全球原油运输对大多数经济体(如果不是所有经济体的话)的生存至关重要。橡胶在石油运输的许多方面都起着重要的作用，尤其是在海上石油运输方面。这可以有多种形式，但最常见的可能是在无法到达岸上码头的情况下，通过大口径增强橡胶软管在海上装卸超级油轮(图1)。增强橡胶软管也广泛应用于海上石油勘探和原油输送系统。在高压、高温和酸性气体条件下，对产品的要求达到极限。大口径输油软管的研制是海上输送挖泥船泥浆的重要产品。
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图1所示。在串联加载应用中使用的海上石油软管浮动管柱。 |
大口径海上软管的定义大孔径海上软管需要一些解释，因为与一般使用的软管相联系可能会产生误导。大内径指的是150mm(6英寸)到914mm(36英寸)的内径，典型的单个软管长度为9到12米(30到40英尺)。浮式疏浚软管的外径可以接近2米(6英尺)。尽管橡胶是软管结构的重要组成部分，软管的强度在很大程度上取决于织物和钢加强构件。 超级油轮近海终端对于一个典型的超级油轮近海码头，该系统包括一个系泊浮标，浮标与海床之间有软管连接(海底软管)，浮标与油轮之间有软管连接(浮动软管)。在不使用时，根据电流的要求浮动软管从浮筒转盘流出，在使用时，油轮将系泊到浮筒上，并将软管连接到浮筒中部的集管上。全世界大约有250个这种类型的航站楼。其他系统也在使用中，例如接触网系统和存储油轮和穿梭油轮之间的串联系泊系统。 大口径疏浚软管大孔径挖泥船是一种类似于石油软管的产品，但对橡胶衬里的性能要求非常不同，并具有更强的承受粗糙处理条件的能力。挖泥胶管通常用于从离岸挖泥船转移挖泥泥浆，由于香港机场扩建工程等合约的推动，市场十分活跃。 软管勘探在勘探方面，高压软管被用作“旋转钻井软管”，在钻井作业期间提供润滑和清除废液;高压软管被用作“节流和压井软管”，在紧急情况下控制油井，并用于井口、管道和平台之间的原油流动管道。在这些应用中，压力最高可达100MPa (15,000 psi)，孔径为5 ~ 30cm (2 ~ 12in)。 歌剧ting条件在上述所有应用中，无论是来自内部压力、外部压力还是两者的组合，软管上的负载都是重要的。例如，大口径油软管能够承受高达30吨的工作拉力。 的结构增强软管标准增强软管图2显示了典型软管墙的剖面图。软管内衬是橡胶，它是由多层螺旋应用高强度钢或织物增强绳加强的，以提供压力和外部负载的阻力。至少一根螺旋钢丝被应用在主钢筋的外面，并且这根钢丝完全嵌入在橡胶基体中。软管胴体由进一步的织物加固和橡胶覆盖完成。如果软管是浮动软管，在主软管骨架硫化后，使用多层密闭细胞漂浮海绵，最后使用织物增强橡胶或偶尔使用聚氨酯覆盖。大多数大口径软管都是以类似的方式构造的，但根据特定的现场要求，存在许多变体。
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图2。通过典型软管骨架的截面。 |
高压软管
高压软管是类似的，但由于高压，加固通常用高强度的钢缆。钻孔可以用柔性金属管来加强，以增加环向负载的阻力，并防止由于困住气体而导致内衬爆炸减压。 橡胶软管的需求这些产品中对橡胶的要求是不同的，取决于软管类型、所携带的产品以及填充层和覆盖层的要求。任何软管在其结构中都将有一种以上的橡胶化合物类型，特别配制以提供所需的层性能。任何海上软管的一个关键因素是要达到非常高的黏附水平，以确保最大限度的抗疲劳能力。 海上石油软管特性海上石油软管的关键特性是耐油、高耐芳烃(高达50%)、耐温度(-29 ~ 52℃)、耐疲劳和耐臭氧。丙烯腈基橡胶化合物通常被选作油管衬里。 疏浚软管的特性然而，对于高耐磨性是关键要求的挖泥船软管，更有可能选择耐磨的丁苯橡胶化合物。有趣的是，疏浚软管衬里将比钢耐用几倍，在这些软管中，钢端配件也内衬橡胶。对于活的原油软管，橡胶化合物的配方必须抗油、硫化氢，并有足够的强度来承受爆炸性减压;当内径压力降低时，捕获的气体迅速释放。 重新设计长期软管橡胶与钢铁的关系软管内的橡胶层需要达到较高的粘结水平，以加强构件，并保持螺旋钢丝的位置。在一些软管设计中，特别是挖泥船软管，螺旋钢丝的功能被一段高模量橡胶代替。这给软管足够的箍强度与优势，压扁和扭结可以容忍到一个点，使软管更容忍滥用。在胶管外侧，胶层需耐海水、臭氧侵蚀，并具有良好的耐磨性。 矩阵的设计在海上软管中选择橡胶的关键因素是，橡胶是否具有密封功能、是否能够将各层粘合在一起、是否能够被调配成各种各样的性能以及是否能够提供整体的柔性抗疲劳结构。然而，设计师必须意识到整个软管矩阵的性能和对化合物的要求，以最大限度地提高疲劳性能。软管结构的有限元分析是当今软管设计的一个重要元素，随着复杂软管矩阵的一些更精细的细节得到充分理解，工程师和橡胶化学家之间的相互作用变得更加重要。软管通常具有很强的抗疲劳性能，在使用过程中，孤立的问题通常与加强构件或端部连接以及它们与橡胶的相互作用有关，而不是橡胶本身的特性。 双尸体软管石油泄漏显然是海上石油软管的主要问题，对于那些特别关注软管寿命最大化或提前失效或损坏应急计划的客户来说，“双套管”软管是可用的。双胎体软管具有强度降低的外胎体，它将包含任何泄漏的油，并将通过不同的软管供应商使用的各种技术发出故障信号。 总结强化橡胶海上软管是一种在恶劣环境下提供海上流体输送的可靠手段。这种复杂设计的细节仍在改进中，新的应用程序正在扩展产品的功能。例如，人们对在零下50°C的温度下转移液化石油气产品感兴趣，在这种温度下，橡胶化合物必须在保持其其他特性的同时保持灵活性。此外，在可再生能源项目的近海发电提议中，软管也很重要。我们相信，橡胶优异的性能保证了其在可预见的未来在海上软管中的使用。 |