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Dyneema® 소재의 인장 로프

강철 와이어 로프의 성능을 훨씬 뛰어넘는 Dyneema® 소재의 계류용 밧줄 장력 시스템

대표적인 FPSO 선박업체인 MODEC은 난관에 봉착했습니다. 이 회사는 선박을 FPSO(floating production, storage and offloading)로 개조하고 있었는데, 그 일환으로 FPSO Cidade de Santos MV20에 새로운 계류용 체인 장력 시스템을 장착하고자 했습니다. 최신 산업 뉴스를 보려면 뉴스레터 구독을 신청하십시오

계류용 밧줄을 끌어오기 위한 윈치 시스템 2대를 구하다.

2대의 윈치를 선수와 선미에 사용하여 12개의 계류용 밧줄을 당겨 팽팽하게 하려는 생각이었습니다. 이 설계로 하면 각 계류 클러스터에서 일반 체인 잭을 대신하게 됩니다. 그렇게 하면 체인을 당기는 데 걸리는 시간을 4배 단축할 수 있을 것이었습니다.

결과적으로는 FPSO를 설치하는 데 걸리는 시간이 줄기 때문에 전체적인 공기를 단축할 수 있을 것입니다.

FPSO Cidade de Santos MV20은 브라질의 우루구아 유전에 전개되어 산토스 분지에서도 탐바우 유전으로부터 가스를 공급받습니다. 가공된 천연가스는 우루구아에서 170킬로미터 떨어진 Mexilhão 유전으로 전송됩니다.


필요한 것: 작은 휨 직경을 감당할 수 있는 아주 튼튼한 로프

이 설계를 선택한 여러 가지 이유가 있었습니다. 로프를 라우팅하고 휨 반경이 매우 제한적인 수중 도삭기를 통해 당기기가 더 쉽습니다. 계류 윈치를 더 작게 만들 수 있으므로 데크 공간을 덜 차지합니다. 그리고 윈치 1개로 전체 인입을 수행할 수 있습니다.

MODEC은 24개의 계류용 로프를 팽팽히 당기기 위해 선수와 선미에 집중형 계류 윈치를 설치하고자 했습니다. 그러면 각 계류 클러스터에서 체인 잭의 일반 구성을 대신하게 됩니다. FPSO Cidade de Santos MV20은 스프레드 계류 시스템을 사용합니다.

뛰어난 마모 및 절단 저항성

Cidade de Santos MV20가 사용하는 PH 350T/230T 계류 윈치는 장력을 받습니다. Dyneema® 소재의 고강도 Samson 120 mm Quantum™ 12 로프는 가벼우며, 특허 받은 Samson DPX™ 섬유 기술은 뛰어난 마모 및 절단 저항성을 갖고 있으면서도 다른 고경도 폴리에틸렌 로프보다 마찰계수가 높습니다.


필요한 것: 더 작은 휨 직경

아시아의 대표적인 FPSO 데크 장비 제조업체이자 MODEC에 오랫동안 장비를 납품해 온 PH Hydraulics & Engineering의 영업 관리자 Willie Ng 씨는 350 mT의 인장력을 가진 FPSO Cidade de Santos MV20에는 약 96 mm 직경에 최소 796 mT의 절단하중을 가진 와이어 로프를 사용해야 할 것이라고 계산했습니다. 최소 D/d율 18의 저회전 와이어 로프에 필요한 휨 직경은 1728 mm입니다. 그러나 FPSO Cidade de Santos MV20의 수중 도삭기 직경은 1500 mm밖에 되지 않았습니다.

유일한 해결책: Dyneema® 소재의 견인용 로프

그러나 PH는 해결책을 갖고 있었습니다. MODEC에게 필요한 것은 강철 와이어 로프만큼 튼튼하면서도 휨 직경이 1500 mm 이하여서 기존의 수중 도삭기에 사용할 수 있는 견인용 로프였습니다. 유일한 해결책은 Dyneema® 소재의 합성 로프를 사용하는 것이었습니다. 이것은 동급의 강철 와이어 로프보다 더 가볍고 튼튼하며, 무엇보다 MODEC 및 FPSO Cidade de Santos MV20 프로젝트를 위해서는 동급의 강철 와이어 로프보다 휨 반경이 훨씬 작았습니다.

Gaylin에게는 PH 및 MODEC에게 DPX™ 섬유 기술로 만들어진 Samson 120 mm Quantum™ 12 로프 공급 주문이 내려졌습니다. 이 로프는 MBL 887 mT에, 동일 조건에서 동급의 강철 와이어 로프보다 휘어졌을 때의 강도 손실이 훨씬 적습니다.

FPSO Cidade de Santos MV20의 Samson 120mm Quantum™ 12 로프는 MBL 887mT이며, 동급의 강철 와이어 로프보다 휘어졌을 때의 강도 손실이 훨씬 적습니다. 또한 이 로프는 윈치 롤러를 쉽게 통과하며 강철 와이어 로프보다 7배나 가볍습니다.


모든 사양 초과 충족

도삭기/휨 직경 기준을 충족하는 것 외에 다른 모든 사양에도 적합했습니다. 데크 공간을 덜 사용하면서 윈치 하나로 각 작업을 수행할 수 있었으며, 로프를 취급하고 윈치 롤러에 놓기도 훨씬 쉬웠습니다. 무게는 강도가 유사한 강철 와이어 로프의 7분의 1에 불과했습니다.

뿐만 아니라 브레이드 로프는 본질적으로 토크 중립적이므로 계류 체인에서 어떤 뒤틀림도 생기지 않습니다. 이 추가 장점은 설치 회사에서 극찬했던 점입니다. 모든 점이 완벽했습니다.

FPSO Cidade de Santos MV20의 114mm 계류 체인은 Dyneema®로 만들어진 Samson 120mm Quantum™ 12 로프에 의해 장력을 받고 있습니다.


Dyneema® 소재의 Samson 120mm Quantum™ 12 로프는 현장 텐션 작업의 3분의 2가 완료된 후 약간 마모되었습니다. 그 정도로는 로프 강도가 감소하지 않으며, 표면에 생긴 보풀은 실제로 로프가 더 마모되지 않도록 보호하는 역할을 할 것입니다.


FPSO Cidade de Santos MV20에 대한 정보

  • 연혁: 1973년 설립, 2008-9년 전환, 2010년 최초의 오일
  • 사업 장소: 브라질 우루구아 및 탐바우 유전
  • 클라이언트: Petrobras
  • 내용 1: 탐바우 유전에서 천연가스 수집 및 가공
  • 내용 2: 가공된 천연가스는 우루구아에서 170킬로미터 떨어진 Mexilhão 유전으로 전송
  • 가공 용량: 가스 - 하루 3억5,000 세제곱피트. 오일 - 하루 35,000배럴
  • 저장 용량: 약 700,000배럴
  • 추가 정보: 가스를 오일보다 더 많이 가공하는 최초의 FPSO
  • 수심: 1,300 m
  • 계류 유형: SOFEC 스프레드 계류

변형 저항성

  • Samson 120mm Quantum™ 12 로프, MBL 887mT 및 70 m 
  • Dyneema® 소재 
  • Samson의 특허 받은 DPX™ 기술 포함 
  • 로프 가닥 표면 Hybrid PET/ Dyneema® 
  • 마찰이 클수록 로프를 제 위치에 고정시키고 내마모성을 높이는 데 유리

섬유가 강철을 능가하는 이유

강철 와이어 로프로 계류 체인을 팽팽하게 하면 몇 가지 문제가 발생됩니다.:

  • 강철 와이어 로프는 너무 단단해서 다루기가 어렵고 라인 패스를 변경할 때 롤러에 쉽게 배치되지 않습니다. Dyneema® 로프와 같이 부드러운 로프는 필요한 모든 구역으로 유도하기가 쉽습니다. 
  • 강철 와이어 로프를 사용하는 경우에는 체인에서 발생되는 꼬임이 0 또는 0에 가까워지도록 앵커 체인을 설치해야 합니다. Dyneema® 소재의 Samson Quantum™ 12 로프는 토크가 없습니다. 
  • Cidade de Santos MV20의 경우, 최대 작업 부하(350톤)에서 저회전 와이어 로프의 최소 휨 직경은 와이어 로프 직경의 18배입니다. 로프 이동 경로에 있는 시브와 도삭기의 크기는 매우 작아서 96 mm 와이어 로프를 충분히 수용할 수 있습니다. 
  • 시브와 도삭기를 통과할 때, 와이어 로프 종단점에 있는 소켓/벤딩 텐셔너는 더 큰 휨력을 받게 되므로, 안전 계수는 낮아지고 계류 체인이 해저로 가라앉을 위험성은 커집니다.

프로젝트 파트너

  • MODEC – FPSO 사업자 
  • SOFEC – 계류 분석 담당 
  • PH Hydraulics – 윈치 및 Dyneema® 로프 제공 
  • Samson Rope – DPX™ 섬유 기술로 만들어지는 Quantum™ 12 로프 제작 
  • Gaylin – Samson의 동남아 유통업체 
  • DSM Dyneema – UHMwPE Dyneema® 섬유 제조업체 

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