適用于深水海底管道的止屈器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種適用于深水海底管道的止屈器，其特征在于：它包括套設(shè)在海底管道上的管狀止屈器本體，止屈器本體的同側(cè)沿軸向間隔開設(shè)一粘接劑入口和一粘結(jié)劑出口，且在粘接劑入口和粘結(jié)劑出口處各設(shè)置一環(huán)形管；在粘接劑入口和粘結(jié)劑出口之間的止屈器本體內(nèi)壁上開設(shè)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(jié)劑出口相連通。本實(shí)用新型采用粘接劑注入粘結(jié)槽，通過粘結(jié)槽內(nèi)的粘結(jié)劑將將海底管道和止屈器本體粘結(jié)成一體，采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(fēng)險(xiǎn)。因此，本實(shí)用新型可以廣泛用于深水海洋管道工程領(lǐng)域。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種止屈器，特別是關(guān)于一種適用于深水海底管道的止屈器。 適用于深水海底管道的止屈器

【背景技術(shù)】
[0002] 海底管道是海洋油氣輸送的主要方式，如何確保其在設(shè)計(jì)年限內(nèi)安全運(yùn)營(yíng)對(duì)海洋 油氣開發(fā)有著至關(guān)重要的意義。一旦海底管道結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)期內(nèi)發(fā)生損壞造成油氣泄漏，不 僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境污染，甚至發(fā)生次生災(zāi)害。海底管道在運(yùn)營(yíng)期 內(nèi)會(huì)面臨諸多潛在危險(xiǎn)狀態(tài)，如：船舶拋錨、拖錨、底部拖網(wǎng)等引起的第三方機(jī)械損傷，海底 管道結(jié)構(gòu)腐蝕穿透，海底土壤不穩(wěn)定和底流造成的海底管道不穩(wěn)定狀態(tài)等。隨著海洋石油 逐步走向深水區(qū)域，深水高外壓造成的海底管道管壁屈曲和屈曲傳播也對(duì)海底管道結(jié)構(gòu)造 成了嚴(yán)重的威脅。
[0003] 誘發(fā)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(jié)構(gòu)橢圓度都會(huì)引發(fā)結(jié)構(gòu)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(fēng)險(xiǎn)。實(shí)際工程中受海 底管道鋪設(shè)和經(jīng)濟(jì)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(dá)到較小的橢圓度也非常困難。因此，在深水區(qū)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(jié)構(gòu)屈曲風(fēng)險(xiǎn)的效果受到局限。從海底管道結(jié)構(gòu)屈曲發(fā)生的 機(jī)理上來看，非常高的外部水壓才會(huì)造成海底管道的局部壓潰屈曲，但是海底管道在運(yùn)行 期內(nèi)面臨的內(nèi)外腐蝕、第三方損傷、土壤條件變化等因素均有可能誘發(fā)局部屈曲的發(fā)生。一 旦局部屈曲發(fā)生，誘發(fā)其傳播的壓力較低，非常容易發(fā)生屈曲傳播。一旦屈曲傳播發(fā)生，如 果沒有抑制措施，整條海底管道將在較短時(shí)間內(nèi)失去輸送能力，甚至引起海底管道內(nèi)部壓 力嚴(yán)重超壓，損壞海底管道而造成嚴(yán)重后果。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(dāng)?shù)暮５坠艿篱L(zhǎng)度處安裝機(jī)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(jìn)行局部剛度加強(qiáng)，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(yīng)該能夠在最大設(shè)計(jì)水深內(nèi)成功阻止屈曲傳播，其形式 一般是一個(gè)厚壁圓環(huán)，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(shè)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(huán)，圓環(huán)內(nèi)徑和海底管道內(nèi)徑相同，而圓環(huán)壁厚比海底管道的道壁厚大，兩 者同軸排好之后在連接處進(jìn)行焊接。在安裝時(shí)，將整體式止屈器（一個(gè)厚壁止屈圓環(huán)）放到 海底管道的指定位置，通過對(duì)頭焊接來將兩側(cè)的海底管道連接起來，并采用角焊將圓環(huán)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采取一定措施來防止應(yīng)力集中。 整體式止屈器的止屈效果良好，但由于在安裝過程中不僅需要進(jìn)行復(fù)雜的焊接工藝，而且 焊接熱影響區(qū)域內(nèi)鋼管的電位差會(huì)引起結(jié)構(gòu)電腐蝕，具有一定工程風(fēng)險(xiǎn)。
[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(zhǎng)度與海底管道外徑比為L(zhǎng)/D = 0. 5?2. 0。附加 式止屈器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝時(shí)將其滑過海底管道接頭，然后將附加式止屈器固定到指定位置 即可。附加式止屈器應(yīng)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 余應(yīng)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。由于焊縫的存在，增加了海上施工的難度，而且潛在的電位差也有電腐蝕風(fēng) 險(xiǎn)。
[0007] 纏繞式止屈器的情況與扣入式止屈器大體相似，實(shí)際中僅用于防止海管安裝時(shí)發(fā) 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(xù)性，從而產(chǎn) 生彎曲應(yīng)力集中點(diǎn)，容易對(duì)管道造成不良影響，而若要消除該應(yīng)力集中點(diǎn)，需要花費(fèi)很高的 成本。因此并不適于深水海底管道使用。
[0008] 鑒于焊接式止屈器和纏繞式止屈器的諸多缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種非焊接、安裝方便、屈曲 抑制效果優(yōu)良的新型附加式深水海底管道止屈器十分必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對(duì)上述問題，本實(shí)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(yōu) 良的適用于深水海底管道的止屈器。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案：一種適用于深水海底管道的止 屈器，其特征在于：它包括套設(shè)在海底管道上的管狀止屈器本體，所述止屈器本體的同側(cè)沿 軸向間隔開設(shè)一粘接劑入口和一粘結(jié)劑出口，且在所述粘接劑入口和所述粘結(jié)劑出口處各 設(shè)置一環(huán)形管；在所述粘接劑入口和所述粘結(jié)劑出口之間的所述止屈器本體內(nèi)壁上開設(shè)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(jié)劑出口相連通。
[0011] 所述粘接槽的圈數(shù)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(nèi)徑至少大于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(zhǎng)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(jié)構(gòu)，半圓直徑至少為5cm，且在所述粘接槽的表面 涂裝防腐層；所述粘接槽與所述止屈器本體內(nèi)壁相鄰的槽邊之間采用圓弧角過渡。
[0016] 本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本實(shí)用新型采用在海底 管道外套設(shè)止屈器本體，并在止屈器本體上間隔開設(shè)一粘接劑入口和一粘結(jié)劑出口，且在 粘接劑入口和粘結(jié)劑出口之間的止屈器本體內(nèi)壁上開設(shè)有螺旋狀粘接槽，使得粘結(jié)劑通過 粘接劑入口注入粘接槽，粘結(jié)劑順著粘接槽流動(dòng)，待粘結(jié)劑從粘結(jié)劑出口溢出時(shí)，表明粘結(jié) 劑完全注滿海底管道和止屈器本體之間的粘接槽，采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(fēng)險(xiǎn)。2、本實(shí)用新型在粘接劑入口和粘結(jié)劑出口上 端各對(duì)應(yīng)開設(shè)一環(huán)形管，粘接劑入口的環(huán)形管方便粘結(jié)劑注入嘴可以牢固對(duì)接，有效快速 完成注入粘結(jié)劑作業(yè)。粘結(jié)劑出口的環(huán)形管便于操作和判斷溢出的粘結(jié)劑的量是否處于可 控的范圍之內(nèi)，并且粘結(jié)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(jié)劑出口上均設(shè)置環(huán)形管也使 得止屈器本體不必區(qū)分首端和末端，方便現(xiàn)場(chǎng)操作。3、粘接槽與止屈器本體內(nèi)壁相鄰的槽 邊之間采用圓弧角過渡，以免安裝本實(shí)用新型時(shí)劃傷海底管道外壁的防腐層。4、本實(shí)用新 型的止屈器本體采用涂裝有防腐保護(hù)層的高強(qiáng)度碳鋼、或不銹鋼，鍛造或車制而成，其結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度和工藝可靠性高，以達(dá)到優(yōu)異且穩(wěn)定的止屈效果。5、本實(shí)用新型在粘接槽與海底管道 之間的粘接劑可以采用馬蹄脂、環(huán)氧樹脂等聚合物材料，也可以采用流動(dòng)性和粘接性性能 優(yōu)異的特種水泥。因此，本實(shí)用新型可以廣泛用于深水海洋管道工程領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是本實(shí)用新型應(yīng)用于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(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0020] 如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括套設(shè)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(hù)段的海底管道1提供更大的截面剛度，并提供海底管道1的 局部屈曲的隔離和抑制作用。止屈器本體2的同側(cè)沿軸向間隔開設(shè)一粘接劑入口 3和一粘 結(jié)劑出口 4,且在粘接劑入口 3和粘結(jié)劑出口 4處各設(shè)置一環(huán)形管。粘接劑入口 3上的環(huán)形 管可以方便與粘結(jié)劑注入嘴牢固對(duì)接，有效快速完成注入粘結(jié)劑作業(yè)。粘結(jié)劑出口 4上的 環(huán)形管便于操作和判斷溢出的粘結(jié)劑的量是否處于可控的范圍之內(nèi)。在粘接劑入口 3和粘 結(jié)劑出口 4之間的止屈器本體2內(nèi)壁上開設(shè)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(jié)劑出口 4相連通。
[0021] 上述實(shí)施例中，粘接槽5的圈數(shù)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(shí)施例中，止屈器本體2的內(nèi)徑至少大于海底管道1出廠公稱外徑的上限 lcm，以保證現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)可以順利將止屈器本體2套設(shè)在海底管道1外壁。止屈器本體2 的長(zhǎng)度和厚度根據(jù)實(shí)際工程的需要而定，為了保證止屈效果，止屈器本體2的長(zhǎng)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采用涂裝有防腐保護(hù)層的高強(qiáng)度 碳鋼或者不銹鋼鍛造或者車制而成，而防腐層所采用的防腐材料需滿足粘接劑的化學(xué)和物 理要求。
[0023] 上述實(shí)施例中，粘接槽5的橫截面呈半圓形結(jié)構(gòu)，半圓直徑至少為5cm，以便處于 止屈器本體2與海底管道1之間的粘結(jié)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(shí)，粘接槽5與止屈器本體2 內(nèi)壁相鄰的槽邊之間采用圓弧角過渡，以防止本實(shí)用新型安裝時(shí)劃傷海底管道1外壁的防 腐層。在粘接槽5的表面涂裝防腐層。
[0024] 本實(shí)用新型使用時(shí)：在海底管道1上間隔套設(shè)一本實(shí)用新型，并且粘接劑入口 3和 粘結(jié)劑出口 4位于頂部。將粘結(jié)劑注入嘴對(duì)準(zhǔn)粘接劑入口 3,將粘接劑快速注入粘接槽5 內(nèi)，粘結(jié)劑順著粘接槽5流動(dòng)，待粘結(jié)劑從粘結(jié)劑出口 4溢出時(shí)，表明粘結(jié)劑完全注滿海底 管道1和止屈器本體2之間的粘接槽5。并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(shí)施例中，粘接劑可以采用馬蹄脂、環(huán)氧樹脂等聚合物材料，也可以采用流動(dòng) 性和粘接性性能優(yōu)異的特種水泥。
[0026] 上述各實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu).連接方式和制作工藝 等都是可以有所變化的，凡是在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均 不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1. 一種適用于深水海底管道的止屈器，其特征在于：它包括套設(shè)在海底管道上的管狀 止屈器本體，所述止屈器本體的同側(cè)沿軸向間隔開設(shè)一粘接劑入口和一粘結(jié)劑出口，且在 所述粘接劑入口和所述粘結(jié)劑出口處各設(shè)置一環(huán)形管；在所述粘接劑入口和所述粘結(jié)劑出 口之間的所述止屈器本體內(nèi)壁上開設(shè)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(jié)劑出口相連通。
2. 如權(quán)利要求1所述的適用于深水海底管道的止屈器，其特征在于：所述粘接槽的圈 數(shù)至少為4圈。
3. 如權(quán)利要求1所述的適用于深水海底管道的止屈器，其特征在于：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(quán)利要求2所述的適用于深水海底管道的止屈器，其特征在于：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(quán)利要求1或2或3或4所述的適用于深水海底管道的止屈器，其特征在于：所 述止屈器本體的內(nèi)徑至少大于所述海底管道出廠公稱外徑的上限lcm。
6. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的適用于深水海底管道的止屈器，其特征在于：所 述止屈器本體的長(zhǎng)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(quán)利要求5所述的適用于深水海底管道的止屈器，其特征在于：所述止屈器本體 的長(zhǎng)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(quán)利要求1或2或3或4或7所述的適用于深水海底管道的止屈器，其特征在于： 所述粘接槽的橫截面呈半圓形結(jié)構(gòu)，半圓直徑至少為5cm，且在所述粘接槽的表面涂裝防腐 層；所述粘接槽與所述止屈器本體內(nèi)壁相鄰的槽邊之間采用圓弧角過渡。
9. 如權(quán)利要求5所述的適用于深水海底管道的止屈器，其特征在于：所述粘接槽的橫 截面呈半圓形結(jié)構(gòu)，半圓直徑至少為5cm，且在所述粘接槽的表面涂裝防腐層；所述粘接槽 與所述止屈器本體內(nèi)壁相鄰的槽邊之間采用圓弧角過渡。
10. 如權(quán)利要求6所述的適用于深水海底管道的止屈器，其特征在于：所述粘接槽的橫 截面呈半圓形結(jié)構(gòu)，半圓直徑至少為5cm，且在所述粘接槽的表面涂裝防腐層；所述粘接槽 與所述止屈器本體內(nèi)壁相鄰的槽邊之間采用圓弧角過渡。
【文檔編號(hào)】F16L1/20GK203880231SQ201420297525
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】周巍偉, 沙勇, 曹靜 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油研究總院