隨著(zhù)環(huán)球陸地資源的日漸枯竭,在當前的海洋礦產(chǎn)開(kāi)采中,固液兩相流管道提升式工藝因其環(huán)保、低成本和深海適應性強的特點(diǎn),逐漸嶄露頭角。其中,復合軟管作為這一工藝中的關(guān)鍵環(huán)節,其與應用顯得尤為重要。
在深海礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中,復合軟管不僅需達到集礦車(chē)回采路徑的需求,還需適應海底地形的復雜變化。為了采礦系統的穩定運行,我們需要在中繼倉與集礦車(chē)之間連接一段軟管,從而實(shí)現對采礦過(guò)程的準確控制。然而,軟管復雜的空間形態(tài)卻給固體礦石的輸送帶來(lái)了不小的挑戰,堵管事故時(shí)有發(fā)生。因此,如何優(yōu)化軟管設計,提升其在深海環(huán)境下的適應性,成為了深海采礦系統設計的重要課題。
為了克服這一問(wèn)題,我們在復合軟管上進(jìn)行了創(chuàng )新性的改進(jìn)。針對重力作用下軟管可能觸及海底的問(wèn)題,我們在軟管上加裝了浮力材料,使其能夠在海水中保持懸浮狀態(tài)。通過(guò)準確計算,我們確定了軟管在水中的整體浮力與重力大致相當,既避免了軟管觸及海底造成的摩擦阻力,又確定了集礦車(chē)的正常運動(dòng)性能。
我們深入研討了輸送軟管形態(tài)變化的影響因素。除了集礦車(chē)的拖曳力和軟管自身的重力、浮力作用外,軟管內部固液兩相流對軟管的作用力也是不可忽視的因素。當軟管中固體顆粒的體積濃度升高時(shí),內流流體密度增大,從而導致軟管隆起幅度減小,兩側下垂幅度增大。因此,在軟管設計過(guò)程中,我們需要充足考慮這些因素,軟管在各種工況下都能保持良好的形態(tài)穩定性。
值得一提的是,復合軟管采用了多層密封結構,多種材料的組合使其具有不錯的抗破裂和抗泄漏性能。即使在惡劣的深海環(huán)境中,復合軟管也能保持穩定的工作狀態(tài),輕松應對汽油、柴油、原油等多種化學(xué)液體的傳輸工作。復合軟管還具備重量輕、韌性強、易搬運等優(yōu)點(diǎn),使得其在深海采礦區域具有廣闊的應用前景。
近年來(lái),我國在復合軟管技術(shù)區域取得了明顯成果。通過(guò)聯(lián)合攻關(guān),我們成功研制了X70、X80鋼級管線(xiàn)鋼及焊管、管件等關(guān)鍵產(chǎn)品,突破了上螺旋縫埋弧焊管的使用禁區。同時(shí),我們還深入研討了高壓輸氣管道動(dòng)態(tài)斷裂與止裂問(wèn)題,采用雙曲線(xiàn)模型預測了管道延性斷裂的止裂韌性。這些成果不僅提升了我國復合軟管技術(shù)的整體水平,也為深海礦產(chǎn)開(kāi)采提供了有力的技術(shù)支持。
展望未來(lái),隨著(zhù)深海礦產(chǎn)資源的不斷制造,復合軟管技術(shù)將繼續發(fā)揮重要作用。我們將繼續加大研討力度,推動(dòng)復合軟管技術(shù)的創(chuàng )新與應用,為深海礦產(chǎn)開(kāi)采的可持續發(fā)展貢獻力量。