ANKERKJETTING TEKNOLOGIUTVIKLING OG OPERASJONELLE UTFORDRINGER

Transkript

1 ANKERKJETTING TEKNOLOGIUTVIKLING OG OPERASJONELLE UTFORDRINGER Authors: Jonathan Fernandez, Vicinay Cadenas S.A. Hans-Jürgen Henk, Vicinay Cadenas Northern Europe Speaker: Hans-Jürgen Henk

2 Produksjonsanlegget Familieeiet bedrift Lokalisert i Bilbao, Spania Kjettingdiametre opp til 210 mm Ingen lengde- eller vektbegrensninger Årlig kapasitet av ca tonn

3 INNHOLD Prosessene i kjettingproduksjon Høyfaste kvaliteter Utmatting og slitasje Løse stolper Vridning

4 Kort om kjettingproduksjon Kjettingproduksjon hos Vicinay på 1950-tallet Dagens topp-moderne produksjonsutstyr hos Vicinay

5 Produksjon i 4 trinn: Oppvarming av stangstålet Bøying av løkken Sveising Trimming 3D videoanimasjon

6 Produksjonsanlegget Gemini Cell Karusell

7 Produksjonsanlegget Oppvarming Bøying

8 Produksjonsanlegget Sveising

9 Produksjonsanlegget Trimming

10 Produksjonsanlegget Varmebehandling Prøvebelastning

11 Produksjonsanlegget Inspeksjon Klar for levering

12 STOLPELØS KJETTING Stud Link Chain according to ISO 1704 Studless Chain Link Manufactured by Vicinay

13 HØYFASTE STÅLKVALITETER, R4S og R5 Grade R4 R4S R5 Min. Tensile Strength [MPa] Min. Yield Stress [MPa] Min. Elongation [%] Min. Reduction of Area [%] Impact Test Temperature [ºC] Min. Impact Energy, Base [J] Min. Impact Energy, Weld [J] Increased MBL compared to R4 [%] 11 16

14 R5 kjetting vs. R4 kjetting Høyere legert stål, Cr, Ni, Mo Viktig forbedring av gjennomherding Bedre slitasjeegenskaper Litt bedre utmattingsegenskaper Mer value for money

15 Utmatting og slitasje Borerigger Produksjonsenheter Hyppig ankerhåndtering Krav til periodisk Statisk forankring Slitasje ved ledeskiver inspeksjon Ingen krav til utmattingsberegninger Kabular og ledeskiver dimensjoneres for Kentersjakler Enkel og billig utskifting av kjetting eller chute Krav til utmattingsberegninger Begrensete inspeksjonsmuligheter Skreddersøm i grensesnitt mot andre komponenter

16 Eksempler på utmatting og slitasje

17 Utmatting 6 links of 210 mm or 14 links of 76 mm chain

18 Chain Fatigue: Vicinay DNV-Approved curve Vicinay DNV approved ratio: = 10 DNV OS E = 2.35 This document belongs to Vicinay Cadenas S.A. Any dissemination, copy or disclosure is strictly prohibited by law.

19 Slitasje i kabularet Foto: StatoilHydro

20 3-punkts bøyning 36 Kabularspor P

21 FEA resultater ved h.h.v % og 33.32% av MBL Max Principal stress distributions. Left: 3-point bending. Right: Straight tension. L=16.66% BL Max Principal stress distributions. Left: 3-point bending. Right: Straight tension. L= 33.32% BL

22 3-punkts bøyning, konklusjoner: Den forventede utmattingslevetiden for den vertikale løkken under 3-punkts bøyning reduseres med 59% sammenlignet med en løkke i rent strekk Rent styrkemessig vil den vertikale løkken tåle belastningen under 3-punkts bøyning opptil ca. 35% av MBL uten plastisk deformasjon

23 DNV-OSS-101, April 2007 Ch.3 Sec.4 reads: K 605 Studs secured by press fitting and mechanical locking With this design of stud there is little prospect of the stud falling out even if it is loose. However, loose studs have caused fatigue at the edge of imprints. The following applies: axial stud movement up to 1 mm is acceptable axial stud movement greater than 2 mm is unacceptable. Links are to be removed or studs are to be pressed using an approved procedure acceptance of axial stud movement from 1 to 2 mm must be evaluated based on the environmental conditions of the unit s location and expected period of time before the chain is again available for inspection lateral movement up to 4 mm is acceptable provided there is no realistic prospect of the stud falling out welding of studs is not acceptable

24 Løse stolper

25 Zone IV Zone III Zone I Zone II Stress Zones. Zone III Zone I Zone II PRINT DEPTH 6%D Print Depth 6%D PRINT DEPTH 10%D Print Depth 10%D

26 Konsekvenser av løse stolper Load applied: 25% MBL STUD AT PLACE MAX. PRINCIPAL [MPa] SCF STUD LOST WITHOUT PRINT MAX. PRINCIPAL [MPa] SCF STUD LOST, PRINT DEPTH=6% DIA MAX. PRINCIPAL [MPa] SCF STUD LOST, PRINT DEPTH=10% DIA MAX. PRINCIPAL [MPa] SCF ZONE II ZONE III ZONE IV % FATIGUE LIFE REDUCTION N/A - 45 % - 70 % - 72 % API T-N curve for damaged links N R m 3.36 m K = K K K = K 370

27 Vridning (torsjon) i kjetting Foto: StatoilHydro

28 Torsjon hvorfor er torsjonsstivhet relevant? Kjetting oppfører seg ikke-lineær når den utsettes for torsjon Andre komponenter i ankerlinen kan introdusere torsjon i kjettingen Kjettingen kan være lagt ut med vridning under installasjonen Klumpvekter og oppdriftsbøyer kan introdusere torsjon i kjettingen

29 Forskning på torsjon Praktiske forsøk med både stolpe- og stolpeløs kjetting Modellering etter en geometrisk, friksjonsfri teori Finitt Element Analyse Resultatene presentert i 2006 i OTC rapporten 17789, Predicting the Torsional Response of Large Mooring Chains

30 FEA resultater ved h.h.v % og 33.32% av MBL Max Principal stress distributions at 15º interlink angle. Left: L=16.66% BL, Right: L=33.32% BL

31 Vridning, konklusjoner Reduksjonen i utmattingslevetid for en løkke med 15 vridning kan forventes å være 91% i forhold til en løkke i rent aksiell strekk. Selv ved moderate linestrekk må det derfor forventes en dramatisk reduksjon i kjettingens levetid. Rent styrkemessig vil en løkke med 15 vridning tåle belastningen opptil ca. 40% av MBL uten plastisk deformasjon

32 Nu er det slutt! TAKK FOR OPPMERKSOMHETEN