專利名稱：海底管道止屈固定器及其安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海底管道設(shè)施鋪設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠有效固定海底管道和 防止屈曲傳播的裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國海洋油氣資源的開發(fā)和利用，油氣集輸過程中的海底管道建設(shè)日益增 多，隨著深海油氣田的開發(fā)，大部分管道將在2000-3000米水深的海域運行。鋪設(shè)于深水區(qū) 域的管道極有可能在外載荷的作用下出現(xiàn)失效，如管道懸跨段的失穩(wěn)失效、深水區(qū)域高靜 水壓力以及管道內(nèi)部軸向力導(dǎo)致的屈曲、疲勞失效等。海底管道一旦發(fā)生破損、泄漏、斷裂 等事故，就會對國家經(jīng)濟造成巨大損失，而且也對海洋環(huán)境造成嚴重污染。為此，開展海底 管道固定技術(shù)和防止屈曲傳播方法的研究，對于保證海底管道的穩(wěn)定和耐久性，保障海洋 環(huán)境保護和人民的生命財產(chǎn)安全等，具有重要的現(xiàn)實意義和深遠影響。然而，傳統(tǒng)的止屈裝置形式和功能單一，只能控制部分的局部變形，而對于整體屈 曲卻無能為力。即使安裝有止屈器的海底管道在復(fù)雜載荷作用下，依然存在大的垂向隆起 或橫向位移的危險，目前還沒有集防止局部屈曲傳播和整體屈曲于一身的裝置出現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)上的不足，提供能夠有效固定海底管道和防止屈 曲傳播的裝置，并提供一種該裝置的制作和在海底管道上安裝的方法，采取合理的安裝工 藝，簡化操作，降低成本，有效固定海底管道和防止屈曲傳播，保證海底管道的安全和穩(wěn)定 運行。為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種海底管道止屈固定器，用于固定和保護海 底管道，包括上殼體、下基座和桶形結(jié)構(gòu)，上殼體為半圓環(huán)形，下基座為具有半圓柱形空心 的長方體，上殼體和下基座的內(nèi)徑相同，上殼體和下基座的外緣相切并設(shè)置外伸眼板，所述 眼板用于通過螺栓螺母副連接上殼體和下基座，下基座與桶形結(jié)構(gòu)頂板通過螺栓連接。作為優(yōu)選實施方式，所述的上殼體和下基座的長度取1. 2-2倍于所述海底管道外 徑，殼體厚度取2-5倍于所述海底管道的壁厚，所述的桶形結(jié)構(gòu)的內(nèi)外徑及桶體壁厚尺寸 與所述海底管道相同，桶形結(jié)構(gòu)頂板厚度取2-5倍于所述海底管道的壁厚。本發(fā)明同時提供一種上述海底管道止屈固定器的安裝方法，包括下列步驟在鋪 設(shè)管道之前，在管道外表面設(shè)置橡膠層，將上殼體緊貼在管道表面橡膠層上，按照眼板位置 吻合的方式將其與下基座對接，然后通過螺栓螺母副穿過眼板將上殼體和下基座固定在管 道上。在鋪管作業(yè)時，將桶形結(jié)構(gòu)采取負壓下沉方式插入海底土壤中。調(diào)整管道位置使下 基座處于桶形結(jié)構(gòu)上方，操縱水下機器人將螺栓穿過桶形結(jié)構(gòu)頂板，插入下基座的螺孔內(nèi)， 使桶形結(jié)構(gòu)和下基座對接，將管道固定于海底。本發(fā)明提供了一種固定海底管道和防止屈曲傳播的裝置，對于現(xiàn)有的技術(shù)具有以 下優(yōu)點(1)本發(fā)明能夠有效固定海底管道，使其不會發(fā)生過大的垂向或橫向位移，保證管道的穩(wěn)定性。(2)在保證側(cè)向位移較小的同時，還能防止局部屈曲的傳播，避免了海底管道 由局部屈曲而引起長距離的結(jié)構(gòu)破壞，確保了海底管道的完整性。(3)止屈固定器能夠?qū)崿F(xiàn) 模具化批量生產(chǎn)，降低了制造成本。(4)海上安裝工藝簡單，操作方便，降低了施工成本。
圖1為裝配有止屈固定器的某段海底管道的正視圖；圖2為圖1中的A-A剖面圖；圖3為圖2中的B-B剖面圖；圖4為圖1中的C-C剖面圖。圖中標號說明1海底管道；2上殼體；3下基座；4桶形結(jié)構(gòu)；5螺栓螺母副；6螺栓；7桶形結(jié)構(gòu)頂 板；8橡膠層；9外伸眼板；10螺孔
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步描述。裝配有止屈固定器的某段海底管道的正視圖，如圖1所示。本發(fā)明所涉及的海底 管道止屈固定器，是由上殼體2和下基座3以及桶形結(jié)構(gòu)4通過螺栓連接夾緊固定在管道 外表面的橡膠層8上。上殼體2為半圓環(huán)形，下基座3為具有半圓柱形空心的長方體，螺栓 螺母副5穿過外伸眼板9連接上殼體2和下基座3。下基座3的底面鉆有螺孔10，將螺栓 6穿過桶形結(jié)構(gòu)頂板7，插入螺孔10，把下基座3和桶形結(jié)構(gòu)4裝配在一起。桶形結(jié)構(gòu)4倒 扣入土壤中，起到吸力樁作用，將管道1牢牢固定在海底。圖2為圖1中的A-A剖面圖，即止屈固定器的橫剖面，顯示了上殼體2、下基座3和 桶形結(jié)構(gòu)4的側(cè)向連接方式；圖3為圖2中的B-B剖面圖，即止屈固定器的縱剖面，顯示了 下基座3和桶形結(jié)構(gòu)4的縱向連接方式；圖4為圖1中的C-C剖面圖，即止屈固定器的仰視 圖，顯示了下基座3和桶形結(jié)構(gòu)頂板7相連接的螺栓6的位置。在管道鋪設(shè)之前裝配上殼體2和下基座3。具體過程為先在管道外表面包一層橡 膠8，將上殼體2緊貼在橡膠層8上，通過外伸眼板9的位置與下基座3對接，然后通過四組 螺栓螺母副5將上殼體2和下基座3固定在管道1上。在管道鋪設(shè)過程中裝配下基座3和桶形結(jié)構(gòu)4。具體過程為在管道1的鋪設(shè)路由 上將桶形結(jié)構(gòu)4采用負壓方式插入土壤。調(diào)整管道1位置使下基座3處于桶形結(jié)構(gòu)4上方， 操縱水下機器人將四個螺栓6分別穿過桶形結(jié)構(gòu)頂板7，插入下基座3的對應(yīng)螺孔10內(nèi)，使 桶形結(jié)構(gòu)4和下基座3對接，構(gòu)成海底管道的止屈固定器，如圖1所示。上殼體2和下基座3的長度可取管道1外徑的1. 2-2倍，厚度取2_5倍管道1的 壁厚。桶形結(jié)構(gòu)4的內(nèi)外徑及桶體壁厚尺寸與管道1相同，桶形結(jié)構(gòu)頂板7的厚度取2-5 倍管道1的壁厚。
權(quán)利要求
一種海底管道止屈固定器，用于固定和保護海底管道，其特征在于包括上殼體、下基座和桶形結(jié)構(gòu)，上殼體為半圓環(huán)形，下基座為具有半圓柱形空心的長方體，上殼體和下基座的內(nèi)徑相同，上殼體和下基座的外緣相切并設(shè)置外伸眼板，所述眼板用于通過螺栓螺母副連接上殼體和下基座，下基座與桶形結(jié)構(gòu)頂板通過螺栓連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底管道止屈固定器，其特征在于所述的上殼體和下基座 的長度取1. 2-2倍于所述海底管道外徑，殼體厚度取2-5倍于所述海底管道的壁厚，所述的 桶形結(jié)構(gòu)的內(nèi)外徑及桶體壁厚尺寸與所述海底管道相同，桶形結(jié)構(gòu)頂板厚度取2-5倍于所 述海底管道的壁厚。
3.—種如權(quán)利要求1或2所述的海底管道止屈固定器的安裝方法，包括下列步驟在 鋪設(shè)管道之前，在管道外表面設(shè)置橡膠層，將上殼體緊貼在管道表面橡膠層上，按照眼板位 置吻合的方式將其與下基座對接，然后通過螺栓螺母副穿過眼板將上殼體和下基座固定在 管道上。在鋪管作業(yè)時，將桶形結(jié)構(gòu)采取負壓下沉方式插入海底土壤中。調(diào)整管道位置使下 基座處于桶形結(jié)構(gòu)上方，操縱水下機器人將螺栓穿過桶形結(jié)構(gòu)頂板，插入下基座的螺孔內(nèi)， 使桶形結(jié)構(gòu)和下基座對接，將管道固定于海底。
全文摘要
本發(fā)明屬于海底管道設(shè)施鋪設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種海底管道止屈固定器，用于固定和保護海底管道，包括上殼體、下基座和桶形結(jié)構(gòu)，上殼體為半圓環(huán)形，下基座為具有半圓柱形空心的長方體，上殼體和下基座的內(nèi)徑相同，上殼體和下基座的外緣相切并設(shè)置外伸眼板，所述眼板用于通過螺栓螺母副連接上殼體和下基座，下基座與桶形結(jié)構(gòu)頂板通過螺栓連接。本發(fā)明制作工藝簡單、安裝操作方便、成本低，能夠有效固定海底管道和防止屈曲傳播，確保海底管道的穩(wěn)定性和完整性，降低海底管道由屈曲引起結(jié)構(gòu)破壞而造成的經(jīng)濟損失。
文檔編號F16L3/10GK101975313SQ20101029739
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者杜尊峰 申請人:天津大學(xué)