Приложение G (справочное). Натурные испытания шлангокабеля

Приложение G
(справочное)

Натурные испытания шлангокабеля

G.1 Натурные испытания шлангокабеля

В таблице G.1 приведено руководство для изготовителей шлангокабеля по подготовке программы натурных испытаний. Эти испытания должен определять заказчик как определительные (проводят на отрезке от опытного образца) или приемочные (проводят на образце, отрезанном от изготовленного шлангокабеля). Испытания, требования к которым приведены в разделе 10, должны быть проведены, за исключением случая, когда заказчик отказался от их проведения, поскольку результаты ранее проведенных испытаний являются применимыми для проекта.

Таблица G.1 - Натурные испытания шлангокабеля

Вид испытания шлангокабеля	Цели и исследования
Опытная общая скрутка (изготовление опытного образца)	Цели: - оценить технологическую реализуемость изготовления; - подтвердить возможность изготовления и размещения элементов в поперечном сечении; - подтвердить прогнозные характеристики (например, диаметр, вес). Исследования: - аттестация технологии сварки труб и заделки; - если поперечные сечения скрутки для динамических и статических условий отличаются, необходимо изготовить образцы для обоих вариантов поперечных сечений
Совмещенные испытания на скручивание и растяжение	Цели: - определить при нагружении до расчетной величины нагрузки на растяжение остаточную деформацию, остаточное скручивание, характеристики скручивания и продольную жесткость конструкции; - согласовать с заказчиком увеличение расчетной нагрузки на растяжение до согласованного уровня, превышающего максимальную нагрузку на растяжение, для определения величины нагрузки, при которой элементы в составе шлангокабеля прекращают функционировать (предел прочности на растяжение для шлангокабеля); - подтвердить балансировку шлангокабеля, конструкция которого предусматривает балансировку на скручивание; - определить усилие, требуемое для кручения шлангокабеля в каждом радиальном направлении при отсутствии натяжения и при пошаговом увеличении натяжения. Исследования: - способ заделки для обеспечения надежной фиксации внутренних элементов; - число приращений нагрузки до достижения максимальной нагрузки на растяжение (не менее 10); - метод регистрации нагрузки, увеличения длины и угла кручения на каждом шаге увеличения нагрузки; - продолжительность периода нахождения шлангокабеля под действием максимальной растягивающей нагрузки (не менее 1 ч); - повторяющееся увеличение и уменьшение нагрузки (циклическое изменение нагрузки) для получения стабильных показателей относительного удлинения и скручивания; - если поперечные сечения скрутки для динамических и статических условий отличаются, то рассматривают отрезок опытного образца для обоих вариантов
Испытания жесткости при изгибе	Цель: подтвердить теоретическую жесткость при изгибе для шлангокабеля. Исследование: пошаговое измерение приложенной силы (нагрузки) и изгиба шлангокабеля для построения зависимости; величина момента сопротивления сечения, полученная для заданной длины образца, должна фиксироваться с построением кривой при различных значениях силы/изгиба
Испытания для оценки прочности оконечных устройств (испытание прочности на растяжение с оконечными устройствами)	Цели: - подтвердить, что прочность оконечных устройств достаточна, исходя из проектной нагрузки на растяжение; - показать, что взаимодействие между элементами соответствует прогнозному (например, нет локального разрушения более слабых элементов, относительное удлинение элементов соответствует прогнозному). Исследования: - проектное натяжение может отличаться для каждого конца, при определении проектного значения натяжения необходимо учитывать все возможные варианты нагрузки, включая этапы укладки, ликвидации, извлечения, эксплуатации в экстремальных условиях; - скорость увеличения прикладываемой осевой нагрузки (не более 1 % от максимального натяжения в процессе укладки в секунду); - продолжительность удержания при испытаниях (не менее 1 ч); - необходимо рассмотреть возможность в процессе испытания прикладывать нагрузку, превышающую максимальное проектное значение, с учетом необходимого запаса прочности
Совмещенные испытания на растяжение и изгиб	Цели: подтвердить, что шлангокабель соответствует требованиям в отношении заданного сочетания натяжения при укладке или эксплуатации (в зависимости от того, какая величина больше) и изгибающей нагрузки. Исследования: - необходимо воссоздать проектную растягивающую нагрузку и радиус изгиба при укладке. В трубах шлангокабеля должно быть установлено непрерывно контролируемое давление, принятое для процесса укладки; - скорость увеличения прикладываемой осевой нагрузки (не более 1 % от максимального значения нагрузки при укладке в секунду); - продолжительность удержания при испытаниях (не менее 1 ч); - необходимо оценить относительное перемещение элементов и их деформацию в результате взаимодействия в условиях изгиба и натяжения; - сравнить овализацию элементов с результатами испытания на смятие
Испытания на сжатие/смятие (моделирование устройства натяжения при укладке)	Цели: - подтвердить допустимое сопротивление смятию, заданное изготовителем шлангокабеля; - зафиксировать взаимодействие между элементами при увеличивающейся раздавливающей нагрузке; - локальное смятие менее прочных элементов, изменение взаимного расположения элементов в сечении, деформация заполнителей, места приложения контактного давления; - подготовить для заказчика руководство по обеспечению целостности шлангокабеля после возможных инцидентов со смятием в процессе наматывания на барабан, транспортирования и укладки; - определить прочность образца при проектном усилии сжатия. Исследования: - для заданных удерживающих устройств натяжителя необходимо подтвердить, что предлагаемое сочетание шлангокабель/устройство натяжения соответствует критериям применимости для проекта, установленным в договоре на изготовление шлангокабеля; - если удерживающие устройства не заданы, необходимо предоставить подрядчику, осуществляющему укладку шлангокабеля, сведения о сопротивлении шлангокабеля смятию, для определения конструкции удерживающих устройств натяжителя; - при необходимости или при отсутствии данных о направляющих и удерживающих устройствах натяжителя необходимо выполнить оценку нескольких вариантов, чтобы определить оптимальный; - определение числа приращений раздавливающей нагрузки в сочетании с осевой нагрузкой или без осевой нагрузки и действием давления в линиях шлангокабеля при укладке; - определение скорости приложения сжимающей нагрузки (не более 5 мм/мин) или диапазон скоростей сжимающих нагрузок, которые будут иметь место, исходя из предполагаемой скорости подачи шлангокабеля в процессе укладки; - измерение деформации пучка при проектном сжимающем усилии с известной конфигурацией направляющих и геометрией удерживающих устройств натяжителя; - измерение деформации элементов вследствие приложения проектного сжимающего усилия; - повторное проведение измерения при увеличивающемся шаге нагрузки для определения разрушающей нагрузки
Определение коэффициента внутреннего/внешнего трения	Цель: определить коэффициенты трения между элементами в поперечном сечении пучка и между поверхностью пучка и удерживающими устройствами при изготовлении шлангокабеля. Исследования: - оценить чувствительность параметра трения относительно геометрического положения пучка в испытательной установке (круговое расположение) и расположения внешних направляющих (2, 3, 4 направляющих); - скорость приложения нагрузки и периоды удержания; - оценить характеристики ползучести
Испытания шлангокабеля на удар	Цель: определить зависимость возможных последствий от энергии удара/величины нагрузки. Исследования: - задавая шаги нагружения и выбирая объект для приложения ударной нагрузки, необходимо оценить величину энергии удара, приводящего: a) к образованию внешнего повреждения, b) к деформации элемента, c) к последующему разрушению элемента в процессе укладки или эксплуатации
Испытания на динамическую усталость	Цели: - подтвердить усталостную долговечность и (для случая эксплуатации до отказа) определить запас прочности; - подтвердить пригодность устройств сопряжения шлангокабеля и оборудования плавучего нефтегазопромыслового сооружения для эксплуатации в динамических условиях; - определить точки износа и величину износа между элементами; - определить усталостные характеристики критического элемента шлангокабеля в конструкции шлангокабеля; - подтвердить практическую применимость методов проектирования, методов анализа и программных средств изготовителя. Исследования: - необходимо воспроизвести максимальное прогнозируемое отклонение, предполагаемый максимальный диапазон натяжений и подготовить блоки данных для расчета усталостной долговечности и периода времени до усталостного разрушения (при необходимости); - необходимо использовать металлический образец интерфейса на плавучей платформе и образец жесткой накладки; - необходимо определить влияние шага скрутки, относительного положения жесткой накладки и относительного положения в испытательной установке; - при испытаниях необходимо отслеживать положение каждого стыкового сварного шва в составе образца
Определение скорости свободного заполнения водой	Цель: определить расход потока по длине образца через пустоты в его поперечном сечении. Исследования: - необходимо подать напор воды к одному концу образца и измерить расход воды на другом конце; - необходимо учитывать требование к определению расхода потока при поступлении воды через оконечное устройство, т.е. "первый конец" во время укладки; - необходимо учитывать изменение расхода потока воды при увеличивающемся давлении воды
Определение уменьшения поперечного сечения под действием гидростатического давления	Цели: - оценить гидростатическое воздействие на поперечное сечение пучка; - определить уменьшение диаметра или радиальную деформацию как функцию от величины гидростатического давления. Исследования: - оценить воздействие на отдельно взятые элементы, т.е. окружная потеря устойчивости металлических труб, деформация кабеля или впитывание воды оболочкой элементов; - оценить внутреннее давление для металлических труб. Примечание - Пустые, не находящиеся под давлением металлические трубы наиболее подвержены воздействию; - скорость увеличения давления; - влияние деформации кабеля/сжатия изоляции на характеристики кабеля
Испытания фиксирующих элементов жестких накладок	Цель: подтвердить совместимость интерфейсов и определить граничные значения для угла, радиуса и других параметров. Исследования: - необходимо выполнить проверку маркировочных знаков, методов визуального подтверждения соединения и т.п. между сопрягаемыми частями; - испытания выполняют с обратным натяжением, имеющим место при установке, и с использованием репрезентативного образца шлангокабеля; - испытания выполняют с увеличением угла монтажа до тех пор, пока не будет определено наихудшее состояние углового смещения осей сопрягаемых частей; - необходимо выполнить проверку возможности доступа ТНПА или водолазов для разъединения или окончательного соединения механизма
Испытания сростка для ремонта пучка	Цель: подтвердить работоспособность ремонтного комплекта, метода ремонта и необходимого инструмента. Исследования: - необходимо обеспечить, чтобы ремонт выполнялся в специально отведенном месте при наличии всех необходимых ресурсов; окружающие условия и ориентация концов (горизонтальная, вертикальная) должны отвечать предполагаемому плану выполнения ремонта в береговых/морских условиях; - необходимо учитывать затраченное время для определения полного времени, необходимого для изготовления сростка; - необходимо выполнить проверку того, что в ремонтном комплекте для сращивания предусмотрен и содержится весь необходимый инструмент и материалы для выполнения ремонта с изготовлением сростка; - если ожидается, что изготовленный в результате ремонта сросток будет подвергаться изгибающему воздействию, необходимо предусмотреть выполнение совмещенных испытаний сростка на растяжение и изгиб

G.2 Пример процедуры испытания на сжатие/смятие

G.2.1 Цель

Испытания следует проводить для подтверждения сохранения целостности шлангокабеля при максимально возможном сжимающем усилии в условиях расчетных значений максимального и нулевого натяжения при укладке. При проведении испытаний геометрические размеры и расположение удерживающих устройств натяжителя, материал удерживающих устройств и количество ремней необходимо максимально приблизить к реальным условиям укладки. Как альтернативный вариант вместо точного соблюдения геометрических размеров и расположения удерживающих устройств натяжителя испытательный образец может быть нагружен между двумя параллельно расположенными пластинами.

G.2.2 Процедура испытаний

Пример процедуры испытаний включает следующие шаги:

a) выполняют необходимые приемочные испытания для подтверждения целостности испытательного образца;

b) до приложения сжимающего усилия устанавливают давление в металлических и полимерных трубах до заданного значения (как правило, до величины давления рекомендуемого при укладке шлангокабеля);

c) осуществляют непрерывный контроль электрической целостности электрических кабелей, при наличии;

d) осуществляют контроль оптической целостности оптических волокон, при наличии;

e) выполняют натяжение шлангокабеля до заданного уровня растяжения;

f) прикладывают усилие сжатия с заданными значениями с определенной скоростью сжатия в запланированных точках по длине испытательного образца шлангокабеля.

Диапазон значений усилия сжатия должен включать рассчитанные допустимые значения, а также усилие, способное вызвать повреждение элементов шлангокабеля (т.е. привести к возникновению постоянной овальности металлических труб и т.п.).

После завершения испытаний с образца необходимо последовательно снимать слои, начиная с области, подвергшейся воздействию наибольшей нагрузки, и переходя к участку, подвергшемуся воздействию меньшей нагрузки.

Максимально допустимое усилие сжатия определяют как максимальную нагрузку, при которой отсутствуют повреждения образца.

Следует уделять особое внимание валидации максимального допустимого усилия сжатия на нескольких последовательных участках вдоль слоя для оценки влияния ориентации поперечного сечения на восприятие сжимающей нагрузки.

G.2.3 Критерии успешного прохождения испытаний

Критерии успешного прохождения испытаний включают:

a) отсутствие изменений относительного расположения элементов при воздействии раздавливающей нагрузки в процессе укладки;

b) овализацию труб, находящуюся в допустимых пределах;

c) деформации кабелей, находящиеся в допустимых пределах.

Примечание - Критерии должны быть согласованы заказчиком и изготовителем.

G.2.4 Подготовка отчета

Максимально допустимое усилие сжатия, определенное в процессе испытаний, необходимо сравнить с максимальным допустимым значением, указанным в ТУ изготовителя. При необходимости ТУ должны быть пересмотрены.

Должна быть построена зависимость уменьшения диаметра шлангокабеля в процессе нагружения при расположении между передающими нагрузку пластинами от величины усилия сжатия. Испытуемый образец должен быть разделен на части и обследован для выявления и отражения в отчете об испытаниях признаков влияния приложенной нагрузки на шлангокабель и функциональные элементы.