Offshore 및 Underwater Structures의 Prestressing Steel의 사용

Prestressing 강철의 밑에: 기초와 물자

Prestressing 강철은 서비스 짐에 주제를 두기 전에 콘크리트 또는 다른 구조상 성분으로 압축 힘을 소개하기 위하여 이용된 고강도 강철의 종류입니다. 기본적인 원리는 긴장 강철 tendons - 전형적으로 물가, 철사, 또는 막대기 - 전형적으로 (전형) 또는 후에 (post-tensioning)가 콘크리트가 둘 다 있습니다 포함합니다. 이 전 압축 계수는 장력 응력을 적용하고, 더 긴 경간, 더 얇은 단면도, 및 균열 통제를 허용하.

강철 자체는 AISI 1080 또는 1090년과 같은 고탄소 합금에서 제조됩니다, 냉각 압연 또는 열 - 1,680 MPa (표준 물가를 위해)에서 2,100 MPa (전장 막대기를 위해)에 배열하는 수확량 힘을 달성하기 위하여. 일반적인 윤곽은 7 철사 물가 (1×7, 1×19), 단 하나 철사 및 실을 꿴 막대기를 포함합니다. 공격적인 환경에 있는 내식성을 강화하기 위하여는, 강철은 수시로 S400 또는 스테인리스와 같이 입힌, 그것으로 입힌 강철로, 또는 스테인리스로 입힌 강철로, 또는 스테인리스로 입힌 강철로 만듭니다.

Offshore 및 Underwater 용도에 대한 강철 필수품을 만드는 주요 속성

내식성 및 보호 시스템

chloride ‐ laden seawater에 대한 오프쇼어 및 수중 구조 얼굴 상수 노출은 급속하게 비보호되지 않은 강철을 degrade 할 수 있습니다. 현대 prestressing 강철은 여러 보호 층을 고용 : 1 차 금속 코팅 (예 : 아연 도금), 폴리머 칼집 (예 : 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌), 일부 경우 스테인리스 정립에서 수동 산화물 층. 제대로 설계되면이 시스템은 수십 년 동안 부식률을 감소시킵니다.

고강도와 피로 저항

강철의 높은 장력 강도를 Prestressing는 디자이너가 물자 비용과 죽은 짐을 감소시키는 slender, 경량 단면도를 이용하기 위하여 가능하게 합니다. 동등한 중요한 것은 그것의 피로 저항입니다, 바다 구조로 파 활동, 현재 및 변하기 쉬운 살아있는 짐에서 주기의 수백만을 저항해야 합니다. 강철의 microstructure-fine 진주 또는 부드럽게 한 martensite는 우수한 내구 제한을, 수시로 초과합니다 100백만 주기를 초과합니다.

낮은 Relaxation 및 Creep 특성

강철 이완 또는 콘크리트 크레프 때문에 장기적인 prestress 손실은 구조상 성과를 손상할 수 있습니다. 낮은 relaxation prestressing 강철 (예를들면, ASTM A416 급료 270)는 20°C에 1,000 시간 후에 2.5%에 이완을 제한하는 안정화 열처리를 겪습니다. 이 재산은 20°C에 있는 1,000 시간 후에 1000 시간 이하 이완을 제한하는 깊은 물 구조에서 중요합니다, 재 tensioning는 실제 또는 불가능합니다.

Offshore 및 Underwater Structures의 광범위한 응용

Offshore 플랫폼

중력 기반 구조 (GBS) 및 강철 재킷 플랫폼에서, prestressed 콘크리트는 하위 구조, 갑판 및 기초 블록에 사용됩니다. 사전 압축은 150 m을 초과하는 깊이에 수압을 저항하고 지진 사건 중 연성을 제공합니다. 예를 들어, North Sea의 Troll A 플랫폼은 370 m 높이에 prestressed 콘크리트 선체를 사용하여 강철의 강도가 효율적으로 전달하는 광선 패턴으로 배열됩니다.

플로팅 생산 시스템

FPSO(Flow production storage and offloading) 선박, 텐션 횡단 플랫폼(TLP), 스파르 부예는 선체와 모링 부착을 위한 조립식 콘크리트를 통합했습니다. 강철 심줄은 콘크리트로 주조된 덕트를 통해 실행되며 구조가 부유 한 번 긴장됩니다. 이 접근법은 파도에서 연속 6도의 sway에서 피로 생활을 유지하면서 선체 중량을 줄여줍니다.

Subsea 파이프 라인 및 라이스

이 시스템은, 강철의 가장 높은 경도를 가진 강철의 다른 유형에 의해 생성됩니다. 강철의 다른 유형은, 강철의 다른 유형에 의해 형성됩니다. 강철의 다른 유형은, 강철의 다른 유형에 의해 형성됩니다. 강철의 다른 유형은, 강철의 다른 유형에 의해 형성됩니다. 강철의 다른 유형은, 강철의 다른 유형에 의해 형성됩니다. 강철의 다른 유형은, 강철의 다른 유형에 의해 형성될 수 있습니다. 강철의 다른 유형은, 강철의 다른 유형에 의해 형성될 수 있습니다.

수중 터널 및 침수 튜브 요소

이 제품은 앨런 링크 또는 홍콩 ‐ 셔 하이 ‐ 마카오 브리지와 같은 튜브 터널을 덮었습니다. 위치와 준비 된 기초에 썬크로 부유 한 섹션에서 건설됩니다. 각 섹션은 엑스트레스 콘크리트 상자 거더이며, 경도 강철 웜은 필요한 굽힘 저항을 제공하여 과도한 물 열 및 교통 부하를 지원합니다. 부식 보호는 중요합니다. 그 후, 그 후 윤활 또는 습기를 제외한 젖은 덕트 내부에 배치됩니다.

해안 보호 및 Seawalls

Prestressed 장 더미 및 격막 벽은 항구, 방화 효력 및 해안 보호를 위해 이용됩니다. 이 성분은 높은 순간 수용량에서 이득, 그(것)들을 저항 파 충격 및 scour 동안 30 m 또는 더 많은 깊이에 몰기 위하여 몹니다. 강철 심줄은 전형적으로 에폭시 입히는 이고 배지 또는 조밀한 토양으로 닻을 답니다.

Offshore Renewable Energy Foundations의 새로운 에너지 기반

풍력 발전은 더 깊은 물로 이동, 구조상 콘크리트 중력 기반 및 모노파일 기반은 인기를 얻고 있습니다. 강철 심줄은 반경 또는 원적외선 패턴으로 설계되어 터빈 타워 및 환경 힘에서 결합 된 굽힘 및 축 하중을 처리합니다. 이 디자인은 기초, 낮은 제작 및 설치 비용을 절감합니다.

공학 도전과 완화 전략

바다 조건 하에서 부식

이 제품은 주로, 주로, 특히, 매쉬 영역에서 부식, 그리고 코팅이 손상될 수 있는 지역에 있습니다. 염화물 유도된 떠오르는, 응력 부식 부수기 (SCC) 및 수소 embrittlement (HE)는 위험입니다. 엔지니어는 이중 스테인리스 (예를들면, 2205, 2507)를, 중요한 지역에 있는 tendons를 위해, 강한 코팅 (퓨전 ‐ 접착된 에폭시, trowel ‐ 승인된 돛대,) 및 현재 보호 체계를 설치하고 있는 현재 보호 체계를 가진 cathodiced.

고층강의 수소 침식

고강도 prestressing 강철은 특히 강철이 지나 보호하는 경우에 음극선 보호에서 수소 uptake에 susceptible 입니다. 이것은 분쇄를 연기하기 위하여 지도할 수 있습니다. Mitigation는 적용되는 현재 조밀도를, 수소 침투 저항하는 합금을 사용하여 통제하고, 특정 조건 하에서 수소를 생성할 수 있는 카드뮴 또는 아연 코팅을 피하. NACE TM0177와 같은 테스트 기준은 간 서비스를 위한 자격이 강철에 이용됩니다.

피로에서 파도와 현재 사이클

피로 선적은 모든 근해 구조를 위한 디자인 운전사입니다. Prestressing 강철은 특히 마찰 농도가 일어나는 곳에 앵커리지 지역에 취약합니다. 쐐기 그립에 trumpet 모양 방위 판과 매끄러운 전이와 같은 피로 저항하는 세부사항은, 근본적입니다. 자석 입자 테스트를 사용하는 일정한 검사 (MPT) 또는 초음파 가이드한 파도는 그(것)들의 propagate의 앞에 불순물을 검출할 수 있습니다.

설치 및 액세스 Difficulties

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유지 및 모니터링

구조가 서비스에서되면 덕트 내부의 심줄 검사가 어렵습니다. 방사선, 열량, 또는 시간 ‐ 도메인 반사율과 같은 비 파괴적인 방법은 사용됩니다. 영구적인 모니터링 시스템 - fibre ‐ 광학 센서, 음향 방출 배열, 또는 E- 빔 어레이 - 구조의 수명에 걸쳐 변형, 휴식 및 파손 이벤트를 추적 할 수 있습니다. 일반 조건 설문 조사, cathodic 보호 잠재적 인 검사와 결합 된, 인증에 대한 필수입니다 (예 : DNV, 로이드, ABS, 로이드)

혁신은 해양 건설에서 Prestressing 강철의 미래 형성

초고 성능 콘크리트(UHPC) 및 하이브리드 시스템

UHPC를 미리 스트레스를 풀기 위해, UHPC는 더 가벼운 내구성 구조를 허용합니다. UHPC의 dense matrix는 실제로 염화물 진입을 삭제하고, 코팅이 실패하더라도 점진을 보호하는 것을 막습니다. 탄소 fibre ‐ 강화한 중합체 (CFRP)를 사용하는 잡종 체계는 강철과 조화하여, 가혹한 바다 환경을 위한 부식에 완전한 면제를 제안하.

통합 Sensing을 가진 똑똑한 Tendons

새로운 tendons는 섬유 광학 스트레인 게이지 또는 자기 흡음 센서를 통합하여 실시간으로 긴장과 온도를보고합니다. 이 "스마트" 시스템은 적응 유지 보수를 활성화하고, 비용으로 다이버 검사를 줄이기 위해 일찍 경고를 제공합니다.

강성 Prestressing

제조업체는 수소 침수 철과 전기 아크로 재활용을 사용하여 전단 강철의 낮은 탄소 변형을 개발하고 있습니다. 초기 단계에서 여전히이 강철은 크게 역외 콘크리트 구조의 상징적 인 탄소 발자국을 낮출 수 있지만 글로벌 탈탄 목표와 일치합니다.