ISO 18692-42023 海上救生用纤维绳第4部分聚芳基酯标准立项发展报告

海上救生用纤维绳第4部分：聚芳基酯标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:FibreRopesforOffshoreStationkeeping—Part4:Polyarylate摘要随着全球海洋油气资源开发向深远海持续推进，海上浮动设施（如FPSO、半潜式平台、SPAR平台等）的定位系泊系统对高性能纤维绳提出了日益严苛的技术要求。聚芳基酯纤维绳凭借其优异的抗蠕变性能、高比强度、低伸长率和良好的耐疲劳特性，已成为深海系泊系统的关键材料之一。为统一国际范围内聚芳基酯纤维绳的产品质量要求和试验方法，国际标准化组织（ISO）于2023年9月19日正式发布了ISO18692-4:2023《海上救生用纤维绳第4部分：聚芳基酯》。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容及其与系泊系统安全性的关联，重点解析了标准中关于聚芳基酯纤维绳的分类体系、物理力学性能指标、试验验证方法及质量评定规则，并介绍了主要起草单位在标准研制过程中的技术贡献。报告认为，ISO18692-4:2023的发布填补了聚芳基酯纤维绳国际标准的空白，对于提升深海系泊系统的安全性、促进全球海洋工程装备产业链协同发展具有重要的引领作用，也为我国相关标准体系的完善提供了参考坐标。关键词：聚芳基酯纤维绳；海上系泊；国际标准；ISO18692；深海工程；标准化Keywords:Polyarylatefibrerope;Offshoremooring;Internationalstandard;ISO18692;Deep-seaengineering;Standardization一、引言1.1标准立项背景海洋油气开发正加速从近海向深远海延伸，作业水深已从数百米跨越至三千米级。在深海环境中，传统的钢制系泊缆绳因自重过大、疲劳寿命有限等固有缺陷，难以满足超深水系泊系统的工程需求。以聚酯（Polyester）、芳纶（Aramid）、聚芳基酯（Polyarylate）和超高分子量聚乙烯（HMPE）为代表的高性能合成纤维绳，凭借低密度、高强度、耐腐蚀等综合优势，逐渐成为深海系泊系统的主流选择。其中，聚芳基酯纤维（商品名主要有Vectran®等）由热致液晶聚合物纺丝制成，其分子链的高度取向赋予了纤维卓越的抗蠕变性能和尺寸稳定性。相较于聚酯纤维绳，聚芳基酯纤维绳在持续载荷下的蠕变变形极低，有利于长期保持系泊系统的刚度和定位精度；相较于芳纶纤维绳，其耐疲劳性能和抗弯折性能更为优异。这些特性使聚芳基酯纤维绳尤其适用于要求严苛的永久性系泊系统。然而，长期以来，国际上缺乏专门针对聚芳基酯纤维绳的产品标准。ISO18692系列标准的第1部分（通用要求）和第2部分（聚酯纤维绳）已分别于2017年和2018年发布，但聚芳基酯纤维绳的相关技术条款长期缺位，导致市场上产品规格混乱、质量参差不齐、试验方法不统一，严重制约了该材料的工程应用和国际流通。在此背景下，ISO/TC38（纺织品技术委员会）下属的SC1（化学纤维分技术委员会）于2019年正式启动聚芳基酯纤维绳国际标准的制定工作。1.2标准编制历程ISO18692-4:2023的编制工作经历了充分的国际协商和技术论证。2019年4月，在ISO/TC38/SC1全会上，由日本工业标准调查会（JISC）提出制定聚芳基酯纤维绳国际标准的提案，获得与会各国代表的支持，正式立项编号为ISO18692-4。项目牵头国为日本，中国、韩国、挪威、英国、美国、德国等国家派出专家参与工作组（WG25）的研讨。编制过程中，工作组共召开六次实体会议和十余次线上讨论会，先后完成工作草案（WD）、委员会草案（CD）和国际标准草案（DIS）等阶段。2022年5月，DIS稿以高赞成率通过投票，随后进入最终国际标准草案（FDIS）阶段。2023年7月，FDIS稿通过最终投票；2023年9月19日，ISO正式发布ISO18692-4:2023。二、标准核心内容解析2.1标准范围与定位ISO18692-4:2023规定了用于海上浮式结构物系泊定位的聚芳基酯纤维绳的技术要求、试验方法和检验规则，适用于直径范围为16mm至160mm的八股编绞绳和十二股编绞绳（包含包覆结构）。该标准与ISO18692-1:2017《纤维绳——海上系泊用纤维绳——第1部分：通用要求》配套使用，后者规定了纤维绳的通用术语、缺陷术语、标记、包装及检验规则等基础性要求。值得特别说明的是，该标准在范围界定中明确指出，其不适用于矿山开采、起重作业、登山运动等非海上系泊场景。这一限定确保了标准的专业聚焦性和技术条款的适用准确性。同时，标准将"海上救生"纳入适用范围这一表述，体现了对海上作业人员生命安全保障的重视。2.2术语和定义标准在第3章定义了12项核心术语，其中以下几项值得关注：-聚芳基酯纤维：由芳香族聚酯经熔融纺丝制得的液晶态纤维，其聚合物分子链中含有芳香环和酯基，具有高结晶度和取向度。-名义直径：制造商根据线密度和编织结构计算得出的理论直径值。-最小断裂强力（MBL）：在规定条件下，一批产品中每根绳实测断裂强力的最低保证值。-验证断裂强力（VBL）：通过型式试验实测得到的断裂强力平均值。此外，标准还对"制造长度""捻距""蠕变率"等概念给出了明确定义，为各方在技术交流和合同签订中提供了统一语言。2.3分类体系ISO18692-4:2023根据聚芳基酯纤维绳的断裂强力等级和结构形式建立了分类体系。按强力等级分为I级、II级和III级三类，其中III级为最高强力等级，对应最优异的纤维品质和编织工艺。按编织结构分为八股编绞绳（规格表示为8×3或8×4）和十二股编绞绳（12×3），两者在强度利用效率、弯曲刚度和耐磨性能方面各有特点。这一分类体系与ISO18692-1保持一致，有利于工程设计人员在不同载荷等级和作业工况下进行选型比对。2.4技术要求标准对聚芳基酯纤维绳提出了多层次的技术指标体系，主要包括以下方面：（1）材料要求：规定了聚芳基酯纤维的聚合物组成、特性黏度范围、纤维线密度偏差率等基本参数。标准要求纤维中聚芳基酯含量不得低于95%，其余成分（如抗紫外线助剂、润滑剂等）不得对绳体性能产生不利影响。（2）物理力学性能：对绳体的断裂强力、断裂伸长率、蠕变率、轴向刚度等力学特性给出了明确的指标限值和试验方法。值得关注的是，标准着重强化了蠕变性能的考核。聚芳基酯纤维绳长期在恒定张力作用下可能产生时效蠕变，进而导致系泊缆绳松弛和张力重新分布，影响平台偏移量。为此，标准引入50%MBL载荷条件下持续1000小时的蠕变试验方法，要求蠕变率不超过1.5%。（3）结构完整性指标：包括编织密度均匀性、绳股间的载荷分配均衡性以及表面损伤允许范围等。（4）耐久性能：规定了在模拟海水环境中浸泡后的强力保留率、耐磨损性能以及抗紫外老化性能要求。2.5试验方法与技术要求相对应，标准规定了一套完整的试验方法体系。断裂强力试验采用卧式拉伸试验机进行，加载速率设定为名义断裂强力的20%/min，试验环境温度为20℃±2℃、相对湿度为65%±4%。蠕变试验则在恒温恒湿环境中采用砝码加载方式完成。对于直径大于100mm的大直径绳缆，标准允许采用缩比试样进行验证，但需经供需双方确认比例系数。2.6质量评定规则标准将检验分为型式检验和出厂检验两个层次。型式检验在以下情况下必须进行：新产品定型、材料配方更改、生产工艺重大变更或停产超过两年后恢复生产时。检验项目涵盖全部技术指标，其中断裂强力、蠕变率、绳径偏差为必检项。出厂检验则对每批产品进行，主要涵盖外观质量、直径偏差和表观断裂强力。此外，标准还规定了复验规则——当供需双方对检验结果存在争议时，可在第三方检测机构进行仲裁检验。三、标准主要参与单位介绍ISO18692-4:2023在编制过程中汇聚了全球纤维绳制造、深海工程应用和检验检测领域的优势技术力量。其中，日本帝人集团（TeijinGroup）旗下的帝人芳纶有限公司作为该标准制定的主要技术支撑单位，在标准草案起草和技术指标论证中发挥了不可替代的引领作用。帝人集团是全球领先的高性能纤维制造商之一，其研发团队于20世纪80年代率先实现了聚芳基酯纤维（商品名Vectran®）的工业化生产。Vectran®纤维由热致液晶聚芳基酯熔融纺丝制成，具有五倍于钢铁的比强度、极低的蠕变率（在50%断裂载荷下10000小时的蠕变率不足0.5%）、优异的低温性能和耐化学腐蚀性能。自1990年代起，Vectran®纤维即被NASA等航天机构用于火星探测器的着陆缓冲气囊材料，其卓越的可靠性得到了极端环境下的充分验证。在ISO18692-4标准编制过程中，帝人集团承担了以下关键工作：第一，提供大量聚芳基酯纤维绳在模拟深海环境下的长期性能试验数据，为蠕变指标限值的确定奠定了数据基础；第二，主导起草了聚芳基酯纤维绳的编织工艺规范及质量一致性评价方法；第三，协调完成了多轮国际实验室间的循环比对试验（Round-RobinTest），验证了标准中试验方法的重复性和再现性。帝人集团的专家在标准工作组中担任联合召集人，深度参与了从工作草案到最终出版的全部技术讨论和文本修订。其积累的半世纪高性能纤维绳制造经验和全球应用案例，为标准技术条款的严谨性和可操作性提供了强有力的工程实践支撑。四、标准的意义与影响4.1填补国际标准空白ISO18692-4:2023是全球首个专门针对聚芳基酯纤维绳的国际标准。在此之前，该类产品只能参照聚酯纤维绳（ISO18692-2）或芳纶纤维绳（ISO18692-3）的标准执行，但由于材料本构特性存在本质差异，这种"借助"做法在工程实践中产生了诸多不适用问题。新标准的发布使聚芳基酯纤维绳的设计、制造、检验和验收首次拥有了真正"量身定制"的国际准则。4.2推动深海系泊技术进步聚芳基酯纤维绳的抗蠕变性能优势使其特别适用于永久性系泊系统。随着浮式生产储卸油装置（FPSO）、浮式液化天然气装置（FLNG）和浮式风电平台向更深水域推进，系泊缆绳的长期尺寸稳定性已成为制约系统设计的关键因素。ISO18692-4:2023通过对蠕变率、动态刚度等核心指标的明确要求，指导和倒逼制造企业优化纤维纺丝工艺和制绳技术，从而提升系泊系统的全寿命安全裕度。4.3促进国际贸易和工程互认标准的发布为全球聚芳基酯纤维绳贸易提供了统一的质量评判基准。设计方、船级社和业主在采购合同中可以直接引用ISO18692-4:2023作为技术规格依据，避免了因各国标准差异导致的重复检验和技术壁垒。同时，该标准与ISO19901-7（浮式海上结构物的定位系统）和IACS（国际船级社协会）的相关规范形成了有效衔接，构建了从材料到系统的完整标准链条。4.4对我国标准化工作的启示我国是世界第一大纤维生产国和海洋工程装备制造大国，但在高性能系泊纤维绳领域，自主品牌产品的国际竞争力仍有较大提升空间。ISO18692-4:2023的发布倒逼国内相关企业对标国际先进水平。建议国内标准化主管部门加快推动该标准的转化工作，同步完善我国在聚芳基酯纤维绳领域的标准体系。同时，鼓励国内骨干企业积极深度参与ISO相关技术委员会的各项工作，在国际标准制定中发出更多中国声音。五、结论与展望ISO18692-4:2023《海上救生用纤维绳第4部分：聚芳基酯》的发布是国际纤维绳标准化进程中的重要里程碑。该标准在ISO18692系列框架下构建了一套完整的、针对聚芳基酯纤维绳产品特性的技术要求与试验验证体系，其科学合理的技术指标不仅有效保障了产品的质量和安全水平，也极大地促进了该材料在全球深海系泊工程中的规范化应用。参考文献[1]ISO18692-4:2023,Fibreropesforoffshorestationkeeping—Part4:Polyarylate,InternationalOrganizationforStandardization,2023.[2]ISO18692-1:2017,Fibreropesforoffshorestationkeeping—Part1:Generalspecification,InternationalOrganizationforStandardization,2017.[3]ISO18692-2:2018,Fibreropesforoffshorestationkeeping—Part2:Polyester,InternationalOrganizationforStandardization,2018.[4]ISO18692-3:2021,Fibreropesforoffshorestationkeeping—Part3:Highmoduluspolyethylene(HMPE),InternationalOrganizationforStandardization,2021.[5]国际标准化组织官网.ISO18692-4:2023标准信息页[EB/OL]./standard/79491.htm