專利名稱:法蘭式深水管道連接裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種法蘭式深水管道連接裝置，固定端法蘭固定在水下建筑物頂部或者泥面之上，安裝端法蘭通過配對(duì)法蘭與立管連接，安裝端法蘭與固定端法蘭通過金屬O密封型圈和兩道背靠背設(shè)置的V形夾織物聚四氟乙烯組合密封達(dá)到密封效果，安裝端法蘭通過牽引繩在水下與固定端法蘭準(zhǔn)確對(duì)位，由水下機(jī)器人協(xié)助安裝法蘭連接螺栓。解決了管道在深水中的連接問題，使深水管道連接裝置水下安裝能夠順利地進(jìn)行，施工風(fēng)險(xiǎn)小，安全可靠性高，而且該裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于加工生產(chǎn)，節(jié)省了費(fèi)用。
【專利說明】法蘭式深水管道連接裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種水下管道連接裝置，更具體地說，涉及一種法蘭式深水管道連接裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]深水管道連接裝置技術(shù)是根據(jù)水下管道連接特點(diǎn)和要求提出來的，現(xiàn)在國外的許多海洋工程公司有各種各樣的水下管道連接裝置并且在工程中得到應(yīng)用，但是由于采購周期長，而且售后保養(yǎng)維修比較麻煩，時(shí)間也比較長，費(fèi)用高，而且深水油水置換管道連接裝置結(jié)構(gòu)比較簡單，施工比較方便，因此我們根據(jù)工程使用特點(diǎn)和要求，依據(jù)現(xiàn)在國內(nèi)的加工工藝水平，重點(diǎn)開發(fā)了深水油水置換管道連接裝置技術(shù)。
[0003]深水管道連接裝置可以被廣泛應(yīng)用到許多海洋工程中，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有顯著的特點(diǎn):
[0004]I)便于水下安裝；
[0005]2)易于加工生產(chǎn)；
[0006]3)密封性能好；
[0007]4)承載力好；
[0008]5)節(jié)省材料和制造成本低廉。
[0009]因此深水管道連接裝置技術(shù)是比較值得推廣應(yīng)用的技術(shù)。
[0010]在深海區(qū)域，深水管道連接裝置可以作為深海采油的主力軍一一張力腿平臺(tái)(TLP)、Spar平臺(tái)和浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置(FPSO)的立管連接裝置，起著重要作用，是重要的部件，同時(shí)也能應(yīng)用于深海采油的水下生產(chǎn)系統(tǒng)管道連接；由于深水管道連接裝置具有安裝方便，易于加工生產(chǎn)，制造成本低廉，密封性能好，具有很好的橫向和豎向的承載力而備受青睞。
[0011]現(xiàn)在國外深水油水置換管道連接裝置已經(jīng)比較成熟，這項(xiàng)深水管道連接裝置技術(shù)填補(bǔ)了國內(nèi)該方面的空白，可以推動(dòng)我國深水石油開采事業(yè)的發(fā)展，為深海采油的水下生產(chǎn)系統(tǒng)，張力腿平臺(tái)(TLP)、Spar平臺(tái)和浮式生產(chǎn)裝置(FPSO)等的管道連接研制做出貢獻(xiàn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0012]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種法蘭式深水管道連接裝置，徹底解決了在深水管道連接裝置在深中水的耐壓和承載力問題，使深水管道連接裝置水下安裝能夠順利地進(jìn)行。
[0013]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0014]一種法蘭式深水管道連接裝置，主要包括安裝端法蘭、立管連接配對(duì)法蘭、管道連接法蘭、固定端法蘭、連接螺栓、加強(qiáng)筋、金屬O密封型圈、V形夾織物聚四氟乙烯組合密封、安裝牽引孔、安裝牽引繩、安裝牽引吊鉤、安裝牽引吊耳、油水置換容器和浮筒；所述安裝端法蘭一端設(shè)置立管連接配對(duì)法蘭，與所述立管連接配對(duì)法蘭的焊接管口壁配合設(shè)置管道連接法蘭；所述固定端法蘭的一端與安裝端法蘭通過連接螺栓連接，所述固定端法蘭的另一端固定在油水置換容器之上，通過焊接加強(qiáng)筋增強(qiáng)連接強(qiáng)度和垂直穩(wěn)度；所述金屬O密封型圈安裝在安裝端法蘭與固定端法蘭結(jié)合面之間；所述V形夾織物聚四氟乙烯組合密封安裝在安裝端法蘭與固定端法蘭軸孔配合的密封腔內(nèi)，用密封膠粘接與安裝端法蘭固定；所述安裝牽引孔設(shè)于所述固定端法蘭和安裝端法蘭上，所述安裝牽引吊耳焊接在油水置換容器頂部，所述安裝牽引繩一端連接浮筒，所述浮筒漂浮在水面上，所述安裝牽引繩另一端穿過安裝端法蘭與固定端法蘭上的安裝牽引孔，與所述安裝牽引吊鉤連接，所述安裝牽引吊鉤鉤住安裝牽引吊耳。
[0015]優(yōu)選的，所述V形夾織物聚四氟乙烯組合密封設(shè)于所述安裝端法蘭的軸的兩側(cè)。
[0016]優(yōu)選的，還包括測壓孔，所述安裝端法蘭與固定端法蘭上分別開測壓孔，所述測壓孔在下水之前需要用絲堵加上密封膠進(jìn)行封堵。
[0017]優(yōu)選的，所述安裝端法蘭和固定端法蘭成相配合的梅花狀，所述安裝端法蘭前端呈空心軸類狀，與所述固定端法蘭內(nèi)腔軸孔配合。
[0018]優(yōu)選的，所述安裝端法蘭的空心軸頂端為錐形，所述固定端法蘭的軸孔頂端為喇叭口狀。
[0019]優(yōu)選的，所述安裝端法蘭的空心軸外壁與所述固定端法蘭軸孔內(nèi)壁設(shè)有鍍鉻層。
[0020]優(yōu)選的，所述連接螺栓包括方形螺母、加厚墊圈、六角螺母和單頭六角螺栓，在所述單頭六角螺栓兩端設(shè)有加厚墊圈，所述方形螺母設(shè)于所述加厚墊圈和六角螺母之間，所述方形螺母的邊緣抵靠固定端法蘭壁和加強(qiáng)筋。
[0021]本實(shí)用新型的有益之處在于:深水管道連接裝置通過將兩個(gè)法蘭配對(duì)連接，兩個(gè)法蘭采用軸套配合，軸套之間利用V形夾織物聚四氟乙烯組合密封達(dá)到密封效果，同時(shí)兩個(gè)法蘭面之間增加金屬O密封型圈加強(qiáng)密封性，防止在使用過程中海水滲入到法蘭結(jié)合部位；在安裝端法蘭和固定端法蘭接觸的部位采用鍍鉻表面處理，保證了工件的尺寸和表面光潔度，并增加表面硬度，減小海水和油類的腐蝕；各工件都是在普通的車床和工藝條件下完成的，大大減小了制作成本；此裝置水下安裝由機(jī)器人協(xié)助完成，減少了人力成本和安裝精度的問題。解決了管道在深水中的連接問題，使深水管道連接裝置水下安裝能夠順利地進(jìn)行，施工風(fēng)險(xiǎn)小，安全可靠性高，而且該裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于加工生產(chǎn)，節(jié)省了費(fèi)用。

【附圖說明】

[0022]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1顯示為本實(shí)用新型深水管道連接裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2顯示為本實(shí)用新型深水管道連接裝置的連接螺栓的放大圖；
[0025]圖3顯示為本實(shí)用新型深水管道連接裝置結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0026]圖4顯示為本實(shí)用新型深水管道連接裝置水下安裝對(duì)位示意圖；
[0027]圖5顯示為本實(shí)用新型深水管道連接裝置V形夾織物聚四氟乙烯組合密封布置圖；
[0028]圖6顯示為本實(shí)用新型深水管道連接裝置固定端法蘭安裝布置圖；
[0029]圖7顯示為本實(shí)用新型深水管道連接裝置水下連接螺栓安裝過程示意圖；
[0030]圖中:1為安裝端法蘭；2為立管連接配對(duì)法蘭；3為管道連接法蘭；4為固定端法蘭；5為連接螺栓；51為方形螺母；52為加厚墊圈；53為六角螺母；54為單頭六角螺栓；6為加強(qiáng)筋；7為金屬O密封型圈；8為V形夾織物聚四氟乙烯組合密封；9為安裝牽引孔；10為安裝牽引繩；11為安裝牽引吊鉤；12安裝牽引吊耳；13為油水置換容器；14為浮筒；15為測壓孔。

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚和詳細(xì)的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0032]以下由特定的具體結(jié)構(gòu)說明本實(shí)用新型和實(shí)施方案，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0033]請(qǐng)參閱圖1至圖6。須知本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。
[0034]如圖1至6所示的一種深水中使用的深水管道連接裝置，主要包括安裝端法蘭1、立管連接配對(duì)法蘭2、管道連接法蘭3、固定端法蘭4、連接螺栓5、加強(qiáng)筋6、金屬O密封型圈7、V形夾織物聚四氟乙烯組合密封8、安裝牽引孔9、安裝牽引繩10、安裝牽引吊鉤11、安裝牽引吊耳12、油水置換容器13和浮筒14 ;所述安裝端法蘭I 一端設(shè)置立管連接配對(duì)法蘭2，與所述立管連接配對(duì)法蘭2的焊接管口壁配合設(shè)置管道連接法蘭3，深水管道連接裝置的安裝端法蘭I 一端是連接的立管連接配對(duì)法蘭2，由于承受立管重量和水流載荷，連接配對(duì)法蘭2的焊接管口壁要加厚；所述固定端法蘭4的一端與安裝端法蘭I通過連接螺栓5連接，所述固定端法蘭4的另一端固定在油水置換容器13之上，通過焊接加強(qiáng)筋6增強(qiáng)連接強(qiáng)度和垂直穩(wěn)度；所述金屬O密封型圈7安裝在安裝端法蘭I與固定端法蘭4結(jié)合面之間，起到輔助密封的作用，同時(shí)又是在陸地試驗(yàn)打壓過程中起到密封主密封V形夾織物聚四氟乙烯組合密封8的液體介質(zhì)的作用；所述V形夾織物聚四氟乙烯組合密封8安裝在安裝端法蘭I與固定端法蘭4軸孔配合的密封腔內(nèi)，用密封膠粘接與安裝端法蘭I固定，可以密封海水不進(jìn)入到管道連接裝置中，將海水和裝置內(nèi)的介質(zhì)分開，達(dá)到增強(qiáng)密封效果的作用，防止在使用過程中海水滲入到法蘭結(jié)合部位，引起腐蝕；所述安裝牽引孔9設(shè)于所述固定端法蘭4和安裝端法蘭I上，所述安裝牽引吊耳12焊接在油水置換容器13頂部，所述安裝牽引繩10 —端連接浮筒14，所述浮筒14漂浮在水面上，所述安裝牽引繩10另一端穿過安裝端法蘭I與固定端法蘭4上的安裝牽引孔9，與所述安裝牽引吊鉤11連接，所述安裝牽引吊鉤11鉤住安裝牽引吊耳12。安裝端法蘭I通過安裝牽引繩10在水下與固定端法蘭4準(zhǔn)確對(duì)位，安裝牽引繩10分別穿過安裝端法蘭I的安裝牽引孔9和固定端法蘭4的安裝牽引孔10，由水下機(jī)器人協(xié)助安裝法蘭連接螺栓5，從而固定連接的法蘭。
[0035]更進(jìn)一步的，所述V形夾織物聚四氟乙烯組合密封8設(shè)于所述安裝端法蘭I的軸的兩側(cè)。能夠在法蘭對(duì)接的過程中增強(qiáng)密封效果。
[0036]更進(jìn)一步的，還包括測壓孔15，所述安裝端法蘭I與固定端法蘭4上分別開測壓孔15，所述測壓孔15在下水之前需要用絲堵加上密封膠進(jìn)行封堵。該測壓孔15是在陸地上進(jìn)行試驗(yàn)打壓用的，在進(jìn)入水下后需要對(duì)其封堵。
[0037]更進(jìn)一步的，為了方便水下機(jī)器人將連接螺栓5裝進(jìn)法蘭螺栓孔，所述安裝端法蘭I和固定端法蘭4成相配合的梅花狀，所述安裝端法蘭I前端呈空心軸類狀，與所述固定端法蘭4內(nèi)腔軸孔配合。
[0038]更進(jìn)一步的，為了保證軸類的安裝端法蘭I在安裝過程中能夠順利地滑進(jìn)孔類的固定端法蘭4的內(nèi)腔內(nèi)，安裝端法蘭I的最小直徑的頭部設(shè)計(jì)成帶一定角度的錐形，所述固定端法蘭4的軸孔頂端為喇叭口狀，方便相互配合滑入。
[0039]更進(jìn)一步的，管道連接裝置在使用過程中受到磨損嚴(yán)重的部位是軸孔接觸面和密封接觸面，在磨損、海水和油類的腐蝕等多重聯(lián)合作用下，這些部位損壞最嚴(yán)重，為了延長管道連接裝置的使用壽命，在安裝端法蘭I和固定端法蘭4接觸的部位采用鍍鉻表面處理，所述安裝端法蘭I的空心軸外壁與所述固定端法蘭4軸孔內(nèi)壁形成鍍鉻層，為了保證尺寸和表面光潔度，經(jīng)過鍍鉻處理后還要進(jìn)行磨削加工，鍍鉻表面處理除了能夠增加表面硬度夕卜，還能減小海水和油類的腐蝕。
[0040]更進(jìn)一步的，所述連接螺栓包括方形螺母51、加厚墊圈52、六角螺母53和單頭六角螺栓54，在所述單頭六角螺栓54兩端設(shè)有加厚墊圈52，所述方形螺母51設(shè)于所述加厚墊圈52和六角螺母53之間，所述方形螺母51的邊緣抵靠固定端法蘭4壁和加強(qiáng)筋6。為了使每個(gè)連接螺栓5受力均勻，在連接螺栓5兩端設(shè)置加厚墊圈52，由機(jī)器人機(jī)械手旋緊連接螺栓5。方形螺母51的邊緣能夠抵靠住固定端法蘭4壁和加強(qiáng)筋6，防止在旋緊連接螺栓5時(shí)方形螺母51 —起旋轉(zhuǎn)，六角螺母53可以防止裝置在受到外力載荷的情況下方形螺母51出現(xiàn)松動(dòng)滑落的情況。
[0041]如圖7所示的一種法蘭式深水管道連接裝置的水下安裝方法，包括以下步驟:
[0042]I)將深水管道連接裝置的固定端法蘭4焊接在水下建筑物頂部或者泥面之上，金屬O密封型圈7安裝在固定端法蘭4面的密封槽內(nèi)，用密封膠固定，與水下建筑物或海管一起安裝海底，安裝牽引繩10通過卸扣與焊接在水下建筑物頂部海管上的安裝牽引吊耳12連接，安裝牽引繩10穿過固定端法蘭4上的安裝牽引孔9，安裝牽引繩10的另一端通過浮筒14漂浮在水面之上；
[0043]2)在水上，將深水管道連接裝置的安裝端法蘭4和立管連接，V形夾織物聚四氟乙烯組合密封8安裝在安裝端與固定端軸上，用密封膠固定，連接螺栓5固定；將安裝牽引繩10從浮筒14上解下來穿過法蘭上的安裝牽引孔9，放到水中；
[0044]3)深水管道連接裝置的安裝端法蘭I帶著立管順著安裝牽引繩10逐漸下滑到海底，在固定端法蘭4上方時(shí)，水下機(jī)器人協(xié)助安裝端法蘭I和固定端法蘭4完成對(duì)位，上下法蘭螺栓孔對(duì)齊，機(jī)器人機(jī)械手操縱剪斷連接螺栓5的牽拉鋼絲，法蘭連接螺栓5由于重力自然下落進(jìn)開口螺栓孔，然后機(jī)器人機(jī)械手操縱再剪斷連接螺栓5的另一根牽拉鋼絲，連接螺栓5下落，機(jī)器人旋緊連接螺栓5 ;
[0045]4)管道連接好后，立管和油水置換系統(tǒng)進(jìn)行管路壓力試驗(yàn)。
[0046]深水管道連接裝置采用的兩個(gè)法蘭的各種需要加工的地方利用一般的機(jī)床和工藝就可達(dá)到設(shè)計(jì)要求，不需要精密加工，各個(gè)零部件也采用普通常用的容易采購的標(biāo)準(zhǔn)件；管道連接裝置在使用過程中受到磨損嚴(yán)重的部位是軸孔接觸面和密封接觸面，在磨損、海水和油類腐蝕的多重聯(lián)合作用下，這些部位損壞最嚴(yán)重，為了延長管道連接裝置的使用壽命，鍍鉻工藝也是成熟的常見的表面熱處理工藝。
[0047]深水管道連接裝置水平和垂直方向的承載能力比較強(qiáng)，首先是水平載荷主要是法蘭螺栓抗剪切及裝置安裝端軸伸部分抗彎矩，垂直載荷主要是法蘭螺栓抗拉及連接螺栓螺紋強(qiáng)度，如果外載荷比較大，裝置可以通過增加法蘭連接螺栓直徑，法蘭盤厚度，增加安裝端和固定端配合部分強(qiáng)度的措施，提高裝置的承載能力。由于有水下安裝牽引繩，水下安裝深度受到限制，一般的最深控制在700?800米。
[0048]本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0049]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種法蘭式深水管道連接裝置，其特征在于:主要包括安裝端法蘭、立管連接配對(duì)法蘭、管道連接法蘭、固定端法蘭、連接螺栓、加強(qiáng)筋、金屬O密封型圈、V形夾織物聚四氟乙烯組合密封、安裝牽引孔、安裝牽引繩、安裝牽引吊鉤、安裝牽引吊耳、油水置換容器和浮筒；所述安裝端法蘭一端設(shè)置立管連接配對(duì)法蘭，與所述立管連接配對(duì)法蘭的焊接管口壁配合設(shè)置管道連接法蘭；所述固定端法蘭的一端與安裝端法蘭通過連接螺栓連接，所述固定端法蘭的另一端固定在油水置換容器之上，通過焊接加強(qiáng)筋增強(qiáng)連接強(qiáng)度和垂直穩(wěn)度；所述金屬O密封型圈安裝在安裝端法蘭與固定端法蘭結(jié)合面之間；所述V形夾織物聚四氟乙烯組合密封安裝在安裝端法蘭與固定端法蘭軸孔配合的密封腔內(nèi)，用密封膠粘接與安裝端法蘭固定；所述安裝牽引孔設(shè)于所述固定端法蘭和安裝端法蘭上，所述安裝牽引吊耳焊接在油水置換容器頂部，所述安裝牽引繩一端連接浮筒，所述浮筒漂浮在水面上，所述安裝牽引繩另一端穿過安裝端法蘭與固定端法蘭上的安裝牽引孔，與所述安裝牽引吊鉤連接，所述安裝牽引吊鉤鉤住安裝牽引吊耳。2.如權(quán)利要求1所述的法蘭式深水管道連接裝置，其特征在于:所述V形夾織物聚四氟乙烯組合密封設(shè)于所述安裝端法蘭的軸的兩側(cè)。3.如權(quán)利要求1所述的法蘭式深水管道連接裝置，其特征在于:還包括測壓孔，所述安裝端法蘭與固定端法蘭上分別開測壓孔，所述測壓孔在下水之前需要用絲堵加上密封膠進(jìn)行封堵。4.如權(quán)利要求1所述的法蘭式深水管道連接裝置，其特征在于:所述安裝端法蘭和固定端法蘭成相配合的梅花狀，所述安裝端法蘭前端呈空心軸類狀，與所述固定端法蘭內(nèi)腔軸孔配合。5.如權(quán)利要求4所述的法蘭式深水管道連接裝置，其特征在于:所述安裝端法蘭的空心軸頂端為錐形，所述固定端法蘭的軸孔頂端為喇叭口狀。6.如權(quán)利要求1所述的法蘭式深水管道連接裝置，其特征在于:所述安裝端法蘭的空心軸外壁與所述固定端法蘭軸孔內(nèi)壁設(shè)有鍍鉻層。7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的法蘭式深水管道連接裝置，其特征在于:所述連接螺栓包括方形螺母、加厚墊圈、六角螺母和單頭六角螺栓，在所述單頭六角螺栓兩端設(shè)有加厚墊圈，所述方形螺母設(shè)于所述加厚墊圈和六角螺母之間，所述方形螺母的邊緣抵靠固定端法蘭壁和加強(qiáng)筋。
【文檔編號(hào)】F16L1-14GK204284725SQ201420711596
【發(fā)明者】張紅軍 [申請(qǐng)人]華夏海洋能源工程（天津）股份有限公司