ISO 18692-52024 海上固定用纤维绳第5部分芳纶标准立项发展报告

ISO18692-5:2024《海上固定用纤维绳第5部分：芳纶》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Fibreropesforoffshorestationkeeping—Part5:Aramid（ISO18692-5:2024）摘要关键词：芳纶纤维绳；海上固定；系泊系统；国际标准；ISO18692；海洋工程Keywords:Aramidfibreropes;Offshorestationkeeping;Mooringsystems;Internationalstandards;ISO18692;Oceanengineering一、引言海洋油气资源开发不断向更深、更远海域拓展，对系泊系统的技术性能提出了更高要求。传统钢制系泊缆在深水环境中面临自重大、腐蚀疲劳等问题，而合成纤维绳缆以其低密度、高强度、优异的耐腐蚀性能，逐渐成为深海系泊方案中的重要选择。在众多高性能纤维材料中，芳纶纤维（AramidFiber）因其极高的比强度、良好的尺寸稳定性和优异的抗蠕变性能，在深海系泊、张力腿平台（TLP）及浮式风电等场景中获得广泛应用。在国际标准层面，ISO/TC38（纺织品技术委员会）下属的SC1（纤维与纱线分技术委员会）负责纤维绳索领域的标准化工作。自2009年启动ISO18692系列标准编制工作以来，已完成聚酯纤维绳（第1部分）、HMPE纤维绳（第2部分）等标准的制定。芳纶纤维绳作为第三类重要的系泊绳索材料，其标准化进程受到行业广泛关注。芳纶纤维绳在ISO18692标准体系中的定位具有特殊性与复杂性。芳纶材料兼具高模量与中等延展性的力学特征，在系泊应用中既可单独成绳，也可与聚酯、HMPE等纤维材料复合使用。其力学行为呈现明显的非线性特征——在低载荷区段模量较低，而随着载荷增加，模量逐步上升，这一特性使得芳纶绳的疲劳特性、蠕变性能及弯曲刚度等关键指标难以简单套用既有标准框架进行评价。此外，芳纶绳的断裂伸长率较低（通常在2.5%–4%区间），对系泊系统的刚度匹配和动态响应特性具有显著影响，这也决定了其在ISO18692系列中需要独立的技术规范。因此，ISO/TC38/SC1/WG4工作组在完成聚酯和HMPE纤维绳标准后，将芳纶绳的标准化工作列为重要议程，历经多年技术研讨与试验验证，最终形成了ISO18692-5:2024。本报告将从标准立项背景、研制历程、核心技术内容、主要参编单位及标准实施意义等维度，对该标准进行全面、系统的解读与分析。二、标准立项背景与研制历程2.1产业需求驱动芳纶纤维绳在海洋工程中的应用可追溯至20世纪80年代末期，最早应用于巴西近海坎波斯盆地（CamposBasin）的浮式生产系统系泊。此后，随着墨西哥湾、西非及北海等深水油气田的持续开发，芳纶绳的应用范围不断扩大。据统计，截至2020年，全球范围内已有超过40个海上设施采用芳纶纤维绳作为系泊组件。然而，由于缺乏统一的国际标准，不同制造商生产的芳纶绳产品在结构设计、性能指标和试验方法上存在较大差异，给工程设计选型和产品质量验证带来了显著困难。2.2国际标准化组织的工作部署ISO/TC38/SC1/WG4工作组于2012年正式启动“海上固定用纤维绳”系列标准中芳纶绳部分的预研工作。经过多次工作组会议讨论，2017年项目正式立项（项目编号：ISO/NP18692-5），由来自挪威、英国、巴西、中国、荷兰等国的专家共同参与起草工作。2.3关键研制阶段预研与立项阶段（2012–2017年）：工作组收集了芳纶纤维绳在海洋工程中的实际应用数据，确认了制定独立标准的必要性。2015年，工作组完成了芳纶绳性能数据库的初步建设，纳入了全球主要制造商（包括TeijinAramid、DuPont等纤维供应商及LankhorstRopes、Bexco等绳索制造商）的产品测试数据。起草与讨论阶段（2017–2021年）：标准草案先后经过五轮工作组会议讨论，核心议题包括：芳纶绳的结构分类方法、破断强度的测试方法选择（以绳芯破断强度为基准）、蠕变性能的测试条件（温度与载荷水平）、以及绳端连接件的适配性要求等。投票与批准阶段（2022–2024年）：2022年标准草案进入委员会草案（CD）阶段，2023年进入国际标准草案（DIS）阶段。最终草案（FDIS）于2023年12月获得通过，2024年3月1日正式发布。三、标准主要技术内容ISO18692-5:2024规定了用于海上固定（stationkeeping）用途的芳纶纤维绳的分类、结构、性能要求、试验方法及标记规则。该标准适用于由芳纶纤维制成的八股编绞绳、十二股编绞绳及平行绳股绳等结构形式的绳索产品。3.1分类体系标准依据芳纶绳的名义线密度范围及最小破断强力等级对产品进行分类。标准借鉴了ISO18692-1（聚酯纤维绳）中成熟的分类框架，将该系列标准的通用性能等级体系与芳纶纤维的力学特性有机结合。每类绳索规定了对应的最小破断强力、线密度上限及捻距系数等技术参数。该分类体系为工程选型和设计验证提供了清晰、可比的基准框架。3.2技术要求标准对芳纶纤维绳提出了系统的技术指标要求，主要包括以下几方面：材料要求：明确了芳纶纤维原料的技术规格，涵盖纤维的名义线密度、拉伸强度、弹性模量等核心性能指标，以及纤维的含水率、耐光老化性能等辅助要求。结构要求：规定了不同类型绳索的编制方式、股数、捻向及节距范围，对绳芯与绳皮的结构组合方式进行了限定，确保绳索的结构稳定性。力学性能要求：以最小破断强力为核心指标，给出了绳线密度与破断强力之间的对应关系，并规定了断裂伸长率范围（芳纶绳通常在2.5%–4%之间）。耐久性能要求：规定了蠕变性能（在恒定载荷下的伸长增量）、弯曲疲劳性能（循环弯曲后的剩余强力保持率）、轴向疲劳性能等耐久性指标。3.3试验方法标准借鉴并整合了ISO2307（纤维绳索通用试验方法）、ISO9554（纤维绳索通用规范）等基础标准中成熟适用的试验方法，同时针对芳纶绳的特殊性规定了一些专用测试程序。对所有测试，标准要求试验在标准实验室大气（温度20±2°C，相对湿度65±4%）下进行，并对试验绳样的长度、预处理方式及夹具选择提出了明确要求，以确保测试结果的可比性和可重复性。其中蠕变测试要求在规定的恒定载荷下持续100小时以上，以准确评估芳纶绳的长期尺寸稳定性。3.4标记与文档标准规定了产品标记的格式与内容，要求至少包含标准编号、绳索类型、名义直径、破断强力等级、制造批号及生产日期等关键信息。同时，标准要求制造商提供详细的出厂检验报告和产品技术说明书。四、主要参编单位介绍：TeijinAramidB.V.在ISO18692-5:2024的研制过程中，多家国际知名企业和研究机构做出了重要贡献。其中，荷兰皇家帝斯曼集团旗下TeijinAramidB.V.公司（以下简称“帝人芳纶”）作为全球领先的芳纶纤维制造商，在标准核心参数确立和技术方案验证方面发挥了关键作用。4.1单位概况TeijinAramidB.V.总部位于荷兰阿纳姆，是日本帝人集团（TeijinGroup）的全资子公司。帝人集团成立于1918年，是全球领先的纤维及复合材料制造商之一。帝人芳纶是全球仅有的两家能够规模化生产对位芳纶纤维（Para-aramid）的企业之一，其注册商标Twaron®和Technora®在全球范围内享有盛誉。该公司拥有超过40年的芳纶纤维研发和生产历史，年产能力超过25,000吨。4.2在标准研制中的技术贡献帝人芳纶在ISO18692-5:2024的研制过程中主要发挥了以下几方面作用：基础数据支持：帝人芳纶提供了其积累了数十年的Twaron®和Technora®芳纶纤维在各种条件下的拉伸性能、蠕变特性及疲劳性能数据库，为确定标准中各项性能参数的合理范围提供了重要的试验依据。尤其是其提供的长达10年以上的芳纶绳户外暴晒老化数据，为标准中的耐老化性能要求提供了关键参考。试验方法验证：帝人芳纶的研发团队全程参与了标准中的蠕变测试方法和弯曲疲劳测试方法的设计与验证工作。该公司利用其装备完善的纤维与绳索测试实验室，针对草案中提出的测试方案开展了系统性的对比试验，确保所采用的试验方法具有良好的精密度和重现性。帝人芳纶主导的循环弯曲试验方法，即便在10万次循环加载后仍能区分不同类型芳纶绳的差异化失效模式，最终被标准采纳。技术方案协调：作为WG4工作组的重要成员，帝人芳纶在标准讨论中积极发挥技术桥梁作用，协调纤维制造商、绳索制造商和最终用户之间的不同技术诉求。在为期六年的标准起草过程中，该公司派出资深技术专家参加了全部工作组会议，在芳纶绳的疲劳评价体系、蠕变分级方案及安全系数建议等核心问题上提出了多项建设性意见。4.3推动标准化普及的其他贡献帝人芳纶不仅参与标准制定，还积极推动标准的推广应用。该公司定期举办技术研讨会，向全球用户和工程设计机构介绍芳纶绳的性能特点及标准要求，并提供基于ISO18692-5标准框架的绳索选型设计工具，促进了标准在工程实践中的落地应用。五、标准实施意义与展望5.1对行业的规范作用ISO18692-5:2024的发布实施，填补了芳纶纤维绳在海上固定领域国际标准的空白。该标准的实施将为芳纶纤维绳的设计、制造、检测和应用提供统一的技术依据，有效解决当前存在的产品质量参差不齐、试验方法不统一、性能指标不可比等突出问题。5.2对工程应用的指导价值对海洋工程设计单位而言，该标准提供了明确的芳纶绳选型依据和性能评价方法。工程设计人员可依据标准中规定的破断强力等级和耐久性指标，科学合理地进行系泊系统设计计算，有效降低因绳索性能不确定性带来的工程风险。5.3对我国相关产业的启示我国目前是全球最大的芳纶纤维生产基地之一，国内芳纶纤维产能已达到国际先进水平。然而，在芳纶绳产品的高端应用领域，尤其是在海洋工程系泊方向的标准化和国际化方面，我国仍处于追赶阶段。ISO18692-5:2024的发布，既对我国芳纶绳生产企业的产品质量提出了更高要求，也为国内相关企业的国际标准化活动提供了参与平台和学习范本。未来，我国应加快转化采用该国际标准，推动国内标准的制修订工作与ISO标准体系衔接，同时积极引导骨干企业参与国际标准化活动，提升我国在全球纤维绳索标准领域的话语权和影响力。5.4未来发展趋势随着海洋工程向超深水（>3,000米）方向发展，以及浮式风电等新能源应用的兴起，对高性能纤维绳索的需求将持续增长。芳纶绳作为兼具高强度和高模量优势的系泊材料，其应用场景将不断拓展。未来的标准化工作应重点关注以下方向：一是芳纶绳与聚酯绳、HMPE绳混合系泊系统的综合评价方法；二是芳纶绳在动态载荷条件下的长期性能退化模型；三是芳纶绳的数字化检测与寿命预测技术。六、结论ISO18692-5:2024《海上固定用纤维绳第5部分：芳纶》是国际标准化组织在海洋工程纤维绳索领域取得的一项重要标准化成果。该标准历经十余年的技术论证和研制，凝聚了全球多位专家和多家机构的专业智慧与工程经验。标准系统规定了芳纶纤维绳的分类体系、技术要求、试验方法和标记规则，为芳纶绳在海上固定领域的规范化应用提供了权威的技术依据。帝人芳纶公司（TeijinAramidB.V.）等主要参编单位在该标准的研制过程中发挥了重要的技术支撑和协调推动作用。参考资料[1]ISO18692-5:2024,Fibreropesforoffshorestationkeeping—Part5:Aramid,InternationalOrganizationforStandardization,2024.[2]ISO18692-1:2017,Fibreropesforoffshorestationkeeping—Part1:Generalspecification,ISO,2017.[3]ISO2307:2019,Fibreropes—Determinationofcertain