一种带基座的焊接式海底管道止屈器

摘要

本发明属于海底管道铺设技术领域，涉及一种带基座的焊接式海底管道止屈器,包括上瓣壳体（1）和下瓣壳体（2），上瓣壳体（1）和下瓣壳体（2）结构相同，且内径与海底管道的外径相配合，每个壳体轴向对称，均包括中部的轴向支撑部分（6）和位于轴向支撑部分两侧的镂空部分，在镂空部分设置有拱形支撑（7），拱形支撑（7）的顶点与轴向支撑部分是一体的；所述的止屈器还包括基座（3），基座（3）包括基板，在基板的中部设置有用以放置海底管道的凹槽（5），基板的四周设置有向内倾斜的支架（4）。本发明的装置结构简单，易于加工和安装，止屈器重量轻，成本低，同时能有效控制管道屈曲传播，并减小管道运动。

权利要求

1.一种带基座的焊接式海底管道止屈器,包括上瓣壳体（1）和下瓣壳体（2），上瓣壳体（1）和下瓣壳体（2）结构相同，且内径与海底管道的外径相配合，其特征在于，每个壳体轴向对称，均包括中部的轴向支撑部分（6）和位于轴向支撑部分两侧的镂空部分，在镂空部分设置有拱形支撑（7），拱形支撑（7）的顶点与轴向支撑部分是一体的；所述的止屈器还包括基座（3），基座（3）包括基板，在基板的中部设置有用以放置海底管道的凹槽（5），基板的四周设置有向内倾斜的支架（4）。

说明书

一种带基座的焊接式海底管道止屈器

技术领域

[0001] 本发明属于海底管道铺设技术领域，涉及一种带基座的焊接式海底管道止屈器。

背景技术

[0002] 当海底管道处于运行期间，管道受到腐蚀作用或管道内部压力不足时均有可能发生屈曲压溃。当管道受到第三方外力作用如抛锚锚撞击管道，海床作用力，海水引起的弯矩或其他干扰力作用下，管道也会发生屈曲压溃，在外界水压作用下，屈曲沿管道轴向传播，最终导致整个管道的破坏。如今世界各国的油气开发都在向深海进军，深海环境复杂，各种外力耦合作用在管道上，一旦管道出现局部屈曲，屈曲将很快发生传播。

[0003] 理论上可以通过采用增加管道壁厚的方式有效增加管道的屈曲传播临界压力，但这会增加会大量增加钢材用量及管道重量，增加成本，在经济上不可行。一个解决海底管道屈曲传播的经济性的方法，就是沿着管道的长度方向相隔一定距离设置止屈器(Buckle Arrestor)。其工作原理就是允许管道发生局部屈曲，但是屈曲传播并不能跨越止屈器，这样就能使局部屈曲仅发生于两个止屈器之间。止屈器虽然在一段程度上有可能造成管道发生局部屈曲，但却很好地保持了管道的整体性，在安全性和经济性中间取得了比较好的平衡。普通焊接式止屈器与扣入式止屈器相似，只是止屈器本身与管道之间的连接增加了两道焊缝，该焊接加强了止屈器效果，因此该类止屈器比扣入式止屈器更适用于深水管道。

[0004] 海底复杂的环境载荷作用在管道上，会使海底管道发生横向位移，管道受到横向弯矩作用，降低管道使用寿命，因此增加管道在位稳定性也是目前工程中关注的问题。一般可通过提高管道的水下重量或对管道进行埋设或覆盖来增加管道在位稳定性，管道水下重量的提高一般是通过增加管道混凝土配重层的厚度来实现，然而管道重量的增加又会对铺管过程提出更高的要求；而如果将管道埋设或者覆盖，则需要耗费巨大的施工成本。

[0005] 管道的止屈和在位稳定性关系着海底管道使用寿命，有效地而用经济地控制海底管道屈曲传播和管道运动对于海底管道工程具有重要的意义。

发明内容

[0006] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种的兼顾止屈器重量而又可以减小管道运动，同时安装简易的海底管道止屈器。本发明的装置结构简单，易于加工和安装，止屈器重量轻，成本低，同时能有效控制管道屈曲传播，并减小管道运动，实现经济性和安全性的统一，适用于深水海底管道。

[0007] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

[0008] 一种带基座的焊接式海底管道止屈器,包括上瓣壳体(1)和下瓣壳体(2)，上瓣壳体(1)和下瓣壳体(2)结构相同，且内径与海底管道的外径相配合，其特征在于，每个壳体轴向对称，均包括中部的轴向支撑部分(6)和位于轴向支撑部分两侧的镂空部分，在镂空部分设置有拱形支撑(7)，拱形支撑(7)的顶点与轴向支撑部分是一体的；所述的止屈器还包括基座(3)，基座(3)包括基板，在基板的中部设置有用以放置海底管道的凹槽(5)，基板的四周设置有向内倾斜的支架(4)。

[0009] 相比现有的技术,本发明具有以下优点:

[0010] (1)本发明由上下两瓣组成，上下瓣壳体不是连续体，而是采用中间“镂空”但局部加强的方法，在保证强度的同时，减小钢材用料及重量，下瓣带有一个基座，除去基座，下瓣壳体结构和下瓣壳体尺寸和结构完全相同，这样可以统一浇铸上下瓣，之后将瓣体与基座焊接在一起。之后将上下两瓣贴在管道上进行焊接，除了在至屈器四周进行焊接，在中部镂空部位也可焊接，这样可以进一步加强止屈器强度，从而更加有效的防止屈曲传播，确保海底管道整体的完整性，大大降低海底管道由局部屈曲引起整体结构破坏而造成的经济损失。

[0011] (2)本发明下瓣带有基座，除了可有效支撑管道外，当管道收到横向海流作用时，由于基座底部与土体较大的接触面积，可有效减小管道横向运动。同时，当管道下部产生小型悬跨(悬跨长度小于基座长度)时，由于基座的存在，会较小悬跨对管道的影响，进而减小管道震动。

[0012] (3)该装置集控制屈曲传播与防止管道运动的功能于一体，可以实现两种功能模块的一体制造与安装。

[0013] (4)止屈器制造工艺简单，可以通过模具进行浇铸批量生产，简化制造工艺，降低制造成本。

[0014] (5)止屈器安装工艺简单，可以通过流水线安装，提高工作效率，降低施工成本。

[0015] (6)止屈器与管道之间具有多道焊缝，加强止屈效果，因而更适合于深水管道。

附图说明

[0016] 图1是配有止屈装置的某段海底管道的主视图；

[0017] 图2是图1中所示A-A剖面图；

[0018] 图3是配有止屈装置的某段海底管道的俯视图；

[0019] 图4是止屈器上下瓣的壳体结构示意图；

[0020] 图5是止屈去基座部分示意图。

[0021] 图中标号说明：

[0022] 1止屈器下瓣壳体；2止屈器下瓣壳体结构；3止屈器基座；4基座支撑杆；5基座凹槽；6轴向支撑部分；7拱形支撑。图5中粗线部位表示止屈器下瓣壳体与基座焊接间的焊缝。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。

[0024] 如图1所示，本发明包括上下两瓣，如图2所示，包括三部分：下瓣壳体1，下瓣壳体结构2和基座3，下瓣由壳体结构2和基座3组成。图4所示为止屈器壳体结构的示意图，它关于自身轴向和周向的中剖面是对称的；壳体结构不是连续体，而是采用中间“镂空”但加支撑局部加强的方法，每个壳体轴向对称，均包括中部的轴向支撑部分6和位于轴向支撑部分两侧的镂空部分，在镂空部分设置有拱形支撑7，拱形支撑7的顶点与轴向支撑部分是一体的。下瓣除去基座3外，壳体结构2与下瓣壳体1完全一样，图3为止屈器俯视图，这样可以统一浇铸上下瓣。之后将壳体结构2与基座3焊接在一起，图5为基座示意图，其中粗线为焊缝。止屈器瓣体材料采用与深水海底管道相同材质的API 5L X65型或更高等级的X70、X80等级钢材，这样可保证在深海条件下，能够有效地控制止屈传播，保证整条管线的安全，基座3可选择相对低等级的钢材，使止屈器更加经济。上下两瓣在加工完成后，将其上下紧贴管道，与管道之间进行焊接，上下两瓣在相邻棱边处焊接在一起，瓣体与管道在在中部“镂空”部位也可进行焊接。采用焊接方式，更适合于深海管道，同时采用“镂空”方式，减小钢材用料及重量，从而更加有效而经济地防止屈曲传播，确保海底管道整体的完整性。

[0025] 由于下瓣带有基座，除了可有效支撑管道外，当管道收到横向海流作用时，由于基座底部与土体较大的接触面积，可有效减小管道横向运动。同时，当管道下部产生小型悬跨(悬跨长度小于基座长度)时，由于基座的存在，会较小悬跨对管道的影响，进而减小管道震动。

[0026] 下面结合附图说明该控制海底管道屈曲传播和减小管道运动的方法实施过程：

[0027] (1)进行该止屈装置的生产时，首先分别制造图4所示的壳体结构，由于下瓣壳体1和下瓣壳体结构2完全一样，可统一浇铸完成。壳体结构各截面厚度一样，应注意根据管道的实际情况完成瓣体，以保证瓣体能贴合在管道上。然后进行基座3的制造，基座3底板中部有弧形凹槽5，下部瓣体壳体结构2下凸处应与与凹槽正好完全接触，基座3的底板可统一浇铸，基座四边有4个支撑杆4，支撑杆4的杆可单纯制造，然后起下部与基座3底板焊接在一起，上部与止屈器下瓣壳体结构2进行焊接。随后将下部瓣体壳体结构2凸处与凹槽5进行焊接，下部瓣体制造完成。

[0028] (2)止屈装置的安装应在瓣体制造完成后、铺管作业前进行。海底管道一般采取分段预制，利用铺管船等在海上焊接和铺设，因此，该发明的止屈器可在铺管船的焊接过程中进行安装。上下两瓣在加工完成后，将其上下紧贴管道，与焊接之间进行焊接，上下两瓣在相邻棱边处焊接在一起，在中部加强板部位也进行焊接。