[發明專利]一種帶基座的焊接式海底管道止屈器

有效

• 申請號: 201310305648.5
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103423514A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 余建星;趙羿羽;梁靜;樊志遠;葉彬彬;林曉龍;曾華章
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F16L1/20
• 分類號: F16L1/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發明屬于海底管道鋪設技術領域，涉及一種帶基座的焊接式海底管道止屈器。

背景技術

當海底管道處于運行期間，管道受到腐蝕作用或管道內部壓力不足時均有可能發生屈曲壓潰。當管道受到第三方外力作用如拋錨錨撞擊管道，海床作用力，海水引起的彎矩或其他干擾力作用下，管道也會發生屈曲壓潰，在外界水壓作用下，屈曲沿管道軸向傳播，最終導致整個管道的破壞。如今世界各國的油氣開發都在向深海進軍，深海環境復雜，各種外力耦合作用在管道上，一旦管道出現局部屈曲，屈曲將很快發生傳播。

理論上可以通過采用增加管道壁厚的方式有效增加管道的屈曲傳播臨界壓力，但這會增加會大量增加鋼材用量及管道重量，增加成本，在經濟上不可行。一個解決海底管道屈曲傳播的經濟性的方法，就是沿著管道的長度方向相隔一定距離設置止屈器（Buckle?Arrestor）。其工作原理就是允許管道發生局部屈曲，但是屈曲傳播并不能跨越止屈器，這樣就能使局部屈曲僅發生于兩個止屈器之間。止屈器雖然在一段程度上有可能造成管道發生局部屈曲，但卻很好地保持了管道的整體性，在安全性和經濟性中間取得了比較好的平衡。普通焊接式止屈器與扣入式止屈器相似，只是止屈器本身與管道之間的連接增加了兩道焊縫，該焊接加強了止屈器效果，因此該類止屈器比扣入式止屈器更適用于深水管道。

海底復雜的環境載荷作用在管道上，會使海底管道發生橫向位移，管道受到橫向彎矩作用，降低管道使用壽命，因此增加管道在位穩定性也是目前工程中關注的問題。一般可通過提高管道的水下重量或對管道進行埋設或覆蓋來增加管道在位穩定性，管道水下重量的提高一般是通過增加管道混凝土配重層的厚度來實現，然而管道重量的增加又會對鋪管過程提出更高的要求；而如果將管道埋設或者覆蓋，則需要耗費巨大的施工成本。

管道的止屈和在位穩定性關系著海底管道使用壽命，有效地而用經濟地控制海底管道屈曲傳播和管道運動對于海底管道工程具有重要的意義。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種的兼顧止屈器重量而又可以減小管道運動，同時安裝簡易的海底管道止屈器。本發明的裝置結構簡單，易于加工和安裝，止屈器重量輕，成本低，同時能有效控制管道屈曲傳播，并減小管道運動，實現經濟性和安全性的統一，適用于深水海底管道。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種帶基座的焊接式海底管道止屈器,包括上瓣殼體（1）和下瓣殼體（2），上瓣殼體（1）和下瓣殼體（2）結構相同，且內徑與海底管道的外徑相配合，其特征在于，每個殼體軸向對稱，均包括中部的軸向支撐部分（6）和位于軸向支撐部分兩側的鏤空部分，在鏤空部分設置有拱形支撐（7），拱形支撐（7）的頂點與軸向支撐部分是一體的；所述的止屈器還包括基座（3），基座（3）包括基板，在基板的中部設置有用以放置海底管道的凹槽（5），基板的四周設置有向內傾斜的支架（4）。

相比現有的技術,本發明具有以下優點:

（1）本發明由上下兩瓣組成，上下瓣殼體不是連續體，而是采用中間“鏤空”但局部加強的方法，在保證強度的同時，減小鋼材用料及重量，下瓣帶有一個基座，除去基座，下瓣殼體結構和下瓣殼體尺寸和結構完全相同，這樣可以統一澆鑄上下瓣，之后將瓣體與基座焊接在一起。之后將上下兩瓣貼在管道上進行焊接，除了在至屈器四周進行焊接，在中部鏤空部位也可焊接，這樣可以進一步加強止屈器強度，從而更加有效的防止屈曲傳播，確保海底管道整體的完整性，大大降低海底管道由局部屈曲引起整體結構破壞而造成的經濟損失。

（2）本發明下瓣帶有基座，除了可有效支撐管道外，當管道收到橫向海流作用時，由于基座底部與土體較大的接觸面積，可有效減小管道橫向運動。同時，當管道下部產生小型懸跨（懸跨長度小于基座長度）時，由于基座的存在，會較小懸跨對管道的影響，進而減小管道震動。

（3）該裝置集控制屈曲傳播與防止管道運動的功能于一體，可以實現兩種功能模塊的一體制造與安裝。

（4）止屈器制造工藝簡單，可以通過模具進行澆鑄批量生產，簡化制造工藝，降低制造成本。

（5）止屈器安裝工藝簡單，可以通過流水線安裝，提高工作效率，降低施工成本。

（6）止屈器與管道之間具有多道焊縫，加強止屈效果，因而更適合于深水管道。

附圖說明

圖1是配有止屈裝置的某段海底管道的主視圖；

圖2是圖1中所示A-A剖面圖；

圖3是配有止屈裝置的某段海底管道的俯視圖；

圖4是止屈器上下瓣的殼體結構示意圖；