海上平臺輸油管道位移補償裝置的製作方法
2023-06-23 17:15:11 1
專利名稱：海上平臺輸油管道位移補償裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於石油工業海上平臺輸油管道的位移補償設施，特別是海上平臺輸油管道位移補償裝置，減少或避免海洋環境對輸油管道擺動造成的影響。
背景技術：
海洋平臺的輸油管線或稱輸油管道採用鋼 質單層管結構，由各衛星平臺輸送至中心平臺。輸油管線與立管樁及採油井間均為「硬」連接，即沒有補償裝置；然棧橋與生產平臺是活動連接。當平臺遇海況惡劣或強外力撞擊時，便會造成立管樁與生產平臺之間的相對擺動。如果擺動幅度過大，就會造成管線斷裂、疲勞損壞，影響正常生產，特別是原油洩漏後，還會影響到海洋環境。鑑於此，採油企業在輸油管線上安裝了波紋管補償器，以補償管線的位移量，該項技術取得了一定的成效。但到目前為之，該補償器仍存在一些沒能解決的問題1、疲勞、腐蝕破裂。波紋管壁薄，長期振動易疲勞，加上介質含Cr、H2S,腐蝕性強，造成管體破裂而產生洩漏。2、波紋管與法蘭連接處疲勞斷裂。由於補償器安裝在輸油管線的拐角處，補償平臺晃動引起的偏斜，易造成波紋管與法蘭連接處的疲勞斷裂。3、波紋管產生永久性變形。由于波紋管有一定的位移補償限制，當補償量過大而超過其本身的彈性後，波紋管將產生永久性變形，不能復位，補償效果變差。海上平臺的輸油管道需要一種應用效果好的海上平臺輸油管道位移補償裝置。
發明內容
本發明的目的是提供海上平臺輸油管道位移補償裝置，使輸油管道與立管樁及採油井之間也成為活動連接，消除海洋環境對輸油管道的影響。保護生產設施，保護海洋環境。本發明的技術方案是海上平臺輸油管道位移補償裝置包括波紋管，還設有擺動副和滑動副，將波紋管安裝在滑動副中，擺動副與滑動副焊接。擺動副起萬向調節作用，滑動副起伸縮補償作用，使輸油管道減少或避免所受海洋環境的影響。與現有技術相比，本發明具有以下顯著的效果本發明具有擺動副和滑動副兩種補償機構，擺動副可以實現管道的萬向調節作用，即擺動管可沿球頭座實現圓周360°方向擺動，其擺幅為±15°，補償管道隨棧橋任意方向的擺動。為了保證球頭與球頭座之間的密封並保證球頭的自由旋轉，在球頭座中設計了球面密封圈，這一方面可擴大密封面，有效增強對流體的密封效果；同時，擺動管下部的球頭與球面密封圈的內球面為軟配合，這使得其既能實現良好的密封效果，又不致使其壓得太死，擺動失效。由補償管、補償筒、波紋管等組成的滑動副，補償管可沿補償筒的內腔滑動，其最大位移量為300mm。在補償筒與補償管之間裝有波紋管，用於密封補償筒與補償管之間的流體並具有伸縮補償作用。由於此處未採用橡膠等密封材料，而是用波紋管與補償管和補償筒直接連接，實現靜密封，故密封可靠，不易洩漏。在考慮材料成本和材質性能的同時，分別選用了 40Cr和20Cr鋼經熱處理調質製做本裝置，即保證了裝置的應用性能，又適度降低材料成本。本裝置應用在海洋平臺的輸油管道上，可以應對海洋上的特殊環境和工作條件，可以有效補償輸油管道隨波逐流的伸縮位移量，保護輸油管道的安全使用，又保護了海洋環境免遭原油洩漏的汙染。本管道位移補償裝置重量輕，安裝方便，利於平臺施工，提高了作業效率。裝置內裝有限位環，可避免波紋管過度拉伸，保證補償效果；擺動管和補償管運動靈活，補償效果理想，能有效避免輸油管道受到的衝擊損壞，降低了生產成本。
附圖是本發明的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明做進一步的詳述。參見附圖，海上平臺輸油管道位移補償
裝置包括波紋管9，本裝置還設有擺動副和滑動副，將波紋管9安裝在滑動副中，擺動副與滑動副焊接。擺動副包括球頭座、擺動管2、球面密封圈6，擺動管2的球頭安裝在球頭座內，在球頭與球頭座之間裝有球面密封圈6，在球頭座的上口安裝密封墊4和密封壓蓋3，密封壓蓋3與球頭座通過穩釘5固定。擺動管2 —端是球頭，另一端管體與上連接法蘭I連接；球面密封圈6外形筒狀，其內腔是半球形，安裝在擺動管2的球頭兩端。因輸油管道中的流體介質中含有一定量的H2S、CF等，球面密封圈6選用充填聚四氟乙烯，填充玻璃纖維、MoS2和石墨，它具有良好的耐酸和耐油性能，並具有自潤滑性，具體材料特性為摩擦係數為O. 16 O. 18，伸長率為250%，抗拉強度19. 6MPa，負荷變形5. 6%，溫度範圍-176 316°C，壓力等級35MPa。滑動副包括補償筒7和補償管11，補償管11安裝在補償筒7內，在補償筒7與補償管11之間安裝波紋管9，補償筒7的下端埠裝有密封套筒。補償管11一端設有臺階，在臺階上方安裝限位環8，臺階下方與密封套筒之間安裝波紋管9 ;另一端與下連接法蘭連接。密封套筒內圓安裝防塵圈10。擺動副球頭座的下端與滑動副補償筒7的上端焊接。擺動管2採用40Cr鋼經熱處理調質製做；補償筒7、補償管11、限位環8、密封壓蓋3、上連接法蘭I和下連接法蘭均採用20Cr鋼經熱處理調質製做；波紋管9採用不鏽鋼316L製做。40Cr 鋼含有C:0. 42-0. 49%, Si :0. 17-0. 37%,Mn: O. 50-0. 80%, Cr :0. 80-1. 10%。屈服強度 σ s=540MPa，抗拉強度 σ b=735MPa。20Cr 鋼含有 C:0. 18-0. 24%, Si :0. 17-0. 37%,Mn 0. 50-0. 80%, Cr 0. 70-1. 00%o 屈服強度 σ s=540MPa，抗拉強度 σ b=835MPa。比較這兩種材料，20Cr的屈服強度和抗拉強度與40Cr相當，都具有優良的綜合性能。20Cr的焊接性能和金屬韌性優於40Cr，但40Cr的淬火處理硬度高於20Cr。因此補償筒7、補償管11、限位環8、密封壓蓋3等主體部分材料採用20Cr調質，材料韌性較強，不易產生塑性變形。擺動管2採用40Cr，並進行淬火處理，其硬度可達到HRC50 55，抗磨性能優良，磨損較小，保證密封性能。由於本發明具有擺動副和滑動副兩種位移補償機構，工作時不存在除輸油壓力之外的其它外力引起的內應力，故對其進行受力分析時僅考慮流體壓力即可。按照厚壁管公式計算以及管徑、管壁厚度，擺動副此處的剪切應力，對比40Cr的屈服強度σ s=540MPa，其強度滿足工況要求。安裝方法
本輸油管道位移補償裝置在安裝之前，必須按照補償裝置的整體長度，從管道上截取相等長度的管道，而後焊接與補償裝置的上連接法蘭I和下連接法蘭相同的管道法蘭。準備好法蘭密封墊和16套螺栓、螺母 及彈簧墊圈。將本補償裝置的一端先連接在管道法蘭上，再連接補償裝置的另一端，安裝時必須墊好法蘭密封墊。
權利要求
1.海上平臺輸油管道位移補償裝置，包括波紋管(9)，其特徵是，本裝置還設有擺動副和滑動副，將波紋管(9)安裝在滑動副中，擺動副與滑動副焊接。
2.根據權利要求I所述的海上平臺輸油管道位移補償裝置，其特徵是，所述擺動副包括球頭座、擺動管(2)、球面密封圈￠)，擺動管(2)的球頭安裝在球頭座內，在球頭與球頭座之間裝有球面密封圈￠)，在球頭座的上口安裝密封墊(4)和密封壓蓋(3)，密封壓蓋(3)與球頭座通過穩釘(5)固定。
3.根據權利要求2所述的海上平臺輸油管道位移補償裝置，其特徵是，所述擺動管(2)一端是球頭，另一端管體與上連接法蘭(I)連接；球面密封圈(6)外形筒狀，其內腔是半球形，安裝在擺動管(2)的球頭兩端。
4.根據權利要求2所述的海上平臺輸油管道位移補償裝置，其特徵是，所述滑動副包括補償筒(7)和補償管(11)，補償管(11)安裝在補償筒(7)內，在補償筒(7)與補償管(11)之間安裝波紋管(9)，補償筒(7)的下端埠裝有密封套筒。
5.根據權利要求4所述的海上平臺輸油管道位移補償裝置，其特徵是，所述補償管(11)一端設有臺階，在臺階上方安裝限位環(8)，臺階下方與密封套筒之間安裝波紋管(9);另一端與下連接法蘭連接。
6.根據權利要求5所述的海上平臺輸油管道位移補償裝置，其特徵是，所述密封套筒內圓安裝防塵圈(10)。
7.根據權利要求2或4所述的海上平臺輸油管道位移補償裝置，其特徵是，所述擺動副球頭座的下端與滑動副補償筒(7)的上端焊接。
全文摘要
本發明公開的是海上平臺輸油管道位移補償裝置，減少或避免海洋環境對輸油管道擺動造成的影響。本位移補償裝置包括波紋管，還設有擺動副和滑動副，將波紋管安裝在滑動副中，擺動副與滑動副焊接。擺動副起萬向調節作用，滑動副起伸縮補償作用，使輸油管道減少或避免所受海洋環境的影響。本裝置應用在海洋平臺的輸油管道上，可以應對海洋上的特殊環境和工作條件，可以有效補償輸油管道隨波逐流的伸縮位移量，保護輸油管道的安全使用，又保護了海洋環境免遭原油洩漏的汙染。本管道位移補償裝置重量輕，安裝方便，利於平臺施工，提高了作業效率。擺動管和補償管運動靈活，補償效果理想，能有效避免輸油管道受到的衝擊損壞，降低生產成本。
文檔編號F16L27/12GK102818084SQ20121026111
公開日2012年12月12日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者龔俊, 嶽晟, 李恩清, 葉俊紅, 楊柳, 梁鴻, 張軍, 韓兵奇, 郭俊華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司海洋採油廠