適用於深水海底管道的止屈器的製造方法
2023-09-10 10:31:55 4
適用於深水海底管道的止屈器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種適用於深水海底管道的止屈器，其特徵在於：它包括套設在海底管道上的管狀止屈器本體，止屈器本體的同側沿軸向間隔開設一粘接劑入口和一粘結劑出口，且在粘接劑入口和粘結劑出口處各設置一環形管；在粘接劑入口和粘結劑出口之間的止屈器本體內壁上開設有一螺旋狀粘接槽，且粘接槽的兩端分別與粘接劑入口和粘結劑出口相連通。本實用新型採用粘接劑注入粘結槽，通過粘結槽內的粘結劑將將海底管道和止屈器本體粘結成一體，採用此種連接方式不僅安裝快速而且避免了海底管道焊接的工藝成本和電腐蝕風險。因此，本實用新型可以廣泛用於深水海洋管道工程領域。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種止屈器，特別是關於一種適用於深水海底管道的止屈器。 適用於深水海底管道的止屈器
【背景技術】
[0002] 海底管道是海洋油氣輸送的主要方式，如何確保其在設計年限內安全運營對海洋 油氣開發有著至關重要的意義。一旦海底管道結構在運營期內發生損壞造成油氣洩漏，不 僅造成巨大的經濟損失，也會引起嚴重的環境汙染，甚至發生次生災害。海底管道在運營期 內會面臨諸多潛在危險狀態，如：船舶拋錨、拖錨、底部拖網等引起的第三方機械損傷，海底 管道結構腐蝕穿透，海底土壤不穩定和底流造成的海底管道不穩定狀態等。隨著海洋石油 逐步走向深水區域，深水高外壓造成的海底管道管壁屈曲和屈曲傳播也對海底管道結構造 成了嚴重的威脅。
[0003] 誘發海底管道管壁屈曲和屈曲傳播的主要原因是靜水外壓和管道本身的橢圓度， 較高的水深引起的管外水壓和較大的海底管道結構橢圓度都會引發結構屈曲。一般來說， 增加海底管道壁厚和降低海底管道橢圓度都可以減小海底管道屈曲風險。實際工程中受海 底管道鋪設和經濟性等要求，海底管道壁厚的增加有一定限制，而且通過提高海底管道制 管的工藝來達到較小的橢圓度也非常困難。因此，在深水區域的海底管道通過增加壁厚和 降低海底管道的橢圓度來減小結構屈曲風險的效果受到局限。從海底管道結構屈曲發生的 機理上來看，非常高的外部水壓才會造成海底管道的局部壓潰屈曲，但是海底管道在運行 期內面臨的內外腐蝕、第三方損傷、土壤條件變化等因素均有可能誘發局部屈曲的發生。一 旦局部屈曲發生，誘發其傳播的壓力較低，非常容易發生屈曲傳播。一旦屈曲傳播發生，如 果沒有抑制措施，整條海底管道將在較短時間內失去輸送能力，甚至引起海底管道內部壓 力嚴重超壓，損壞海底管道而造成嚴重後果。因此，海底管道在屈曲傳播條件不滿足的情況 下，需要在適當的海底管道長度處安裝機械屈曲抑制裝置--止屈器。
[0004] 止屈器是在海底管道上每隔一定距離進行局部剛度加強，可以防止屈曲沿海底管 道軸向傳播的裝置。有效的止屈器應該能夠在最大設計水深內成功阻止屈曲傳播，其形式 一般是一個厚壁圓環，按照安裝的方式不同，一般可以分為整體式止屈器、附加式止屈器、 普通焊接式止屈器和纏繞式止屈器四種。
[0005] 整體式止屈器是一種在海底管道鋪設之前，按一定布置間距焊接在海底管道指定 位置處的厚壁圓環，圓環內徑和海底管道內徑相同，而圓環壁厚比海底管道的道壁厚大，兩 者同軸排好之後在連接處進行焊接。在安裝時，將整體式止屈器（一個厚壁止屈圓環）放到 海底管道的指定位置，通過對頭焊接來將兩側的海底管道連接起來，並採用角焊將圓環外 表面與海底管道外表面焊接在一起，使用整體式止屈器要採取一定措施來防止應力集中。 整體式止屈器的止屈效果良好，但由於在安裝過程中不僅需要進行複雜的焊接工藝，而且 焊接熱影響區域內鋼管的電位差會引起結構電腐蝕，具有一定工程風險。
[0006] 附加式止屈器是直接扣入或沿管外壁穿到海底管道指定位置，比海底管道外徑稍 大的鋼套管（套筒），通常附加式止屈器長度與海底管道外徑比為L/D = 0. 5?2. 0。附加 式止屈器結構簡單，安裝時將其滑過海底管道接頭，然後將附加式止屈器固定到指定位置 即可。附加式止屈器應該是成本最低的止屈器，而且沒有焊縫，避免了焊接引起的缺陷和殘 餘應力。普通焊接式止屈器與附加式止屈器相似，只是止屈器本身與管道之間的通過兩端 兩道焊縫連接。由於焊縫的存在，增加了海上施工的難度，而且潛在的電位差也有電腐蝕風 險。
[0007] 纏繞式止屈器的情況與扣入式止屈器大體相似，實際中僅用於防止海管安裝時發 生的屈曲。纏繞式止屈器在鋪管過程中，管道在止屈器位置處的壁厚存在不連續性，從而產 生彎曲應力集中點，容易對管道造成不良影響，而若要消除該應力集中點，需要花費很高的 成本。因此並不適於深水海底管道使用。
[0008] 鑑於焊接式止屈器和纏繞式止屈器的諸多缺點，設計一種非焊接、安裝方便、屈曲 抑制效果優良的新型附加式深水海底管道止屈器十分必要。
【發明內容】
[0009] 針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種非焊接、安裝方便、屈曲抑制效果優 良的適用於深水海底管道的止屈器。
[0010] 為實現上述目的，本實用新型採取以下技術方案：一種適用於深水海底管道的止 屈器，其特徵在於：它包括套設在海底管道上的管狀止屈器本體，所述止屈器本體的同側沿 軸向間隔開設一粘接劑入口和一粘結劑出口，且在所述粘接劑入口和所述粘結劑出口處各 設置一環形管；在所述粘接劑入口和所述粘結劑出口之間的所述止屈器本體內壁上開設有 一螺旋狀粘接槽，且所述粘接槽的兩端分別與所述粘接劑入口和粘結劑出口相連通。
[0011] 所述粘接槽的圈數至少為4圈。
[0012] 所述粘接槽繞所述海底管道的軸向螺旋升角為30°?60°。
[0013] 所述止屈器本體的內徑至少大於所述海底管道出廠公稱外徑的上限1cm。
[0014] 所述止屈器本體的長度至少為0. 5m，厚度至少為所述海底管道壁厚的兩倍。
[0015] 所述粘接槽的橫截面呈半圓形結構，半圓直徑至少為5cm，且在所述粘接槽的表面 塗裝防腐層；所述粘接槽與所述止屈器本體內壁相鄰的槽邊之間採用圓弧角過渡。
[0016] 本實用新型由於採取以上技術方案，其具有以下優點：1、本實用新型採用在海底 管道外套設止屈器本體，並在止屈器本體上間隔開設一粘接劑入口和一粘結劑出口，且在 粘接劑入口和粘結劑出口之間的止屈器本體內壁上開設有螺旋狀粘接槽，使得粘結劑通過 粘接劑入口注入粘接槽，粘結劑順著粘接槽流動，待粘結劑從粘結劑出口溢出時，表明粘結 劑完全注滿海底管道和止屈器本體之間的粘接槽，採用此種連接方式不僅安裝快速而且避 免了海底管道焊接的工藝成本和電腐蝕風險。2、本實用新型在粘接劑入口和粘結劑出口上 端各對應開設一環形管，粘接劑入口的環形管方便粘結劑注入嘴可以牢固對接，有效快速 完成注入粘結劑作業。粘結劑出口的環形管便於操作和判斷溢出的粘結劑的量是否處於可 控的範圍之內，並且粘結劑溢出的方式有效的保證了粘接劑提供足夠的粘接力，防止止屈 器本體與海底管道之間的軸向滑移。另外，粘接劑入口和粘結劑出口上均設置環形管也使 得止屈器本體不必區分首端和末端，方便現場操作。3、粘接槽與止屈器本體內壁相鄰的槽 邊之間採用圓弧角過渡，以免安裝本實用新型時劃傷海底管道外壁的防腐層。4、本實用新 型的止屈器本體採用塗裝有防腐保護層的高強度碳鋼、或不鏽鋼，鍛造或車制而成，其結構 強度和工藝可靠性高，以達到優異且穩定的止屈效果。5、本實用新型在粘接槽與海底管道 之間的粘接劑可以採用馬蹄脂、環氧樹脂等聚合物材料，也可以採用流動性和粘接性性能 優異的特種水泥。因此，本實用新型可以廣泛用於深水海洋管道工程領域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1是本實用新型應用於海底管道的橫截面示意圖
[0018] 圖2是圖1的縱截面示意圖
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0020] 如圖1、圖2所示，本實用新型包括套設在海底管道1上的止屈器本體2,止屈器本 體2為一厚壁鋼管，以便為保護段的海底管道1提供更大的截面剛度，並提供海底管道1的 局部屈曲的隔離和抑制作用。止屈器本體2的同側沿軸向間隔開設一粘接劑入口 3和一粘 結劑出口 4,且在粘接劑入口 3和粘結劑出口 4處各設置一環形管。粘接劑入口 3上的環形 管可以方便與粘結劑注入嘴牢固對接，有效快速完成注入粘結劑作業。粘結劑出口 4上的 環形管便於操作和判斷溢出的粘結劑的量是否處於可控的範圍之內。在粘接劑入口 3和粘 結劑出口 4之間的止屈器本體2內壁上開設有一螺旋狀粘接槽5,且粘接槽5的兩端分別與 粘接劑入口 3和粘結劑出口 4相連通。
[0021] 上述實施例中，粘接槽5的圈數至少為4圈，且粘接槽5繞海底管道1的軸向螺旋 升角為30°?60°。
[0022] 上述實施例中，止屈器本體2的內徑至少大於海底管道1出廠公稱外徑的上限 lcm，以保證現場操作時可以順利將止屈器本體2套設在海底管道1外壁。止屈器本體2 的長度和厚度根據實際工程的需要而定，為了保證止屈效果，止屈器本體2的長度至少為 〇. 5m，厚度至少為海底管道1壁厚的兩倍。止屈器本體2採用塗裝有防腐保護層的高強度 碳鋼或者不鏽鋼鍛造或者車制而成，而防腐層所採用的防腐材料需滿足粘接劑的化學和物 理要求。
[0023] 上述實施例中，粘接槽5的橫截面呈半圓形結構，半圓直徑至少為5cm，以便處於 止屈器本體2與海底管道1之間的粘結劑與海底管道1具有足夠的接觸面，牢牢粘住海底 管道1，防止止屈器本體2與海底管道1之間的軸向滑移。同時，粘接槽5與止屈器本體2 內壁相鄰的槽邊之間採用圓弧角過渡，以防止本實用新型安裝時劃傷海底管道1外壁的防 腐層。在粘接槽5的表面塗裝防腐層。
[0024] 本實用新型使用時：在海底管道1上間隔套設一本實用新型，並且粘接劑入口 3和 粘結劑出口 4位於頂部。將粘結劑注入嘴對準粘接劑入口 3,將粘接劑快速注入粘接槽5 內，粘結劑順著粘接槽5流動，待粘結劑從粘結劑出口 4溢出時，表明粘結劑完全注滿海底 管道1和止屈器本體2之間的粘接槽5。並且頂部出口溢出的方式有效的保證了粘接劑提 供足夠的粘接力，防止止屈器本體2與海底管道1之間的軸向滑移。
[0025] 上述實施例中，粘接劑可以採用馬蹄脂、環氧樹脂等聚合物材料，也可以採用流動 性和粘接性性能優異的特種水泥。
[0026] 上述各實施例僅用於說明本實用新型，其中各部件的結構.連接方式和製作工藝 等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均 不應排除在本實用新型的保護範圍之外。
【權利要求】
1. 一種適用於深水海底管道的止屈器，其特徵在於：它包括套設在海底管道上的管狀 止屈器本體，所述止屈器本體的同側沿軸向間隔開設一粘接劑入口和一粘結劑出口，且在 所述粘接劑入口和所述粘結劑出口處各設置一環形管；在所述粘接劑入口和所述粘結劑出 口之間的所述止屈器本體內壁上開設有一螺旋狀粘接槽，且所述粘接槽的兩端分別與所述 粘接劑入口和粘結劑出口相連通。
2. 如權利要求1所述的適用於深水海底管道的止屈器，其特徵在於：所述粘接槽的圈 數至少為4圈。
3. 如權利要求1所述的適用於深水海底管道的止屈器，其特徵在於：所述粘接槽繞所 述海底管道的軸向螺旋升角為30°?60°。
4. 如權利要求2所述的適用於深水海底管道的止屈器，其特徵在於：所述粘接槽繞所 述海底管道的軸向螺旋升角為30°?60°。
5. 如權利要求1或2或3或4所述的適用於深水海底管道的止屈器，其特徵在於：所 述止屈器本體的內徑至少大於所述海底管道出廠公稱外徑的上限lcm。
6. 如權利要求1或2或3或4所述的適用於深水海底管道的止屈器，其特徵在於：所 述止屈器本體的長度至少為0. 5m，厚度至少為所述海底管道壁厚的兩倍。
7. 如權利要求5所述的適用於深水海底管道的止屈器，其特徵在於：所述止屈器本體 的長度至少為〇. 5m，厚度至少為所述海底管道壁厚的兩倍。
8. 如權利要求1或2或3或4或7所述的適用於深水海底管道的止屈器，其特徵在於： 所述粘接槽的橫截面呈半圓形結構，半圓直徑至少為5cm，且在所述粘接槽的表面塗裝防腐 層；所述粘接槽與所述止屈器本體內壁相鄰的槽邊之間採用圓弧角過渡。
9. 如權利要求5所述的適用於深水海底管道的止屈器，其特徵在於：所述粘接槽的橫 截面呈半圓形結構，半圓直徑至少為5cm，且在所述粘接槽的表面塗裝防腐層；所述粘接槽 與所述止屈器本體內壁相鄰的槽邊之間採用圓弧角過渡。
10. 如權利要求6所述的適用於深水海底管道的止屈器，其特徵在於：所述粘接槽的橫 截面呈半圓形結構，半圓直徑至少為5cm，且在所述粘接槽的表面塗裝防腐層；所述粘接槽 與所述止屈器本體內壁相鄰的槽邊之間採用圓弧角過渡。
【文檔編號】F16L1/20GK203880231SQ201420297525
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月5日 優先權日:2014年6月5日
【發明者】周巍偉, 沙勇, 曹靜 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院