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《产业用纺织品》
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科技资讯
用于超高强度绳索的产业用人造纤维
时间:2018年5月2日  来源:纺织导报

    系泊缆绳是由高模量/高强力的人造纤维编织成的超高强度的固定绳,它们长达几公里,像人的大腿一般粗细,可以承受超过1000 t的断裂载荷。

  海洋石油开采相关技术必须满足各种极端条件下的需求。在所有材料当中,“合成纤维强度最大”的事实听起来似乎有些荒谬。然而,它们解决了海洋石油开采中最困难的一个挑战,成果远超钢铁。例如,所谓的FPSO(浮式生产储运)船舶通常是改装后的油轮,它会对采自附近石油钻塔的石油原油进行加工、储存,最后由油船进行收储。这些浮动的平台在深水海域工作,对抗风浪要求很高。在这种条件下,钢缆的先决条件不足:在深度超过300m的海域,钢索就变得沉重,不足以承受负载。此外,钢索也无法应对恶劣的工作环境。

  长3000 m的系泊缆绳

  相较之下,由高强度人造纤维制成的特殊绳索具有诸多优点,如耐腐蚀性、不需要维护、抗紫外线,在一定程度上具有浮力,几乎可以应对海洋环境中的所有负面影响。最重要的是,它们拥有像钢索一样好的性能,但重量只是钢索的几分之一。这些系泊缆绳最深可用于水下3000m的地方。标准的缆绳直径为200mm,重量约为26~28 kg/m。为了达到所需的相应长度,通常会将两条或更多条1000m长的系泊缆绳相连。

  具有高强度、高模量/低伸长特点的涤纶纤维被证明是生产这类超级缆绳的完美基础材料。它们在最小的重量下拥有高强度,在20%~50%之间的断裂强度载荷下拉伸非常小,因此非常适合用于固定平台。即使是在极端条件下,涤纶也非常耐用,是一个颇具成本效益的解决方案。

  每个平台使用超过2000 t的纱线

  但是,材料不是决定成品缆绳性能的唯一因素,其加工方式也十分重要,这是一门由不同制造商掌握的特殊学科技术。系泊缆绳通常由 7~12条编织芯组成,通过多种方法加捻在一起。这些芯线通过同样以高强度涤纶纤维制成的保护套束缚在一起,以获得最高强力。同时纱线本身可用“海洋油剂”进行处理,即蜡油和硅油的油性混合物,使其具有耐海水性和耐磨性。考虑到纤维间的相互摩擦和绳索刮擦周围粗糙物体造成磨损的情况,这是一个十分明智的措施。

  这对耐磨绳索的制造帮助良多,使其断裂载荷可以达到通常要求的1250及以上吨力。固定一个大约20 000 ~ 120 000 t的浮式生产储油和卸油(FPSO)平台需要24条这样的系泊缆绳。因此,一个平台需要至少2000 t的涤纶丝。这些需求为纱线制造商提供了市场潜力。

  2016年,Offshore杂志1月刊预估全球现在有169个FPSO平台投入使用,其中多分布在巴西东海岸、墨西哥湾、非洲西海岸或北海。“而这一数字还将继续增加:FPSO平台领域的领头羊巴西Petrobras石油公司计划在未来5年内安装40多个新的平台,主要用于最近发现的超深水盐下油田。我估计目前用于系泊缆绳索的涤纶总需求量约为每年 2万t。” MBB Enterprises的Milton B. Bastos说道。MBB Enterprises公司位于美国佛罗里达州,专就系泊缆绳的涤纶丝的制造提供咨询服务,拥有15年的行业经验,是相关高端丝的独立开发、分销的合作伙伴。涤纶丝不仅是使用Oerlikon Barmag(欧瑞康巴马格)公司的技术开发的,Bastos估计道:“全球范围内,大部分这类的特种丝也是使用欧瑞康巴马格公司的机器生产的。”

  欧瑞康巴马格公司技术:生产用于系泊绳索的最佳纱线

  之所以使用欧瑞康巴马格公司的机器来生产用于系泊缆绳的特种丝有着很充分的理由。其系统技术可以高效率地生产出高性能的系泊缆绳。安装的喷嘴具有过滤功能,可提高生产量。强大的导丝辊系列具有很高拉伸力。此外,最重要的是,导丝辊系统的高性能、高频率加热装置可以确保纱线的均匀受热。这里优化的旋转式丝道可以从两侧对纤维束进行加热。根据不同的成丝方式,可以形成高纤度丝——纤度高达6600dtex。总而言之,该技术能够生产具有高强力、低伸长率、低蠕变性和高纤度的高纤度丝。

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