Table of Contents

Розуміння престигуючих сталевих: основи та матеріали

Попередня сталь - категорія високоміцної сталі, яка використовується для введення компресорних сил в бетонні або інші структурні елементи, перш ніж вони підлягають обслуговуванню навантажень. Основний принцип передбачає натяження сталевих сухожилля - тирсиково-струми, дроти або бруси -й далі до (передтонкий) або після (постос-напірування) бетон поміщається. Цей прекомпресійні аналоги наносять напружені напруження, що дозволяють довше прольотів, більш тонких секцій і поліпшений тріщинний контроль.

Сама сталь виготовлена з високовуглецевих сплавів, таких як AISI 1080 або 1090, які холодно-зварені або термічно оброблені для досягнення міцності врожайності від 1,680 МПа (для стандартних пасом) до більш 2,100 МПа (для престижних барів). Загальні конфігурації включають семипровідні пасма (1 × 7, 1 × 19), одиночні дроти, і різьблені бруси. Для підвищення корозійності в агресивних середовищах, претензійна сталь часто покривається епоксидним, оцинкованим цинком, або навіть керамічним, або виготовлений з нержавіючої сталі сплавів, таких як UNS S30400 або S600.

Основні властивості, які роблять престисцидивну сталеву речовину для офшорних і підводних використання

Системи захисту корозії та захисту

Офшорні та підводні конструкції стикаються з постійним впливом хлоридно-твердих морських вод, які можуть швидко деградувати незахищену сталь. Сучасні престигерні сталі використовують багаторазові захисні шари: первинне металеве покриття (наприклад, оцинковане), полімерна кладка (наприклад, поліпропілен або поліетилен), а в деяких випадках пасивний оксидний шар з нержавіючої сталі рецептур. При правильно розробленні ці системи зменшують корозійні ставки до недбалих рівнів навіть після десятиліть занурення.

Висока міцність і стійкість до втоми

Висока міцність сталі дозволяє дизайнерам використовувати шлам, легкий розділи, що знижують матеріальні витрати і відмерлі навантаження. Вкрай важливо - її втома опір, оскільки морські конструкції повинні витримати мільйони циклів від дії хвилі, струмів і змінних живих навантажень. Мікроструктура сталі - перлиліт або загартоване мартензит - забезпечує відмінні ліміти витривалості, часто перевищує 100 мільйонів циклів на стресових діапазонах загального користування в офшорних додатках.

Низькі релаксаційні характеристики та характеристики

Довгострокова втрата престисцидів через сталевий релакс або бетонний creep може бути компромісним виконанням конструкцій. Низькоереактика престисцидивних сталей (наприклад, ASTM A416 Grade 270) проходять стабілізацію теплового лікування, що обмежує релаксацію до мінімум 2,5% після 1,000 годин на 20°C. Ця властивість є критичною в глибоководних конструкціях, де ретерінг є непрактичною або неможливою.

Витончені програми в офшорних та підводних структурах

Фіксовані офшорні платформи

У тяжіннях є несучими структурами (ГБС) і сталевими детами, попередньо напруженими бетонами використовуються для підструктур, колодок і фундаментних блоків. Передповітражування допомагає протистояти гідростатичного тиску на глибині, що перевищує 150 м і забезпечує провітрювість при сейсмічних подіях. Наприклад, платформа Troll A в Північному морі використовує попередньо напружений бетонний корпус над 370 м, високорослі, з сталевими сухожиллями, розташованими в радіальному шаблоні, щоб швидко перенести навантаження.

Системи виробництва флоативних виробів

Покриття виробничих накопичувачів та розвантаження (FPSO) суден, натяжні платформи (TLPs), а також шипні буйи, що включають в себе попередньо напружений бетон для корпусів і змочування вкладення. Сталі сухожилля пропускають через протоки, що проливаються в бетон і натягуються один раз на структуру. Такий підхід знижує вагу корпусу при підтримці втомлення безперервного шестиходового ходу від хвиль.

Підморські труби та ріє

Підводи зносу часто спираються на попередньо напружені бетонні вагові покриття (СВ) для забезпечення негативного буоутворення і механічного захисту. У цих системах сталеві сухожилля вбудовуються в межах бетонного шару і натягують, щоб запобігти тріщину під час проведення трубопровідних операцій і подальшого морського поселення. Аналогічно гнучкі підйомники використовують спірально-зважені попередньо напружені сталі як тензійний шар, що дозволяє їм витримати внутрішній тиск і осьові навантаження з поточного і повітряного руху.

Підводні тунелі і зволожуючі елементи труб

Труби з асинхронним покриттям - це як оресунд Link або Гонконг-Жугай-Макау-Магау-Магау-Магау-Макау-Моста, побудовані в секціях, які поплавляються в позицію, а потім засмагають на підготовлені фундаменти. Кожен розділ - це попередньо напружена бетонна коробка, з поздовжніми сталевими сухожиллями, що забезпечують необхідну стійкість до згинання, щоб підтримувати перекриття водного стовпа і навантаження на транспорт. Захист корозії є критичним; сухожилля розміщені всередині герметичних проток, які пізніше заповнюються затиранням або восом, щоб виключити вологу.

Захист берегових стін і стінок

Підвісні листові палі і діафрагми стін використовуються для джгутів, ламків і захисту берегів. Ці елементи вигідні від високої ємності, що дозволяє їх приводити до глибини 30 м або більше при цьому протидію удару хвилі і стяжки. Сталеві сухожилля зазвичай епоксидно-охолоджені і закріплюються в построк або щільні ґрунти.

Офшорні відновлювані енергетичні фонди

В якості вітрових ферм переходять в глибокі води, попередньо напружені бетонні гравітації, на основі монопальних фундаментів, що набирають популярність. Сталі сухожилля розташовуються в радіальному або об'ємному візерунку для обробки комбінованих згинів і осьових навантажень від турбінної башти і екологічних сил. Цей дизайн зменшує масу фундаменту, знижує структуру і витрати на встановлення.

Технології та стратегії міграції

Коррозія в морських умовах

Найбільш стійким завданням є корозійна, зокрема в зоні бризок і в зонах, де покриття можуть бути пошкоджені. Хлоридно індуковані плювати, стрес корозійна тріщина (SCC), і водне ембрірування (HE) є небезпеками. Інженери проти цих, за допомогою визначення дуплексної нержавіючої сталі (наприклад, 2205, 2507) для сухожиль в критичних зонах, застосовуючи міцні покриття (fusion-bonded епоксиди, trowel‐applied мастики), а також встановлення катодних систем з сакруційні анодами або враженим струмом.

Гідрогенна роздратування в високоміцних сталей

Високоміцна престигерна сталь схильна до надходження водню від катагідного захисту, особливо якщо сталь переохочена. Це може призвести до затримки перелому. Мігація включає контроль за наданою щільністю, використовуючи гідрокераміаційно стійкий сплави, і уникнути кадмію або цинку покриття, які можуть генерувати водню в певних умовах. Випробування стандартів, таких як NACE TM0177 використовуються для отримання кваліфікованих сталей для кислого сервісу.

Товстушка від Wave і поточного Велоспорт

Жирига навантаження є конструктором драйвера для всіх офшорних конструкцій. Попередня сталь особливо вразлива при анкерних зонах, де відбуваються концентрації стресу. Жиригеоміцні деталі, такі як трубоподібні підшипники пластин і плавні переходи в животі кіл, є важливим. Регулярне обстеження за допомогою магнітних тестів частинок (MPT) або ультразвукових керованих хвиль може виявити ініжні тріщини перед їх розмноженням.

Монтаж і доступність

Натяжність сухожиль підводом є складним через обмежену видимість, струм і необхідність спеціалізованого обладнання. Віддалені керовані транспортні засоби (ROVs) оснащені гідравлічними джеками, які виконують натягу, при цьому затирка здійснюється за допомогою незнімних насосів. Для постнапірних сегментів всі протоки повинні бути натискні, щоб забезпечити герметичність перед затиранням. Вибір між передпотензією (деон на суші) і післянапругаючі (в ситі) залежать від транспорту і складання обмежень.

Обслуговування та моніторинг

Після того, як структура знаходиться в сервісі, перевіряючи сухожилля всередині каналів є складним. Нетерогенні методи, такі як рентгенографія, термографія, або часово-доменева рефлексометрія використовуються. Постійні системи моніторингу -фібрелокооптичні датчики, акустичні емісії масивів, або масиви Еомеам - можуть відслідковувати штам, релаксацію та розбиття подій на термін служби структури. Регулярні дослідження стану, поєднані з кіходик захисту, потенційні перевірки, обов'язково для сертифікації (наприклад, DNV, ABS, Lloyd).

Інновації формування майбутнього престижуючої сталі в морській конструкції

Ультра-високий контрольний бетонний (УГК) та гібридні системи

Комбінація UHPC з престисним сталевим дозволяє навіть більш легкі і більш міцні конструкції. Щільна матриця UHPC практично виключає хлоридну інгресу, захист сухожилля навіть якщо покриття не вдасться. Гібридні системи з використанням вуглецевих ‐fibre‐reinforced полімер (CFRP) сухожилля в поєднанні з сталлю підлягають вивченню, що забезпечує повну імунітет до корозії для важких морських середовищ.

Смарт Тендони з інтегрованим Sensing

Нові сухожилля в комплекті волоконно-оптичні датчики або магнітоеластичні датчики, які повідомляють про натяг і температуру в режимі реального часу. Ці системи «розумні» дозволяють адаптивне обслуговування і забезпечити раннє попередження дискету, зменшення потреби в економічному дивері перевірки.

Сталі престизіючі сталі

Виробники розвиваючі низькотемпературні варіанти престигерної сталі, використовуючи гідроабульований залізо та електроенерк-печерка для переробки печі. Хоча ще на ранніх стадіях ці сталі можуть значно знизити вуглецевий слід офшорних залізобетонних конструкцій, вирівняючи з глобальними декарбонізаціями цілей.

Висновок

Попередня сталь стала незамінним матеріалом для офшорної та підводної інженерії. Його поєднання високої міцності, керованого релаксу та корозійно-стійкого покриття дозволяє інженерам розробляти конструкції, які безпечно працюють протягом десятиліть в найбільш агресивних середовищах світу. Продовжені досягнення в дизайні сплавів, захисних системах та технології моніторингу надалі розширюватимуть можливості претензійної сталі, що дозволяють більш глибоким портам, більш більшим обсягом вітрових турбін, а також більш стійким прибережної інфраструктури. Для промисловості повністю реалізувати ці переваги, суворий контроль якості при установці та технічному забезпеченні життєвих циклів повинен залишатися пріоритетом.

Для подальшого читання на проектних стандартах та останніх дослідженнях, розглянемо наступні ресурси:

  • ASTM A416/A416M] – Стандартна специфікація для низькорелаксації, Сьомеварний сталевий пасма для попередньо напруженого бетону.
  • fb Бюллетень 89 – “Престрессійна сталь: захист корозії для морських конструкцій” (Федеація міжнародного двоєтону, 2018).
  • DNV‐OS‐C502 – Офшорні бетонні конструкції (Det Norske Veritas).
  • NACE TM0177] – Лабораторія тестування металів для стійкості до сульфатидного стресу тріщини і стресу Коррозія тріщини в H2S навколишнього середовища.