2023海上風(fēng)電場(chǎng)海纜海底電纜彎曲限制器

海上風(fēng)電場(chǎng)海纜海底電纜彎曲限制器II目 次前言 III112范引文件 13語定義 142總要求 2設(shè)基礎(chǔ) 3設(shè)要求 356整分析 6局分析 6熱能析 7蠕性分析 7疲分析 767聚物料 7金材料 8聚物料金料混應(yīng)用 878質(zhì)保要求 8尺控制 9制工藝 9810測(cè)要求 10測(cè)方法 119裝標(biāo)、儲(chǔ)輸 13包裝 13標(biāo)識(shí) 13存儲(chǔ) 13運(yùn)輸 1310裝運(yùn)維 13安裝 13運(yùn)維 14附錄A（料）彎限制設(shè)確單 15附錄B（料）局部分析例 17附錄C（范）自鎖定徑 19IIIIC.1試目的 19C.2試方法 19附錄D（范）額彎矩驗(yàn)極彎試驗(yàn) 20D.1試目的 20D.2額彎試方法 20D.3極彎試方法 20附錄E（范）沖試驗(yàn) 21E.1試目的 21E.2試方法 21附錄F（范）耐壓試驗(yàn) 22F.1試目的 22F.2試方法 22參考獻(xiàn) 23圖1典的合彎限制結(jié)示圖 6圖2由準(zhǔn)屬制的彎限器構(gòu)意圖 7圖3彎限器元造工流程 10圖4彎限器元寸測(cè)示圖 12圖5彎限器配組裝意圖 12圖B.1載用彎限制分面上 17圖B.2曲制半稱網(wǎng)模型 17圖B.3載用面彎曲制分面一角度 18圖B.4曲制非稱有元格型 18圖C.1曲制自彎曲意圖 19圖D.1曲制彎試驗(yàn)意圖 20圖E.1曲制沖試驗(yàn)意圖 21圖F.1曲制耐壓試示圖 22表1彎限器承的荷分和細(xì) 4表2彎限器聚物材認(rèn)測(cè)項(xiàng)目 8表3測(cè)項(xiàng)和別 10表A.1曲制設(shè)確認(rèn)單 15PAGEPAGE10海上風(fēng)電場(chǎng)海纜海底電纜彎曲限制器范圍本文件規(guī)定了海上風(fēng)電場(chǎng)海纜彎曲限制器的設(shè)計(jì)要求、制造要求、測(cè)試要求、安裝要求等。本文件適用于海上風(fēng)電場(chǎng)海纜彎曲限制器的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、安裝。海上油氣田開發(fā)用的海纜、臍帶纜等所使用的彎曲限制器也可參考使用。（GB/T21412.5—2017石油天然氣工業(yè)水下生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和操作第5部分：水下臍帶纜GB/T21412.11—201911NB/T31117—2017海上風(fēng)電場(chǎng)交流海底電纜選型敷設(shè)技術(shù)導(dǎo)則APISPECIFICATION17L1—2013柔性管道輔助設(shè)備的規(guī)范(SpecificationForFlexiblePipeAncillaryEquipment)APIRECOMMENDEDPRACTICE17L2—2013柔性管道輔助設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)(RecommendedPracticeforFlexiblePipeAncillaryEquipment)GB/T21412.5—2017、GB/T21412.11—2019、NB/T31117—2017、APISPECIFICATION17L1—2013界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。彎曲限制器bendrestrictorGB/T21412.5—2017,3.1.4]彎曲限制器模塊bendrestrictormodule實(shí)現(xiàn)海纜彎曲限制器的基本結(jié)構(gòu)模塊。注：兩個(gè)或兩個(gè)以上彎曲限制器模塊可以串聯(lián)組裝成完整長(zhǎng)度的彎曲限制器。彎曲限制器單元bendrestrictorelement實(shí)現(xiàn)海纜彎曲限制器的基本結(jié)構(gòu)單元。注：兩個(gè)彎曲限制器單元可以通過緊固件或其他形式組成一個(gè)彎曲限制器模塊。彎曲加強(qiáng)器bendstiffener：GB/T21412.11—2019,3.1.12]海底電纜Subseacable[來源NB/T31117—2017,2.0.1]鎖定lock-up：APISPECIFICATION17L1—2013,3.1.59]自由鎖定半徑free-lockingradius：APIRECOMMENDEDPRACTICE17L2—2013,3.1.41]變形鎖定半徑deformedlockingradius：APIRECOMMENDEDPRACTICE17L2—2013,3.1.29]minimumbendradius：GB/T21412.5—2017,3.1.34]功能荷載functionalload：GB/T21412.11—2019,3.1.51]環(huán)境荷載environmentalload：GB/T21412.11—2019,3.1.50]偶然荷載accidentalload由意外事件引起的荷載。[來源：GB/T21412.11—2019,3.1.49]接口結(jié)構(gòu)interfacestructure：APISPECIFICATION17L1—2013,3.1.34]設(shè)計(jì)A基于設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，供應(yīng)商應(yīng)提供設(shè)計(jì)文件證明彎曲限制器性能滿足如下要求：必要時(shí)，可通過買、賣雙方認(rèn)可的第三方對(duì)彎曲限制器設(shè)計(jì)文件進(jìn)行審核或認(rèn)證。設(shè)計(jì)基礎(chǔ)a)靜態(tài)應(yīng)用或動(dòng)態(tài)應(yīng)用；）（（）h)磨損量需求。彎曲限制器的設(shè)計(jì)需求還可包含如下內(nèi)容：a)承載力需求：應(yīng)提供彎曲限制器接口結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)的詳細(xì)圖紙，例如：法蘭、接頭、J型保護(hù)管等。圖紙應(yīng)足以確定彎曲限制器的接口結(jié)構(gòu)、緊固件的尺寸與公差，以確保彎曲限制器能夠安裝到位。設(shè)計(jì)要求表1彎曲限制器所承受的荷載分類和明細(xì)荷載分類荷載明細(xì)功能荷載靜水壓力a；由于彎曲限制器自身重量造成的荷載(在空氣和水中)；由于海纜的重量而產(chǎn)生的荷載；緊固件鎖緊過程中產(chǎn)生的荷載；海纜向彎曲限制器傳遞的荷載(彎矩和剪力)；來自連接結(jié)構(gòu)的反作用力；7）海纜與彎曲限制器系統(tǒng)在安裝、維修過程中的荷載。環(huán)境荷載1）波浪；2）流；海冰；地震；海床運(yùn)動(dòng)、滑坡；漂浮式風(fēng)電平臺(tái)運(yùn)動(dòng)b。偶然荷載偶然荷載由購(gòu)買方指定，如：墜物；拖網(wǎng)沖擊；浮式基礎(chǔ)艙室損壞或偶然進(jìn)水；安裝船舶推進(jìn)器失效；浮式基礎(chǔ)定位失效；海洋生物造成的荷載。a如果有文件證明材料不受水深的影響，則可以忽略。b僅限于動(dòng)態(tài)應(yīng)用彎曲限制器。彎曲限制器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下準(zhǔn)則：1.01.5彎曲限制器發(fā)生鎖定后，相鄰單元之間接觸行為不應(yīng)導(dǎo)致應(yīng)力/應(yīng)變超過材料的許用值。如果海纜發(fā)熱，或因周圍環(huán)境、海水溫度引起了材料溫度變化，應(yīng)考慮溫度對(duì)材料性能的影響。彎曲限制器變形后鎖定半徑的確定，應(yīng)考慮因溫度產(chǎn)生的彈性變形。設(shè)計(jì)外形結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮使外形結(jié)構(gòu)能減小海浪流作用產(chǎn)生的阻力荷載。緊固件應(yīng)計(jì)算緊固力，確保彎曲限制器整個(gè)服役期內(nèi)能夠固定于指定位置。應(yīng)分析螺栓預(yù)緊力產(chǎn)生的軸向壓力，確保彎曲限制器單元或連接結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力/應(yīng)變不超過材料許用值。應(yīng)在安裝說明文件中規(guī)定各部件使用螺栓的預(yù)緊力范圍，以及所有必要的安裝組件。接口結(jié)構(gòu)應(yīng)與支撐結(jié)構(gòu)的尺寸匹配，并考慮到所有相關(guān)結(jié)構(gòu)的公差。設(shè)計(jì)應(yīng)確保彎曲限制器各部件滿足服役壽命準(zhǔn)則，至少應(yīng)考慮如下內(nèi)容：10（（）（）a)設(shè)計(jì)報(bào)告宜包含：應(yīng)力1））；1）f分析宜通過整體分析確定彎曲限制器鎖定時(shí)的彎矩和剪力?？墒褂脛?dòng)態(tài)分析方法進(jìn)行大量疲勞工況的分析，進(jìn)而識(shí)別彎曲限制器在服役期內(nèi)是否發(fā)生過度彎根據(jù)彎曲限制器使用的材料屬性，通常有兩種不同的結(jié)構(gòu)形式。圖1是聚合物彎曲限制器的典型結(jié)構(gòu)形式，圖2是由標(biāo)準(zhǔn)金屬管制造的彎曲限制器的典型結(jié)構(gòu)形式典型。需要注意的是，聚合物彎曲限制器單元具有公頭（凸端）和母頭（凹端），能使各構(gòu)件相互鎖定。圖1典型的聚合物彎曲限制器結(jié)構(gòu)示意圖圖2由標(biāo)準(zhǔn)金屬管制成的彎曲限制器結(jié)構(gòu)示意圖局部分析示例見附錄B。必要時(shí)供應(yīng)商應(yīng)分析溫度對(duì)彎曲限制器的力學(xué)性能的影響，以保證彎曲限制器在服役壽命期內(nèi)功能完整性。以下參數(shù)可能對(duì)彎曲限制器上的溫度分布產(chǎn)生影響：）；）（疲勞分析材料聚合物彎曲限制器單元由澆注型聚氨酯或其他聚合物材料制成。聚合物彎曲限制器材料抗拉強(qiáng)度(在23℃時(shí))應(yīng)不小于45MPa10%（()；16MPa~20MPa；聚合物彎曲限制器材料的選擇應(yīng)確保其在服役期內(nèi)能夠承受海纜附近的溫度。如彎曲限制器位于金屬?gòu)澢拗破饔射撹F類材料制成。金屬?gòu)澢拗破鲬?yīng)用在比聚合物彎曲限制器需要更高的承載能力的工況，應(yīng)涂裝防腐涂層并采用犧牲陽極進(jìn)行保護(hù)。API5LLinePipeBS8010CodeofPracticeforPipelines,Part3.PipelinesSubsea:Design,ConstructionandInstallation、DNVOS-F101SubmarinePipelineSystems制造質(zhì)量保證要求（）a)抗拉強(qiáng)度：參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T1040.1、GB/T1040.2、ISO527-1、ISO527-2、ASTMD638或ISO37；GB/T1040.1、GB/T1040.2ISO527-1、ISO527-2ASTMD638ISO37；GB/T2411、ISO868、ASTMD2240BS2782-3365B表2彎曲限制器用聚合物材料認(rèn)證測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)溫度最低溫度最高溫度老化樣品磨損ISO7784-2,ASTMD4060,BS903-A9或DIN53516表2彎曲限制器用聚合物材料認(rèn)證測(cè)試項(xiàng)目（續(xù)）測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)溫度最低溫度最高溫度老化樣品壓縮強(qiáng)度、模量、斷裂應(yīng)變GB/T1041、ISO604,ASTMD695,ISO7743密度GB/T1033.1、ASTMD792,ISO1183硬度GB/T2411、ISO868,ASTMD2240或BS2782Part3中方法365B熱變形溫度GB/T1634.1、GB/T1634.2、ISO75-1,ISO75-2或ASTMD648不適用不適用不適用沖擊強(qiáng)度ISO179,ISO180或ASTMD256?剪切強(qiáng)度、模量、斷裂應(yīng)變ISO1827,ASTMD732拉伸強(qiáng)度、模量、斷裂應(yīng)變GB/T1040、ISO527-1，ISO527-2，ISO37或ASTMD638?：必做項(xiàng)，為認(rèn)證測(cè)試時(shí)必須進(jìn)行的測(cè)試項(xiàng)；?：選做項(xiàng)，為認(rèn)證測(cè)試時(shí)可選擇性進(jìn)行的測(cè)試項(xiàng)；注：認(rèn)證測(cè)試時(shí)，需考慮材料的最高及最低使用溫度，同時(shí)需考慮彎曲限制器產(chǎn)品在使用海域的產(chǎn)品周圍環(huán)境的最高及最低溫度情況。a)加工；包括焊接操作在內(nèi)的金屬部件的制造工藝應(yīng)按照購(gòu)買方要求的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范進(jìn)行制造。尺寸控制5mm連接結(jié)構(gòu)的尺寸公差，應(yīng)確保當(dāng)這些尺寸在公差范圍內(nèi)發(fā)生變化時(shí)，仍與購(gòu)買方的支撐結(jié)構(gòu)兼容。制造工藝典型的彎曲限制器單元制造工藝流程如圖3所示。圖3彎曲限制器單元制造工藝流程檢驗(yàn)彎曲限制器產(chǎn)品測(cè)試分為型式測(cè)試和出廠驗(yàn)收測(cè)試，測(cè)試項(xiàng)目和類別應(yīng)符合表3規(guī)定，測(cè)試要求除非在訂單合同中另行規(guī)定，否則按照本節(jié)規(guī)定。表3測(cè)試項(xiàng)目和類別序號(hào)測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試方法型式測(cè)試出廠驗(yàn)收測(cè)試1外觀見8.2.1.1是否測(cè)試是否測(cè)試測(cè)試數(shù)量百分比2尺寸見8.2.1.2是是100%序號(hào)測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試方法型式測(cè)試出廠驗(yàn)收測(cè)試3硬度見8.2.2.1是是20%，至少為6個(gè)單元4裝配和組裝見8.2.2.2是是20%，至少為6個(gè)單元5自由鎖定半徑見8.2.2.3是是20%，至少為2個(gè)模塊6變形鎖定半徑見8.2.2.4是是至少為8個(gè)模塊，不足則選取100%7沖擊見8.2.2.5是--8耐側(cè)壓見8.2.2.6是--9彎矩見8.2.2.7是--型式檢驗(yàn)后的彎曲限制器樣品，其檢驗(yàn)結(jié)果判定無論是否合格，均不可作為出廠產(chǎn)品。供應(yīng)商對(duì)彎曲限制器產(chǎn)品的出廠驗(yàn)收測(cè)試根據(jù)表3進(jìn)行。測(cè)試方法外觀選取彎曲限制器單元在自然光下目視進(jìn)行檢查，檢查外觀、表面有無缺陷（如翹曲、裂紋、劃痕、氣泡、變色或壓痕），檢查要全面且徹底。尺寸標(biāo)引序號(hào)說明：1——彎曲限制器單元；A——彎曲限制器內(nèi)徑；B——彎曲限制器外徑；C——彎曲限制器長(zhǎng)度。硬度

圖4彎曲限制器單元尺寸測(cè)量示意圖33圖5彎曲限制器裝配和組裝示意圖可參考附錄C中推薦的試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定。彎曲限制器在不受外力、自由彎曲狀態(tài)下的鎖定彎曲半徑，應(yīng)不小于海纜應(yīng)用時(shí)的最小彎曲半徑。DC沖擊彎曲限制器沖擊性能按照附錄E推薦的試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，在條件允許時(shí)，可以針對(duì)整個(gè)彎曲限制器進(jìn)行沖擊測(cè)試。沖擊能量應(yīng)符合彎曲限制器的出廠規(guī)定，且在沖擊試驗(yàn)后彎曲限制器模塊無破壞。耐側(cè)壓彎曲限制器耐側(cè)壓性能按照附錄F推薦的試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，耐側(cè)壓荷載應(yīng)符合彎曲限制器的出廠規(guī)定，且在耐側(cè)壓試驗(yàn)后彎曲限制器模塊無破壞。彎矩D包裝標(biāo)識(shí)彎曲限制器包裝上的標(biāo)識(shí)應(yīng)在整個(gè)包裝使用周期內(nèi)永久可識(shí)別。標(biāo)識(shí)應(yīng)至少包括以下內(nèi)容：存儲(chǔ)產(chǎn)品及木箱存儲(chǔ)應(yīng)文明裝卸，輕裝輕放，不要將產(chǎn)品放置在高溫環(huán)境或熱源附近，木箱堆放不超過2層。運(yùn)輸運(yùn)輸過程應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)木箱包裝上儲(chǔ)運(yùn)標(biāo)志進(jìn)行作業(yè)，并根據(jù)產(chǎn)品及木箱情況選用適宜的搬運(yùn)及運(yùn)輸工具。運(yùn)輸過程中不得破壞包裝，防止木箱及產(chǎn)品的跌落、碰撞和損壞。安裝運(yùn)維附錄A（資料性）彎曲限制器設(shè)計(jì)確認(rèn)單表A.1彎曲限制器設(shè)計(jì)確認(rèn)單客戶名稱版本號(hào)項(xiàng)目名稱設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)參數(shù)名稱數(shù)值單位備注海纜海纜外徑m外徑及公差海纜類型/動(dòng)態(tài)纜或靜態(tài)纜單位長(zhǎng)度重量kg/m外被層/外護(hù)套材料/最小彎曲半徑(存儲(chǔ)時(shí))m最小彎曲半徑(運(yùn)行時(shí))m應(yīng)用水深m周圍海水溫度°C彎曲限制器服役需求覆蓋角度或總長(zhǎng)度m最小鎖定半徑m如對(duì)最小鎖定半徑有要求的情況下填寫彎曲限制器單元最大外徑mm如對(duì)彎曲限制器有外徑要求情況下填寫短期外部彎矩kN·m短期外部剪力kN長(zhǎng)期外部彎矩kN·m長(zhǎng)期外部剪力kN設(shè)計(jì)壽命年是否有吊裝需求/空氣溫度表A.1彎曲限制器設(shè)計(jì)確認(rèn)單（續(xù)）客戶名稱版本號(hào)存儲(chǔ)/運(yùn)輸/安裝時(shí)最低溫度°C存儲(chǔ)/運(yùn)輸/安裝時(shí)最高溫度°C是否會(huì)露出海水是否/在潮間帶或海水較淺時(shí)，退潮時(shí)會(huì)將海水中的彎曲限制器暴露于空氣中海水溫度最低溫度°C最高溫度°C緊固件螺栓材料/螺母材料/備品備件所需備用彎曲限制器單元數(shù)量%所需備用緊固件數(shù)量%其他需求耐側(cè)壓性能kN額定值為80kN，如超過額定值情況填下沖擊性能J627.2J，其他附錄B（）FB.1B.2B.3B.4標(biāo)引序號(hào)說明：1——平行于單元分型面的平面；2——分型面；3——施加在自由端的荷載：M—彎矩，P—剪力。圖B.1荷載作用于彎曲限制器分型面上圖B.2彎曲限制器半對(duì)稱網(wǎng)格模型標(biāo)引序號(hào)說明：1——平行于單元分型面的平面；2——分型面；3——施加在自由端的荷載：M—彎矩，P—剪力。圖B.3荷載作用平面與彎曲限制器分型面呈一定角度圖B.4彎曲限制器非對(duì)稱有限元網(wǎng)格模型剪力可以作為點(diǎn)荷載施加在有限元模型的末端，如圖B.4，作用在彎曲限制器的環(huán)形面上?？偧袅Ψ植加诃h(huán)形面的各節(jié)點(diǎn)上。B.4

附錄C（規(guī)范性）自由鎖定半徑測(cè)量彎曲限制器在不受外力、未發(fā)生變形狀態(tài)下鎖定的彎曲半徑。C.1O到點(diǎn)AO