海上输油漂浮胶管的研制.docxVIP

海上输油漂浮胶管的研制郝伟(河北宇通特种胶管有限公司，河北衡水053500)摘要:介绍海上输油漂浮胶管的研制。主体材料采用丁腈橡胶、氯丁橡胶、高强力聚酯浸胶帘布、高强力钢丝、闭孔聚乙烯泡沫板及锻造法兰接头。产品主要由内层胶、增强层、外层胶、漂浮层、外覆层及两端法兰组成。生产工艺采用两次成型和硫化，第1次成型硫化的是胶管的内层胶、增强层和外层胶，第2次成型硫化的是胶管的漂浮层和外覆层。胶管的耐压强度、最小拉伸力、漂浮能力及成品性能均达到了设计和相关标准要求。关键词:输油漂浮胶管;丁腈橡胶;氯丁橡胶;配方设计;结构设计中图分类号:TQ336．3文献标志码:A文章编号:1000-890X(2014)12-0741-05随着我国经济的快速发展，对石油产品的需求使得近海石油勘探和开发已成必然趋势，目前我国已在东海海域进行了石油勘探和开发，而我国南海海域有着丰富的石油资源需要开发。因此在海上石油开采使用的专用设备方面，海上输油漂浮胶管是不可缺少的重要配套产品，是浮式储油轮(FPSO)上原油外输的唯一通道。油轮与输油平台之间连接的输油管线一般由全漂浮、半漂浮和水下输油胶管组成。其主要用于环境温度为－29～+52℃的海域输送温度为－20～+82℃的芳香烃质量分数不超过0．25的原油或液体石油产品。这就要求其具有良好的抗风浪、耐海水侵蚀、耐老化、自漂浮能力以及使用寿命长，易弯曲、便于组装的特性。对输油胶管的具体要求如下:①具有优良的密封性能;②能够承受压力及轴向拉伸负荷;③能够满足腐蚀控制要求;④必须达到使用环境要求;⑤使用寿命期间内性能稳定。该产品应满足OCIMF—1991国际海洋石油论坛《海洋系泊排吸油橡胶软管的采购、生产和测试指南》和GB/T10541—2003《近海停泊排吸油橡胶软管》要求。目前国外有能力生产海上输油漂浮胶管的公司有英国邓禄普公司、法国Kleber公司、意大利UniroyalManuli公司以及日本横滨公司。国内厂家现大多处在研究和试制阶段，尽管有少数企业可以生产，但仍满足不了国内市场需求，还需要大量的进口。本文介绍海上输油漂浮胶管的研制，包括主体材料的选择、结构和工艺设计等。1结构设计胶管主要由内层胶、增强层、外层胶、漂浮层、外覆层和两端法兰接头组成，其增强层之间缠绕有骨架钢丝、中层胶及导电连接线，漂浮胶管及其结构示意见图1和2。胶管主要技术指标为:内径300mm;长度12．2m;工作压力－0．085～+1．5MPa;额定压力1．5MPa;静压试验伸长率永久伸长率≤0．7%，暂时伸长率≤2．5%;最小爆破压力7．215MPa;最小弯曲半径m;最大流速1．8m·s－1;环境温度+52℃;输送介质温－29～度－20～+82℃;输送介质芳香烃质量分数不超过0．25的原油或液体石油产品;漂浮能力最小储备浮力不低于20%;设计寿命5年。作者简介:郝伟(1963—)，男，山西汾阳人，河北宇通特种胶管有限公司工程师，学士，主要从事胶管的生产工艺技术管理及新产品的研制开发。图1漂浮胶管示意742橡胶工业2014年第61卷式中DH———胶管完全浸入海水时排出海水的质量(包括整个浮体排出的海水和管内的海水)，g;WH———胶管在空气中的质量，g;WW———胶管中容纳的海水质量，g。根据式(1)，(2)和(3)分别计算出Ф300×12．2m-1．5MPa海上输油漂浮胶管的耐压强度为7．9MPa，最小拉伸力为112．7kN，最小储备浮力为30%。1—法兰;2—短节缠绕钢丝;3—漂浮层;4—外层胶;5—管体外层;6—帘布外增强层;7—橡胶层;8—填充橡胶;9—缠绕钢丝;10—帘布内增强层;11—中层胶;12—内衬;13—筋骨;14—短节。图2漂浮胶管结构示意海上输油漂浮胶管主要是在海上输油管线上使用，要求具有良好的抗击风浪能力，且能承受压力及轴向拉伸负荷，容易弯曲，便于组装，自漂浮能力和使用寿命长。因此，在产品的结构设计上采用胶管及法兰接头的结构，并通过胶管的设计计算确定了胶管的内/外层胶厚度、增强层数和漂浮层数。海上输油漂浮胶管的结构设计主要依据产品的相关标准:GB/T10541—2003《近海停泊排吸油橡胶软管》及国际海洋石油论坛OCIMF—1991《海洋系泊排吸油橡胶软管的采购、生产和测试指南》。设计主要包括胶管的耐压强度、最小拉伸力及最小储备浮力。胶管设计计算的理论依据如下。胶管的耐压强度(PB)按下式计算:2胶料配方设计2．1主体材料根据对海上输油漂浮胶管的性能要求、使用环境和用途等方面的综合考虑，确定胶管各部分的主体材料如下。内层胶采用耐油性能优异的丁腈橡胶(NBＲ，牌号2665E，俄罗斯西布尔集团公司产品)。NBＲ还具有优良的耐介质腐蚀和密封性能。增强层采用高强力浸胶聚酯帘布(牌号2000D/3，青州龙星布业有限公司产品)。高强力