一種基于f型截面變形元件深水管中管止屈器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海底管道設(shè)施鋪設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用F型截面變形元件來防止屈曲傳播的止屈器。
【背景技術(shù)】
[0002]我國海底油氣資源十分豐富，因此海底管道特別是深水海底管道具有十分廣闊的發(fā)展前景。在海底特殊環(huán)境特別是高靜水壓力作用下，長期以來，屈曲問題一直阻礙著海底管道的發(fā)展。
[0003]屈曲發(fā)生有兩個過程:第一:外部局部壓力大于該處管道強(qiáng)度，使得管道在該處發(fā)生壓潰現(xiàn)象;第二，管道局部發(fā)生壓潰現(xiàn)象后，如果緊鄰處管壁強(qiáng)度小于屈曲傳播的臨界壓力，就會發(fā)生屈曲傳播現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，維持管道屈曲傳播的最小壓力，即屈曲傳播的臨界壓力，只有發(fā)生屈曲破壞最小壓力的15%左右。因此，一旦產(chǎn)生局部屈曲失穩(wěn)，屈曲就會從局部損傷部位以數(shù)百米的速度沿軸向傳播，從而導(dǎo)致海底管道的大規(guī)模破壞，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0004]對應(yīng)屈曲傳播的兩個過程，解決屈曲問題有兩種方法。第一，增加全線管道壁厚，總體提升管道強(qiáng)度，保證管道強(qiáng)度總大于外部壓力。第二，沿官道每隔一定距離設(shè)置止屈器，增加管道局部強(qiáng)度，使得屈曲傳播被限制在兩個止屈器之間，從而避免了整條管線的壓潰破壞。兩種方法相對比，第一種方法大幅增加了鋼材耗量，不夠經(jīng)濟(jì)，并同時增加了管道的重量，給管道的鋪設(shè)安裝帶來不便。第二種方法以止屈器間管道作為代價，使得鋼材耗量大幅降低，管道重量也大幅減輕，非常經(jīng)濟(jì)。此外，可以通過調(diào)整止屈器的間距來平衡經(jīng)濟(jì)性和止屈要求，比較靈活。因此，止屈器技術(shù)在工程實(shí)踐中得到廣泛的應(yīng)用。
[0005]目前使用的止屈器主要類型有整體式、滑移式、夾套式和內(nèi)環(huán)式。
[0006]整體式止屈器內(nèi)徑與管道內(nèi)徑相同，但壁厚大于管道壁厚，通過焊接與管道相連。
[0007]滑移式止屈器內(nèi)徑與管道外徑相同，套在管道上以增加管道局部的環(huán)向剛度。
[0008]夾套式止屈器原理與滑移式相似，其由兩個半殼組成，使用時通過螺栓緊固在管道外壁上。
[0009]內(nèi)環(huán)止屈器與滑移式止屈器原理相似，適用用于管中管。止屈器管環(huán)被放置于內(nèi)外管管縫中，并緊貼于外管。
[0010]整體式、滑移式和夾套式三種形式的止屈器都顯著增加了局部管徑，這給管道的運(yùn)輸和儲存帶來了不變。整體式止屈器采用焊接的形式與管道相連，容易產(chǎn)生焊接缺陷和應(yīng)力集中。而滑移式和夾套式雖然不需要焊接，結(jié)構(gòu)較為簡單，安裝比較方便，但是止屈效率低，容易發(fā)生“U型穿越”，因而只適用于淺水深管道。
[0011]內(nèi)環(huán)式止屈器相比以上三種形式的止屈器而言不改變管道外徑，止屈效率較高，但是制造安裝不太方便，并且經(jīng)濟(jì)成本也高于以上三種形式的止屈器。此外，由于加強(qiáng)的主要部分為緊貼外管的管環(huán)，鋪設(shè)過程中的造成的局部損傷在運(yùn)行時不能復(fù)原。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種能夠提高深水管中管彎曲性能的基于F型截面變形元件的管中管止屈器，可以防止深水管中管在儲存、運(yùn)輸、安裝和運(yùn)行過程中承受彎曲而發(fā)生的屈曲和屈曲傳播。
[0013]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0014]沿管道長度方向，每隔一段距離(100m-500m)安裝本專利所述的基于F型截面的核型止屈器。該核型止屈器由隔圈，F(xiàn)型截面的變形元件和聚合物殼組成。F型截面變形元件由其自身凹凸特性形成連鎖，裝配于內(nèi)外管間的環(huán)形空間中，靠近外管內(nèi)表面;聚合物殼固定于F型截面元件內(nèi)側(cè)，與內(nèi)管外表面存在一定空隙；隔圈安裝在核型止屈器兩端的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，其外表面非常接近外管內(nèi)表面，但存在一個間隙。變形元件內(nèi)表面與聚合物殼接觸，而聚合物殼與內(nèi)管外表面存有間隙，可用于隔熱裝置的安裝。聚合物殼本身也可以具有隔熱能力，從而加強(qiáng)管道的保溫性能。變形元件之間的間隙可以使得管道可以輕度彎曲，這可以輔助其完成卷曲用以儲存運(yùn)輸。其自身可以承受徑向壓力從而防止屈曲傳播，實(shí)現(xiàn)止屈功會K。
[0015]本專利由于采用了上述技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)
[0016]1.基于F截面變形元件的止屈器主體纏繞在管中管的環(huán)形空間中，其自身強(qiáng)度可以承受徑向壓力，很好地抵抗外壓，起到防止屈曲和屈曲傳播的作用。同時，止屈器主體根據(jù)變形元件自身的凹凸特性形成軸向連鎖，在連鎖處存有空隙，該間隙使得管中管在彎曲時止屈器變形元件能夠發(fā)生相對運(yùn)動從而不用承受彎矩，具有很好的柔性，方便管道儲存運(yùn)輸，可有效減小鋪管過程中彎曲管段(如S型鋪管中的上彎段和下彎段)的應(yīng)力，提高鋪管效率。
[0017]2.基于F截面變形元件的止屈器安裝于管中管內(nèi)外管環(huán)形空間中，不增加其外徑，不影響原有管中管裝置(如隔熱裝置等)。此外，選擇具有保溫性能的材料制造的聚合物殼，還可以增加管道的保溫性能。
[0018]3.基于F截面變形元件的止屈器具有通用性。廠家只需生產(chǎn)一種規(guī)格的F截面的變形元件，就可以裝配于不同管徑的管中管中。采取此種裝配方式，鋪管時無需現(xiàn)場加工，可大大提高鋪管效率，從而節(jié)省生產(chǎn)管理費(fèi)用。
[0019]4.在F型截面變形元件上設(shè)置溝槽，可用于放置管道監(jiān)測裝置，如監(jiān)測應(yīng)變的光纖或者溫度傳感器，也可用于放置管道加熱裝置。
【附圖說明】
[0020]圖1:是本發(fā)明中管中管安裝止屈器的結(jié)構(gòu)示意圖
[0021]圖2:是本發(fā)明中核型止屈裝置的截面示意圖
[0022]圖3:是本發(fā)明中F型截面變形元件的結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖4:是本發(fā)明中F型截面變形元件的另一種結(jié)構(gòu)示意圖
[0024]圖5:是本發(fā)明中F型截面變形元件的另一種結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)