[發明專利]一種抑制渦激振動抗壓潰屈曲傳播的防腐止屈器

在審

• 申請號: 201710099892.9
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106641441A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 段夢蘭;趙東偉;陳瑞典;吳世德;安晨;王懿;張玉;趙天奉;王瑩瑩;胡棟
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: F16L1/20
• 分類號: F16L1/20;F16L59/14
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧,孫楠

技術領域

本發明涉及一種止屈器，特別是關于一種在海底管道技術領域中應用的抑制渦激振動抗壓潰屈曲傳播的防腐止屈器。

背景技術

在深水海底管道，在外部海水壓力作用下，海管的截面很容易發生屈曲壓潰，從而造成管道的破壞；在海底管道鋪設期間，當鋪管船距離計算鋪設點過遠時，就會導致管道承受很大的局部應力，從而發生壓潰屈曲；在海里鋪設管道過程中，尤其是在近海位置，由于過往漁船或者軍艦比較多，鋪設好的海底管道非常容易遭到過往船只的拖錨拽錨的影響，當錨或船只的拋棄物砸到管道上面，海管上表面出現破壞凹坑，在海水壓力下作用下，壓潰屈曲很快就會沿著管線向兩端傳播，最終導致整個管道失效。

通常情況下采用增加管道壁厚的方法來阻止壓潰屈曲沿著管線兩端方向傳播。但這種增加整體管道壁厚的方法，一方面增加了止屈器材料的用量，增大了成本，在經濟上行不通；另一方面增加了安裝止屈器的管道重量，對管道性能造成很大影響。目前流行的解決海底管道屈曲傳播的經濟性的方法是沿著管道的長度方向相隔一定距離設置若干止屈器。這些止屈器工作原理就是增加了管道的局部強度，即使管道發生壓潰屈曲，但是屈曲傳播到止屈器兩端時，屈曲就跨越不了止屈器，這樣就能使局部壓潰屈曲僅發生于兩個止屈器之間。對于可隨時拆卸的止屈器，其結構相對比較簡單，安裝時將其兩部分通過螺栓聯接，然后將止屈器固定到突發壓潰屈曲或者渦激振動的位置即可；該型止屈器沒有焊縫，避免了焊接引起的缺陷和殘余應力。

但是在海水中，對于海底管道在海流、潮汐的沖刷作用下很容易發生暴露在海底土壤上形成懸空段，同時管道鋪設于不平坦的海床表面，也很容易形成懸空段。對于立管而言，在環境荷載的長期作用下，當海浪的頻率接近管道固有頻率時，立管和海管懸空段很容易發生渦激振動，最終導致管道整體失效。而且，現有的止屈器長時間位于海洋底部，極易出現腐蝕現象。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種抑制渦激振動抗壓潰屈曲傳播的防腐止屈器，能夠有效防止突發壓潰屈曲傳播、抑制渦激振動、防止海水腐蝕，安裝簡單，成本較低。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種抑制渦激振動抗壓潰屈曲傳播的防腐止屈器，其特征在于包括：止屈器本體、變截面體、擾流短板和螺栓；所述止屈器本體兩端分別套設有所述變截面體，且所述變截面體與所述止屈器本體之間通過圓角過渡連接，并由所述螺栓緊固；在所述止屈器本體上，位于兩所述變截面體之間設置有若干所述擾流短板，各所述擾流短板呈交叉排列設置。

進一步，所述止屈器本體由兩個半圓筒構成，所述變截面體由兩個變截面半圓結構連接構成；每個所述半圓筒兩端分別套設有所述變截面半圓結構。

進一步，其中一個所述半圓筒上的變截面半圓結構的端面處都設置有凸臺，另一個所述半圓筒上的變截面半圓結構的端面處設置有與所述凸臺配合的凹槽。

進一步，各所述凸臺上還都設置有螺紋孔，位于所述凹槽外側壁也設置有螺紋孔；所述凸臺插入所述凹槽內，并由所述螺栓通過所述螺紋孔進行連接。

進一步，所述止屈器本體采用鑄造方式制成。

進一步，所述變截面體的半徑遠大于所述止屈器本體的半徑。

進一步，所述螺栓采用陽極塊材料制成。

本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明采用擾流短板與止屈器相結合的結構，且擾流板交錯排列可以干擾渦脫落的展向相關性，起到很好的防止海管懸跨和立管共振時發生的渦激振動。2、本發明螺栓采用陽極塊材料制成，將陽極塊材料和止屈器結合使用，陽極塊材料制作的螺栓在起連接作用的同時可以起到對管道起陰極保護作用，有效保護管道防止腐蝕。3、本發明將止屈器本體和變截面體設置成可拆卸安裝的兩部分，可以在突發壓潰屈曲和渦激振動的部位，隨時進行安裝，同時在管道回收時，為了回收方便，可以隨時對止屈器進行拆卸，提高了工作效率。4、本發明變截面體的半徑遠大于止屈器本體的半徑，且止屈器中間部位擾流板重量較輕，進而大大減輕了止屈器自身的重量。5、本發明的結構形式簡單，可以通過鑄造進行批量生產，簡化制造工藝，降低了制造成本。

綜上所述，本發明能夠有效防止海底管道發生突發壓潰屈曲后的傳播，以及海底管道在海水沖刷作用下發生懸跨產生的渦激振動，同時利用陰極保護法，可以相對有效的降低海水對管道腐蝕的影響，可以廣泛在海底管道技術領域中應用。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖；

圖2是本發明帶凸臺部分的止屈器結構示意圖；

圖3是本發明帶凹槽部分的止屈器結構示意圖；