[發(fā)明專利]帶螺旋側(cè)板的海底管道止屈器及其固定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910309743.6
• 申請(qǐng)日: 2009-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN101968139A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余建星;周清基;傅明煬;杜尊峰;馬維林;梁靜;晉文超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): F16L1/20
• 分類號(hào): F16L1/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海底管道設(shè)施鋪設(shè)過(guò)程中的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠有效防止海底管道屈曲的傳播和抑制管道的渦激振動(dòng)的裝置。

背景技術(shù)

海底管道在海上鋪設(shè)過(guò)程中，鋪管船與海底之間的管道通常存在著相當(dāng)長(zhǎng)的一段懸跨，懸跨的長(zhǎng)度不僅與水深有關(guān)，而且受到鋪設(shè)施工荷載和各種復(fù)雜環(huán)境的影響。管道鋪設(shè)過(guò)程中會(huì)受到某些障礙令管道產(chǎn)生過(guò)大的彎曲變形；管道鋪設(shè)完成后，由于錨等墜落物碰撞以及海床等其它外力作用，同樣產(chǎn)生局部屈曲。這種局部屈曲一旦發(fā)生，因受到外部靜水壓力的作用而容易沿著管道縱向迅速傳播，最終導(dǎo)致管道的整體結(jié)構(gòu)失效，嚴(yán)重阻礙管道正常的運(yùn)行。

此外，海底管道鋪設(shè)于不平坦的海床表面，在海流、潮汐等因素的共同作用下，沿著管道的鋪設(shè)路由上的某些區(qū)域，容易發(fā)生管道暴露在海底土壤上形成懸空段。在環(huán)境荷載的長(zhǎng)期作用下，懸空段容易發(fā)生上浮或側(cè)向屈曲以及渦激振動(dòng)而失效。

因此，海底管道的屈曲傳播和渦激振動(dòng)，給海上石油及天然氣的開發(fā)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，防止屈曲傳播和渦激振動(dòng)對(duì)于海底管道工程具有重要的意義。

通常采取在管道外表面扣入圓柱形鋼圈或纏繞線圈等方式來(lái)達(dá)到止屈效果。但普遍存在耗材多、成本高、施工工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)。通過(guò)外設(shè)大體積導(dǎo)流裝置來(lái)抑制渦激振動(dòng)的方法增大了施工成本，同時(shí)提高了管道的鋪設(shè)難度。目前，還沒(méi)有集防止屈曲傳播和抑制渦激振動(dòng)于一體的裝置出現(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，提供能夠有效防止屈曲傳播以及抑制渦激振動(dòng)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，采取合理的施工工藝，降低成本，有效控制海底管道的屈曲傳播及渦激振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性和安全性的統(tǒng)一。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種帶螺旋側(cè)板的海底管道止屈器，用于保護(hù)海底管道，包括兩個(gè)尺寸和結(jié)構(gòu)相同的殼體，每個(gè)殼體分別為變截面的半圓環(huán)形，兩個(gè)殼體均設(shè)置外伸的眼板，所述眼板用于通過(guò)螺栓連接兩個(gè)殼體，外徑沿軸向變化且通過(guò)渡斜面連接，兩端較厚，中部較薄，殼體中部外表面固定有螺旋側(cè)板，兩個(gè)殼體連接成一個(gè)變截面的環(huán)形柱體后，中部的螺旋側(cè)板相互吻合形成同一個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選實(shí)施方式，所述的兩個(gè)殼體的內(nèi)徑取所述海底管道的外徑，長(zhǎng)度取1.5-2倍于所述海底管道外徑，兩端部分的厚度或者取2.5-3.5倍于所述海底管道的壁厚，或者根據(jù)所述海底管道外混凝土配重層的厚度來(lái)選取；殼體中部的厚度取1-1.5倍所保護(hù)海底管道的壁厚，螺旋側(cè)板的高度取過(guò)渡斜面的高度。

本發(fā)明同時(shí)提供一種上述海底管道止屈器的固定方法，包括下列步驟：??將一個(gè)殼體緊貼在管道表面上，按照眼板位置吻合和螺旋側(cè)板的旋轉(zhuǎn)方向一致的方式將其與另一個(gè)殼體對(duì)接，然后通過(guò)螺栓穿過(guò)眼板將兩個(gè)殼體固定在管道上。

本發(fā)明提供了一種防止海底管道屈曲傳播和抑制渦激振動(dòng)的裝置，對(duì)于現(xiàn)有的技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明能夠有效防止海底管道發(fā)生屈曲后的傳播，確保海底管道整體的完整性，避大大降低海底管道由局部屈曲引起結(jié)構(gòu)破壞而造成的經(jīng)濟(jì)損失。(2)在止屈器中間部分設(shè)有螺旋側(cè)板，當(dāng)海底管道發(fā)生上浮屈曲時(shí)，止屈器在防止屈曲傳播的同時(shí)，能夠給來(lái)流施加一定擾動(dòng)而改變雷諾數(shù)，使得流動(dòng)狀態(tài)提前進(jìn)入湍流狀態(tài)，達(dá)到抑制渦激振動(dòng)的效果。(3)止屈器的每瓣殼體形狀相同，可以通過(guò)一個(gè)模具進(jìn)行批量生產(chǎn)，簡(jiǎn)化了制造工藝，降低了制造成本。(4)在不影響防止屈曲傳播效果和抑制渦激振動(dòng)的前提下，止屈器中間部分通過(guò)斜面過(guò)渡向下凹陷，這樣可以節(jié)省鋼材用量，達(dá)到經(jīng)濟(jì)可行的效果。(5)止屈器的安裝工藝簡(jiǎn)單，可以通過(guò)流水線安裝，提高工作效率，降低施工成本。

附圖說(shuō)明

圖1為裝配有止屈器的某段海底管道的正視圖；

圖2為止屈器的一瓣殼體，為圖1中止屈器部分的仰視圖；

圖3為與圖2中殼體相配合的另一瓣殼體，為圖1中止屈器部分的俯視圖；

圖4為圖1中的A-A剖面圖；

圖5為圖1中的B-B剖面圖；

圖6為圖2中的C-C剖面圖。

圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

1止屈器；2眼板；3殼體；4螺栓；5殼體兩端部分；6殼體中間部分；7混凝土層；8海底管道；9螺旋側(cè)板

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述。

裝配有止屈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器1，是由兩瓣殼體3通過(guò)螺栓連接緊密固定在管道8表面上。每瓣殼體3形狀相同，采用流水線預(yù)制工藝，鋼材等級(jí)的可選用API?5L?X80。