深水管道保温用的高强度低密度中空玻璃微珠

3MTM增强浮力与保温用中空玻璃微珠
– 深水管道保温用的高强度低密度中空玻璃微珠
3MTM Glass Bubbles for Buoyancy and Thermal Insulation
过去四十年里，石油天然气工业的开发作业已经不断向海洋推进，从而对能够耐受深水海域环境苛刻恶劣条件的材料的需求在不断增加。
在此时间里，3MTM中空玻璃微珠已经证实它们具备满足不断增加的复杂挑战的能力，在性能、成本效益和长期存活能力之间达到理想的平衡。
3M中空玻璃微珠是高强度轻质添加剂，用于许多种类的复合泡沫配方中，以降低密度、保温和增强浮力。3M中空玻璃微珠适用250至27000磅/平方英寸的压力范围和0.125 g/cc至0.6 g/cc的密度范围，其有助于在各种需求用途中改进产品的可靠性，降低成本。用途包括水下管道、立管、浮标、遥控潜水器（ROV）、系泊设备和在深水石油勘探与生产中所用的其他设备。
用于增强浮力的3MTM中空玻璃微珠
 高强度与低密度的理想结合使3M中空玻璃微珠成为复合泡沫用的工业标准添加剂，这些复合泡沫用于浮动模块、浮标、系泊设备或者海下设备的浮力块。当3M中空玻璃微珠与树脂配制在一起时，形成的复合泡沫有很高的强度与密度比，对一定深度范围提供最大的净浮力。
 例如，在钻柱立管上，浮动模块防止钢套管在深处因其自身重量发生崩塌，并要保护钻柱受到海洋海流破坏。
计算密度的假设条件：按50%体积将3M中空玻璃微珠加入树脂系统，固化后的密度为1.14g/cc，假定没有任何空气进入最终泡沫材料里，并且，在加工过程中没有任何中空玻璃微珠体积损失。
 

用于绝热保温的3MTM中空玻璃微珠
 更深水域操作的需求和更长的海底回接管道，已经刺激着出油管线和立管的保温材料向更轻、更强和有更低传热系数的方向发展。
已经证实，当今在一万英尺（3000 m）或更深水域里，像“管中管”这样传统的出油管线结构，越来越不切实际，也太贵了。虽然“管中管”具有最好的U值（保温值）和更长的降温时间，额外增加的重量和其结构庞大的体积使管道铺设更困难也更费钱，特别是立管，因为太重，在深水里很难支撑。
 采用充填了3M中空玻璃微珠的复合泡沫保温层的单管结构的湿法保温管道可以作为替代方案，其重量不到“管中管”的一半，使它更适合在更深水域和更长管道上的应用。因为这种结构减小了总体管径，所以，每个卷筒能够盘绕更多管道，需要的铺管船可以少一点，也可以小一点，这样，海底管道的安装会更快、更容易、更经济。因为这些原因和许多其他因素，现在大多数新建深水海底出油管线都采用了湿法管道保温技术。
3M中空玻璃微珠具有高强度和低导热系数（在20℃温度下导热系数为0.06 – 0.20 W•m-1•K-1）的特点，使它成为管道和立管湿法保温的理想添加剂。这些惰性微珠与保温系统里包括聚氨酯、聚丙烯、环氧树脂在内的所有其他组分是相容的。而且，3M中空玻璃微珠实质上是不溶于水的，所以，在深水用途中有更好的应用。
满足当今的挑战
 技术的迅速进步使我们能够开发出前所未有的强度与密度比值的新的中空玻璃微珠，使它们能够用在13000英尺的深水里，安全系数达到50%。
 3M中空玻璃微珠系列中的最新产品使制造商在设计保温系统时有更大的灵活性，能够满足各个用途的特定要求：
 3M中空玻璃微珠S42XHS是超高强度的玻璃微珠，使用者能够达到更高的压力额定值，可以用于前所未有深度的水域。
 3M中空

玻璃微珠XLD3000/XLD是超低密度玻璃微珠，明显具有更轻的重量，在指定的水域深度范围里具有更好的导热系数。

*）表格中假定未充填玻璃微珠的聚氨酯的导热系数为0.19 W•m-1•K-1，在40%体积载荷下计算出的玻璃微珠增强的聚氨酯复合泡沫（GSPU）的导热系数。K值是在25℃下计算出的。