結冰，上提16.9m時鉆井大繩突然斷裂，游車頂驅迅速滑落至鉆臺，頂驅回座在井口鉆桿上，幸無人員傷亡。事故調查認定，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。鋼絲繩在使用過程中承受著拉、彎、扭、擠、振動等交變應力，存在斷繩風險，鋼絲繩作為海洋石油生產作業設施專業設備的“生命線”，一旦發生事故，可能造成人員傷亡、環境污染或財產損失。
1海洋石油生產設施使用的鋼絲繩種類
海洋石油生產設施所使用鋼絲繩的作業類別繁多，根據《鋼絲繩術語、標記和分類》（GB/T8706一2017）和《海上石油作業系物安全規程》（SY6564一2011），海洋石油設施鋼絲繩按照使用場所及用途分為系物鋼絲繩和專用設備鋼絲繩。系物鋼絲繩是指海上石油作業中進行起重和拖曳等系物作業的繩纜、吊具等（不含起重機等專用設備使用的鋼絲繩）；專用設備鋼絲繩是指起重機用鋼絲繩、礦井提升用鋼絲繩、海洋工程系泊用鋼絲繩、石油天然氣工業用鋼絲繩（鉆修井作業相關）。以某工程公司為例，工程船舶鋼絲繩主要分布在工程作業船舶上，鋼絲繩主要用于浮吊、折臂吊、克令吊和錨機；陸地設備鋼絲繩主要為起重機械設備、卷揚機設備本體附屬鋼絲繩。
2典型鋼絲繩缺陷分析
某專業檢測公司近幾年完成了30多萬條次系物鋼絲繩和7000多條次專用設備鋼絲繩的檢測，從檢驗大數據分析可知，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
海洋石油生產設施鋼絲繩失效分為以下幾類：制造缺陷、環境不良、選型不當、使用不當、維保不當和檢測不當。從歷年鋼絲繩檢測數據分析可知，系物鋼絲繩檢驗總體不合格報廢率大約為10%，其中以變形、損傷、銹蝕、斷絲為主要報廢缺陷，4類缺陷占比超過90%，與現場使用不當、維保不當、環境不良、檢測不當等有關，見表1。當鋼絲繩因斷絲、斷股、損傷或缺陷發生重大安全事故，以及事故調查組需要弄清鋼絲繩失效原因或劃定責任時，應向有資質的鑒定機構申請失效原因分析和事故鑒定。張平萍等提出了鋼絲繩“失效分析項目”及對應試驗方法。
專用設備（重要用途）鋼絲繩缺陷分析以某檢測公司2015-2019年實際檢測專用設備鋼絲繩數據為基礎，分析得出結論如表2所示。
專用設備鋼絲繩檢驗總體缺陷率為2%左右，以斷絲、磨損、銹蝕為主要缺陷，3類缺陷占比超過85%，與現場使用不當、維保不當、檢測不全面有關。
專用設備鋼絲繩斷絲缺陷占比較高的原因是：專用設備鋼絲繩在使用過程中與卷筒、滑輪等接觸摩擦，當鋼絲繩速度過快、打滑或潤滑不良時，鋼絲表面溫度過高可能形成馬氏體組織（硬而脆），從而降低鋼絲韌性，造成鋼絲出現疲勞裂紋而斷裂；另外，人工檢測存在不足，只能檢測鋼絲繩的表面情況，檢測頻率有限、檢測周期長、檢測結果不穩定、檢測工況惡劣或空間有限、檢驗人員勞動強度大或不能靠近鋼絲繩，存在檢驗盲區或漏檢問題，見表3。
4鋼絲繩維保管理的良好實踐
4.1將鋼絲繩管理納入QHSE管理體系為進一步加強吊裝作業安全，某石油企業將吊裝作業納入安全生產專項整治“三年行動”計劃，組織開展鋼絲繩專項檢查并加強整改，重點提升鋼絲繩使用、維保和檢驗管理水平。另外，制定并實施《關于進一步加強吊裝安全管理的通知》和《關于進一步加強海洋工程吊裝作業鋼絲繩/索具管理的指導意見》，將起重作業定義為高風險作業，涉及鋼絲繩的內容包括：①作業前所有的吊索、吊具須經專業人員檢查；②起重裝置和設備應處于檢驗合格證書的有效期內，起重設備的安全裝置能正常工作；③負載不得超過起重設備的動態和靜態裝載能力；④操作動力起重裝置的工作人員和司索指揮人員應經過專業培訓并取得資格證書。
4.2源頭管控：加強鋼絲繩采購環節的管理新購鋼絲繩可能存在制造缺陷，主要原因包括廠家制造過程未執行標準要求、出廠檢驗未落實、隨意更改制造標識、代理商采購、技術要求不明確、非專業驗收。針對上述問題，新購鋼絲繩應事先確認廠家生產資質及第三方頒發的檢驗證書，采購合同必須明確索具，索具器件交貨前應取得船級社所屬專業設備檢驗機構檢驗合格證書和報告，通過建立鋼絲繩生產品牌短名單，加強采辦環節把關，細化和明確鋼絲繩采辦技術要求，增加出廠前預拉伸要求。
4.3進一步規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、其他結構物等接觸或摩擦，鋼絲繩受力角度超出標準規定允許值，都會對鋼絲繩形成擠壓、腐蝕等損傷。主要原因是作業人員對鋼絲繩必要的使用知識缺乏，鋼絲繩選型不當（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構，未能發現或未被處理；在不良環境下使用，操作不規范；使用前檢查不到位。當被吊物品有棱角或表面粗糙時，會使鋼絲繩提前斷絲或繩芯露出，推薦選擇專用護角或護套來保護繩索，防止繩索在吊裝過程中被尖棱銳角損壞降低其有效強度。禁止鋼絲純間直接連接使用，應加卸扣或吊環連接。鋼絲繩吊索起吊要平穩，避免沖擊載荷。采用有效措施避免索具在銳角處發生彎折或與其他構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，禁止用起重設備從被吊物下面強行抽拽鋼絲繩吊索，使用中不得暴露在腐蝕性很強的液體或蒸汽介質中，不得在-60-100℃范圍外使用，吊裝過程中如鋼絲繩出現異響應立即停止使用。
4.4嚴格按照技術標準做好檢查和保養鋼絲繩使用前后進行常規目測檢查，檢查內容包括斷絲情況、繩股變化、磨損程度、腐蝕程度、涂油狀態、彈性變化、變形、松股、松捻、環眼部位、直徑和長度、壓頭部位、外觀顏色等。吊裝用鋼絲繩應由專人保管，貯存前應清除表面雜物，分類卷繞放置在墊板或懸掛在繩架上，嚴禁混存，并貯存在干燥、通風的區域，防止陽光直射、熱氣烘烤和接觸酸堿等環境。吊裝過腐蝕性較強物品的鋼絲繩，使用后必須沖洗干凈。為了獲得最佳使用性能，大多數鋼絲繩在使用期間應進行適時的清洗并涂以潤滑油或潤滑脂，特別是那些繞過滑輪時經受彎曲的部位需要進行補充涂油，所涂潤滑劑必須與制造期間原潤滑劑一致，對于牽引驅動鋼絲繩所涂潤滑劑不得消減其摩擦性能。
4.5做好鋼絲繩的日常檢驗和標識建立鋼絲繩使用檔案，對鋼絲繩要登記造冊，鋼絲繩應有產品合格證書、技術資料和使用說明書，禁止使用無證鋼絲繩，強化對鋼絲繩的全過程安全管理和完整性管理。鋼絲繩的檢驗應委托有資質的第三方檢驗檢測機構開展，定期檢驗周期為6個月。海上結構物安裝使用前必須進行檢驗，出現損壞或可疑狀況時應進行臨時復驗，停用半年以上（包括半年）又重新使用均應進行檢驗。檢驗標記包括檢驗色標和檢驗標牌，檢驗標牌是檢驗機構檢驗合格標識。檢驗色標分為黃、藍、綠、白、紅，單數年上半年檢驗合格的使用黃色，下半年使用藍色；雙數年上半年檢驗合格的使用綠色，下半年使用白色.紅色為不合格并禁止使用的色標。檢驗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、檢驗質量傳統的檢驗存在“死角”，如沒有全繩檢驗、人員無法到達檢驗位置等；選用檢驗方式不當或不全面，識別缺陷能力有限，無法實現重大缺陷的及時識別；未經檢驗或檢驗項目不全等。主要原因是技術手段限制或位置受限，造成“死角”存在或不能及時發現缺陷；第三方檢驗機構的檢驗技術、能力有限或人為不規范檢驗等。考慮利用諸如DROPS的檢驗技術解決高空不可及位置問題，利用鋼絲繩探傷儀等提高缺陷識別能力，利用鋼絲繩在線監測系統實時檢測。目前鋼絲繩損傷檢測的方法有很多，可以大致分為電磁法、聲學法、光學法、X射線法、力學法等。鋼絲繩在線檢測裝置在一定程度上保證了鋼絲繩的安全運行，并在安全運行的前提下減少了因過早報廢而產生的浪費問。
