High Manganese Steel for Mooring Chain Applications

Abstract

Floating production assets rely on mooring chain integrity to ensure safe operation. The offshore industry has identified a number of technical gaps in the industry’s knowledge on mooring chain integrity. This has limited the ability of designers and operators to reliably estimate the degradation of the mooring chain and to mitigate the risk of mooring line failures. The current code of practice recommends designing mooring systems based on uniform corrosion and factoring in a concurrent allowance for wear. A steel mooring chain retrieved from service exhibited both uniform and localized corrosion as well as wear damage. Pre-emptive chain replacements may be required if the observed degradation exceeds design expectations; such replacements can bear significant cost. Carbon steel is conventionally employed for mooring chains, however, there are significant incentives to explore new materials technologies with improved seawater corrosion and wear performance for mooring chain applications.

High Manganese Steel (HMS) can offer improved properties over conventional carbon steel and is a potential candidate for use as a mooring chain. In this contribution, several HMS chemistries have been assessed on various parameters of mooring chain performance, such as manufacturing, weldability of small scale bars, mechanical properties, and coupon fatigue testing. This contribution aims to present the results which indicate the potential of HMS as mooring chain material.

Zusammenfassung

Schwimmende Produktionsanlagen sind auf die Integrität der Verankerungsketten angewiesen, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Die Offshore-Industrie hat eine Reihe von technischen Lücken im Wissen über die Integrität von Verankerungsketten festgestellt. Dies hat die Fähigkeit von Konstrukteuren und Betreibern eingeschränkt, die Abnutzung der Verankerungskette zuverlässig abzuschätzen und das Risiko von Verankerungsleitungsausfällen zu mindern. Das derzeitige Regelwerk empfiehlt, Verankerungssysteme auf der Grundlage gleichmäßiger Korrosion zu entwerfen und eine gleichzeitige Abnutzung einzuplanen. Eine ausgemusterte Verankerungskette aus Stahl wies sowohl gleichmäßige als auch örtlich begrenzte Korrosion sowie Verschleißschäden auf. Ein vorbeugender Austausch der Kette kann erforderlich sein, wenn die beobachtete Abnutzung die Erwartungen an die Konstruktion übersteigt; ein solcher Austausch kann erhebliche Kosten verursachen. Für Verankerungsketten wird üblicherweise Kohlenstoffstahl verwendet. Es besteht jedoch ein erheblicher Anreiz, neue Werkstofftechnologien mit verbesserter Korrosions- und Verschleißleistung im Meerwasser für Verankerungskettenanwendungen zu erforschen.

Hochmanganstahl (HMS) bietet bessere Eigenschaften als herkömmlicher Kohlenstoffstahl und ist ein potenzieller Kandidat für den Einsatz als Verankerungskette. In diesem Beitrag wurden verschiedene HMS-Chemien auf verschiedene Leistungsparameter von Verankerungsketten hin untersucht, wie z. B. Herstellung, Schweißbarkeit kleiner Stäbe, mechanische Eigenschaften und Ermüdungstests an Bauteilen. Ziel dieses Beitrags ist es, die Ergebnisse zu präsentieren, die das Potenzial von HMS als Verankerungskettenmaterial aufzeigen.