海洋石油開采相關技術必須滿足各種極端條件下的需求。在所有材料當中,“合成纖維強度最大”的事實聽起來似乎有些荒謬。然而,它們解決了海洋石油開采中最困難的一個挑戰,成果遠超鋼鐵。例如,所謂的FPSO(浮式生産儲運)船舶通常是改裝後的油輪,它會對采自附近石油鑽塔的石油原油進行加工、儲存,最後由油船進行收儲。這些浮動的平台在深水海域工作,對抗風浪要求很高。在這種條件下,鋼纜的先決條件不足:在深度超過300 m的海域,鋼索就變得沉重,不足以承受負載。此外,鋼索也無法應對惡劣的工作環境。
長3000 m的系泊纜繩
相較之下,由高強度人造纖維制成的特殊繩索具有諸多優點,如耐腐蝕性、不需要維護、抗紫外線,在一定程度上具有浮力,幾乎可以應對海洋環境中的所有負面影響。最重要的是,它們擁有像鋼索一樣好的性能,但重量隻是鋼索的幾分之一。這些系泊纜繩最深可用于水下3 000 m的地方。标準的纜繩直徑為200 mm,重量約為26 ~ 28 kg/m。為了達到所需的相應長度,通常會将兩條或更多條1 000 m長的系泊纜繩相連。
具有高強度、高模量/低伸長特點的滌綸纖維被證明是生産這類超級纜繩的完美基礎材料。它們在最小的重量下擁有高強度,在20% ~ 50%之間的斷裂強度載荷下拉伸非常小,因此非常适合用于固定平台。即使是在極端條件下,滌綸也非常耐用,是一個頗具成本效益的解決方案。
每個平台使用超過2000 t的紗線
但是,材料不是決定成品纜繩性能的唯一因素,其加工方式也十分重要,這是一門由不同制造商掌握的特殊學科技術。系泊纜繩通常由 7 ~ 12條編織芯組成,通過多種方法加撚在一起。這些芯線通過同樣以高強度滌綸纖維制成的保護套束縛在一起,以獲得最高強力。同時紗線本身可用“海洋油劑”進行處理,即蠟油和矽油的油性混合物,使其具有耐海水性和耐磨性。考慮到纖維間的相互摩擦和繩索刮擦周圍粗糙物體造成磨損的情況,這是一個十分明智的措施。
這對耐磨繩索的制造幫助良多,使其斷裂載荷可以達到通常要求的1 250及以上噸力。固定一個大約20 000 ~ 120 000 t的浮式生産儲油和卸油(FPSO)平台需要24條這樣的系泊纜繩。因此,一個平台需要至少2 000 t的滌綸絲。這些需求為紗線制造商提供了市場潛力。
2016年,Offshore雜志 1 月刊預估全球現在有169個FPSO平台投入使用,其中多分布在巴西東海岸、墨西哥灣、非洲西海岸或北海。“而這一數字還将繼續增加:FPSO平台領域的領頭羊巴西Petrobras石油公司計劃在未來 5 年内安裝40多個新的平台,主要用于最近發現的超深水鹽下油田。我估計目前用于系泊纜繩索的滌綸總需求量約為每年 2 萬t。” MBB Enterprises的Milton B. Bastos說道。MBB Enterprises公司位于美國佛羅裡達州,專就系泊纜繩的滌綸絲的制造提供咨詢服務,擁有15年的行業經驗,是相關高端絲的獨立開發、分銷的合作夥伴。滌綸絲不僅是使用Oerlikon Barmag(歐瑞康巴馬格)公司的技術開發的,Bastos估計道:“全球範圍内,大部分這類的特種絲也是使用歐瑞康巴馬格公司的機器生産的。”
歐瑞康巴馬格公司技術:生産用于系泊繩索的最佳紗線
之所以使用歐瑞康巴馬格公司的機器來生産用于系泊纜繩的特種絲有着很充分的理由。其系統技術可以高效率地生産出高性能的系泊纜繩。安裝的噴嘴具有過濾功能,可提高生産量。強大的導絲輥系列具有很高拉伸力。此外,最重要的是,導絲輥系統的高性能、高頻率加熱裝置可以确保紗線的均勻受熱。這裡優化的旋轉式絲道可以從兩側對纖維束進行加熱。根據不同的成絲方式,可以形成高纖度絲 —— 纖度高達6 600 dtex。總而言之,該技術能夠生産具有高強力、低伸長率、低蠕變性和高纖度的高纖度絲。