復合軟管的作用力及采礦工藝

隨著各國陸地資源的日趨減少，戰略資源的競爭焦點逐步轉向海洋，海洋礦產資源已成為世界各國關注的。目前較有商業開采前景的采礦工藝是固液兩相流管道提升式}，該工藝利用海底集礦車采集礦石，再利用管道將礦石提升到水面采礦船上。該開采方式具有環保、低成本和適合深海采礦運輸等特點。復合軟管為滿足集礦車回采路徑的需要及適應海底地形起伏變化，需在中繼倉與集礦車之間連接一段軟管，使采礦系統易于控制、操作及采礦，從而使采礦過程指數顯著提高。軟管空間形態在整個深海采礦系統中具有重要作用，但軟管復雜的空間形態不利于輸送固體礦石，容易發生堵管事故。因此如何軟管是深海采礦系統設計所面臨的重要問題之一。

在重力作用下，軟管可能觸及海底，管道與海底的摩擦力將使集礦車無法運動，因此，在軟管上加裝浮力材料，使其懸浮在海水中。通過在輸送軟管上添加浮力球，使軟管在水中的整體浮力與重力大致相當。如浮力不夠，在濃度較大時，軟管很有可能觸及海底；如浮力比整體重力大很多，將減少集礦車接地比壓，影響其運動性能。因此，軟管浮力材料的配置需要優化計算。

輸送軟管的形態變化不僅受到集礦車拖曳力和軟管自身的重力、浮力作用，還受到軟管內部固液兩相流對軟管的作用力，主要受到的力為內流流體的沖力和重力。

因此，當軟管中固體顆粒的體積濃度越高時，內流流體密度變大，固液兩相流對軟管的壓力也隨之增大，從而導致軟管隆起幅度變小，且軟管兩側下垂幅度變大。

因此，當復合輸油軟管懸浮在水中且外流條件不變時，軟管形態變化主要受集礦車拖曳力和軟管內流特性的影響。軟管形態的主要影響因素有軟管的內流流速、內流密度及集礦車的位移距離等。因此本文通過試驗，研究這幾個因素對軟管形態變化的影響，探究軟管的內流流速、內流密度及集礦車移動距離與軟管形態之間的關系。

復合軟管由多種材料多層密封結構，在惡劣的環境中仍然由較好的抗破裂和抗泄漏性，不會突然爆裂，能夠輕易處理汽油、柴油、原油、和多種化學液體的傳輸工作，甚至在寒冷的天氣里仍然能夠保持較高的柔韌性。

重量輕、韌性強、易搬運、管體柔軟、使用靈活、、低溫、、不變形、、裸露內螺旋金屬與內層，具有的靜電逸散性能。

近年來，我國復合軟管管道企業和相關院所聯合攻關，取得了一批關鍵技術成果，這些成果包括：研制了X70，X80鋼級管線鋼及焊管、管件；突破上螺旋縫埋弧焊管的使用禁區，確立了具有我國特色的"大口徑高壓輸送主干線螺旋埋弧焊管與直縫埋弧焊管聯合使用"的技術路線；在國內研究了高壓輸氣管道動態斷裂與止裂問題，采用雙曲線模型預測了西氣東輸和西氣東輸二線等管道延性斷裂的止裂韌性；在國內研究了油氣復合軟管管道基于應變的設計方法，解決了該設計方法及抗大變形管線鋼管在強震區和活動斷層管段應用的技術難題。