浮筒，通過吹塑工藝加工而成，可漂浮在水面上，是一種采用強韌高分子聚乙烯等材料制成。另一種浮筒為漂浮在水面上的密閉金屬筒，下部用鐵錨固定，用來系船或做航標(biāo)等。
簡介
浮筒因為其良好的抗沖擊性，性能和合理的價格開始慢慢在國內(nèi)流行起來，最重要的是它對環(huán)境無害，而且基本不用維護。不管是深水淺水，動水靜水，咸水淡水，凍水熱水，凈水污水，幾乎只要是有水的地方，浮筒都可以物盡其用。浮筒組成的各類產(chǎn)品具有變化無窮、自由組合成各式形狀，簡單且快速地安裝和拆卸，對環(huán)境無害，輕巧、穩(wěn)定和安全，100%免維護等特點。
漂浮在水面上的密閉金屬筒，下部用鐵錨固定，用來系船或做航標(biāo)等。另外有一種新型浮筒，采用強韌高分子聚乙烯等材料制成，具有良好的抗侯性及抗沖擊破壞性，能防紫外線、防凍、抗海水化學(xué)劑油漬等侵蝕。可隨著水潮漲落而自動升降。普遍應(yīng)用于浮橋、浮碼頭等水上浮動平臺項目的建設(shè)。
材料
作用及要求
中國海洋石油集團有限公司及天然氣系統(tǒng)中，剛性立管在深海環(huán)境中的應(yīng)用越來越廣泛，浮筒材料通常安裝在深水海洋立管外部，主要是為在深海中的剛性立管減輕重量；此外，由于立管長期工作于海洋惡劣環(huán)境中，固定在其外表面的這些浮筒也能很好地起到保護作用。高溫高壓(HP/HT)的油藏，如歐洲北海、北美墨西哥灣的油藏以及中國渤海灣海域，對海洋立管提出更高的絕熱要求，以防產(chǎn)品沿管道冷卻時蠟狀物和水合物的形成。除了對海洋立管進行設(shè)計外外部的浮簡也能起到很好的絕熱保護作用。因此，根據(jù)深水技術(shù)海洋立管的性能、使用條件，其外部浮筒材料必須滿足如下要求：
1.浮筒材料的密度盡可能的小，使其單位體積提供盡可能大的浮力，從而提高海洋立管的工作性能；
2.能承受所要求的靜水壓力(海洋立管每潛深100m，水壓增加1MPa)，不會在規(guī)定的使用深度內(nèi)造成破壞，即抗壓條件；
3.低的吸水率和體積彈性模量，使它在較大的水壓下能提供穩(wěn)定的浮力，保證海洋立管安全可靠的工作。同時需考慮到立管和浮簡材料整體的處理、負(fù)載和使用，浮簡材料在使用過程中能發(fā)生裂紋、裂開、失去浮力等安全可靠問題。增強后的浮簡材料能相當(dāng)強硬，如在浮簡材料表面包覆兩層凱夫拉玻璃鋼和在內(nèi)部對材料進行增強，能使浮簡材料的強度增高，可以更安全的使用。
材料分類及特點
浮筒材料的選擇對于整個水下作業(yè)系統(tǒng)至關(guān)重要，通常情況下主要有三種聚氨泡沫材料、共聚物泡沫材料、復(fù)合泡沫材料。
聚氨酯泡沫由聚氨酯泡沫材料制作的浮筒材料，成本可以得到很好的控制，但其主要應(yīng)用在水面及水面下深度小于米水中。
在水下用這種泡沫材料必須由其他材料完全包覆以保證其與水完全隔離，因為這種泡沫具有吸水性，如果長時間直接與海水接觸，在水壓作用下，材料會吸水。
共聚物泡沫交聯(lián)式共聚泡沫體是堅硬的閉孔泡沫體，能在無需完全外殼封閉的情況下承受海水靜壓力。這種泡沫體通常被加工成塊狀或者片狀，但在加工及測試之前，必須考慮很多關(guān)鍵因素。
此種材料的低密度泡沫適合于短期應(yīng)用。如果長期應(yīng)用于連續(xù)的水靜壓力載荷環(huán)境中，這種材料將會發(fā)生塑性蠕變，變形以及體積縮小。因此，會降低浮力。該材料的密度范圍在40一400kg/m3，工作最大水深可達600米。
復(fù)合泡沫材料復(fù)合泡沫材料是最新一代的浮筒材料，這種材料優(yōu)點是在極低密度的情況下能保持足夠的強度，具有高壓縮強度重量比，低蠕變和低吸水率的特性。從而為深海中的設(shè)備提供浮力、提供保護成為可能。立管浮筒核心基本采用該種材料。
這種材料的密度很低，主要是因為在基體材料中均勻分散著大量的空心玻璃微體。這些微球體的表面經(jīng)過優(yōu)化處理，經(jīng)過先進的化學(xué)加工工藝，與材料有機地融合在一起，進一步地強化了整個材料性能。空心玻璃微珠是一種外觀為灰白或灰色具有堅硬外殼的球形中空顆粒，其主要成分是SiO和AlO，壁厚為其直徑的8%一10%。對基體材料的要求是粘接力強、吸水率低、熱性能及電性能優(yōu)良，環(huán)氧樹脂是首選對象。因為其具有良好的粘接強度，熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性和加工性能比較突出。材料的合成過程中還要添加稀釋劑、固化劑、表面改性劑。在基體引入了大量直徑在20一150微米的空心玻璃微體之后，整個材料的密度會降低到0.46一0.65之間。這時的材料稱之為純復(fù)合泡沫材料。
為進一步降低材料的比重，一些較大的空心球體添加進來，這些微球體材料不同于上面所述的玻璃微球體，它們是一種高強度的纖維合成球體。它們的尺寸相比較更大一些，外徑從10mm到110mm。包含三種成分之后的復(fù)合泡沫材料的比重可以達到275到560kg/m之間，這時包含了三種成分的材料稱之為合成復(fù)合泡沫材料。
純復(fù)合泡沫材料的密度范圍從380kg/m到650kg/m，可以應(yīng)用于任意海水深度。
合成復(fù)合泡沫材料的密度范圍從275kg/m到560kg/m，一般被用在水下4000米的海水中。復(fù)合泡沫材料被最廣泛的應(yīng)用在深水的作業(yè)環(huán)境中。典型復(fù)合泡沫材料屬性如圖。
相同材料由于應(yīng)用條件不同而有所差異，為達到浮筒材料的最佳性能，可根據(jù)浮筒材料的使用深度不同，并結(jié)合實際應(yīng)用，最終設(shè)計并選用不同類型的浮筒材料。通常情況下，這三種材料用在不同水深的產(chǎn)品應(yīng)用情況如圖所示。
大水深石油勘探的開發(fā)導(dǎo)致海洋輕質(zhì)高強立管浮筒材料的需求。復(fù)合泡浮筒材料能應(yīng)用于全海深，能滿足深水石油勘探的要求。
結(jié)構(gòu)
每組浮筒都被制成長的填空體結(jié)構(gòu)一般一組浮筒被均分成2個浮筒塊（有時也分成3個)，每個浮筒塊內(nèi)側(cè)形狀與立管外徑及輔助管相配合。
浮筒結(jié)構(gòu)在設(shè)計階段需要考慮一些情況，主要有以下幾點：
1．浮筒外殼一般采用整體模具成型，然后泡沫材料注入封裝的方法。表面材料一般選用纖維增強材料，這種材料具有極強的防磨損和沖擊的能力。以這種材料構(gòu)成的浮筒堅硬的表面，可以在深水中承受水壓力。
2．一些情況下，為進一步增加浮筒塊的強度，在浮桶塊外殼與合成泡沫材料之間加入—層加固網(wǎng)。
3．為了避免立管在安裝或吊運過程中，在水平面內(nèi)由重力產(chǎn)生的彎曲裁荷過多地傳遞給浮筒，在浮筒塊的內(nèi)圓周中，有意識地設(shè)計2個柔性墊腳。
4．大部分的浮筒的上下兩端面設(shè)計成套筒式，每組套筒一端設(shè)計成凹端，一端設(shè)計成凸端，以便于套筒安裝后，各自獨立的每組浮筒形成一個浮筒串，這祥進行一些操作時有利于均布浮力。
5．浮筒塊加工完成后，為了便于堆比常將浮筒塊的外圓周面設(shè)計成一平面。
6．浮筒最主要的作用就是為立管在水中提供浮力，每個浮筒塊要安裝固定在特定的立管段，其內(nèi)部凹槽形狀必須與立管實際結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。
7．為區(qū)分不同水深段的浮筒，將浮筒以不同顏色加以區(qū)分。
夾具系統(tǒng)
將浮簡固定在立管上有兩種方法：內(nèi)部鎖緊系統(tǒng)或者是外部圓周帶系統(tǒng)。
內(nèi)部鎖緊系統(tǒng)由4個螺栓連接系統(tǒng)組成，每個單獨的系統(tǒng)包括一個雙頭螺柱螺栓或者單頭螺柱螺栓(該螺栓根據(jù)實際需要可以是不銹鋼制，也可以是鈦金屬造)，墊圈、防松對開螺母，以及加強筋板。
外部圓周帶系統(tǒng)主要由高強纖維帶以及不銹鋼架和雙頭螺栓連接結(jié)構(gòu)組成。根據(jù)實際立管及浮簡結(jié)構(gòu)的不同，夾緊結(jié)構(gòu)有所差異。
液位計
浮筒式液位計由四個基本部分組成：浮筒、彈簧、磁鋼室和指示器。
浸在液體中的浮筒受到向下的重力，向上的浮力和彈簧彈力的復(fù)合作用。當(dāng)這三個力達到平衡時，浮筒就靜止在某一位置。當(dāng)液位發(fā)生變化時，浮筒所受浮力相應(yīng)改變，平衡狀態(tài)被打破，從而引起彈力變化即彈簧的伸縮，以達到新的平衡。彈簧的伸縮使其與剛性連接的磁鋼產(chǎn)生位移。這樣，通過指示器內(nèi)磁感應(yīng)元件和傳動裝置使其指示出液位。限位開關(guān)的儀表即可實現(xiàn)液位信號的報警功能。
參考資料 >