在金属管弯曲加强件中安装耐磨聚合物套筒的方法与流程

本发明是用于在管弯曲加强件(立管)中安装耐磨聚合物套筒的方法。

背景技术：

通常，为了将管(立管)连接至石油平台，使用弯曲加强件来减少对管的损坏并减少可能失效的几率。由于所使用的管是柔性的并且当它们直接连接至石油平台时，它们在连接点处引起拉力集中，因此必须这么做。

因此，弯曲加强件是这样一种装置，该装置用在柔性立管(管和脐带)中以使在与石油平台的连接处急剧的刚性过渡区域平滑，其中，更具刚性的弯曲加强件在立管的上端处组装在立管周围。

在立管安装期间，加强件通过称之为喇叭口的元件附接至石油平台。立管接着从加强件内部滑动至附接至立管的上端的连接件，直到它到达它附接至石油平台的点。该配置使加强件在立管靠近石油平台时用作立管的支撑件，从而大体上限制它的运动并且因此减少在它连接至平台的点处的作用力。

要注意的是一旦立管行进通过加强件的内部，不一定附接至该元件，立管由于石油平台的运动而伸展且缩回，因此在立管的外表面和加强件的内表面之间产生摩擦。

在第一种加强件模型中，仍然处于操作中，内表面与钢接触，这引起在立管的外壳上的磨损加快，并且在具有在这种类型的结构中并不常见的腐蚀点时这就更加关键了。除了损坏外壳之外，这还使得海水进入，持久的摩擦可能引起立管的牵引装甲损坏，这在晚期能够导致其破裂。

为了减少所描述的磨损，一些加强件模型由聚合物材料制成并且它们的内表面由聚合物层覆盖。在这两种情况下，聚合物材料的使用的主要作用是减少金属加强件和立管之间的摩擦。该解决方案的示例在正如将在下面所示的各种文献中描述。

文献au2005259096b2示出了用于柔性海水管的加强件，其中所述加强件适配成用于限制管的弯曲运动。该加强件还包括嵌入在所述加强件的宽度中的可变形的刚性杆，以便有助于使用传感器测量管和加强件的变形。

文献au2005259096b2还表明加强件由例如聚氨酯的材料制成，该材料比柔性管更具刚性以减少所述管的弯曲。

文献gb2492109a示出了可能在立管中的加强件，所述加强件包括两个相同且相对的零件。这些零件的每一个可包括锥形的横截面，其中，所述零件通过配合在凹槽中的条带结合，使得加强件的两个半部优选地由聚氨酯制成。

文献us6220303b1示出了限制柔性管、特别是连接至石油平台的立管的弯曲角度的加强件装置。特别地，加强件具有比立管的直径大的内径，以使加强件能够沿着立管滑动。

另外，文献us6220303b1提供了支撑元件的用途，该支撑元件在立管周围定位，其直径等于立管的直径，以便施加压力并将其自身固定至立管。同样地，加强件的内径略微大于支撑元件的直径，以使在不存在弯曲时，加强件可沿着支撑元件滑动。所描述的三个主部件(加强件、支撑元件和立管)在一端处接合在一起以便使它们保持在期望的位置。支撑元件还可由不同的塑料材料、例如聚氨酯、弹性塑料或者热塑性塑料制成。

同时，文献us7069958b2示出了在柔性管的一部分上延伸的加强件，其中，适配器附接至加强件并且在保持其间隔的同时在柔性管的其它部分上延伸，从而形成环形冠。

另外，在文献us7069958b2中所示的装置是定位在适配器和柔性管之间的柱状插入件，使得柱状插入件与管的外壁和适配器的内壁接触，其中，插入件由聚氨酯制成。为了在其位置处附接插入件，凸缘在适配器的端部上延伸且通过拧入在适配器的端部上的部件来紧固。

然而，即使从现有技术的加强件得到技术诀窍，但是由于新的加强件的尺寸可能与目前使用的那些加强件不同，因此它们都将需要采用更先进的选择代替立管/加强件组的至少一个部件。这将导致石油工业成本很高。

因此，显然现有技术缺少允许更新加强件的方法，该方法允许重新加工金属加强件，使得管(立管)内部损伤更少。

技术实现要素：

本发明的主要目的是在没有衬里(缸体或者管的内衬)、即具有金属内壁的情况下改进用于管弯曲加强件(立管)的方法，这将减少来自管(立管)与加强件接触的磨损。

因此，为了满足该目的，本发明提供了一种在具有金属内壁的管弯曲加强件中安装耐磨聚合物套筒的方法，该方法的步骤如下：计算加强件的能够去除的内壁厚度值；去除所计算的内壁厚度；以及在加强件的内壁中施加聚合物材料套筒，其中，聚合物材料套筒覆盖所去除内壁厚度。

附图说明

以下所给出的详细描述用于附图和各自的附图标记，从而表示本发明形式。

图1示出了在现有技术中所使用的没有内衬的常见加强件的金属零件；以及

图2示出了在经过本发明的耐磨聚合物套筒的安装方法之后的图1加强件。

具体实施方式

首先，请注意以下描述将从本发明的优选实施例开始。然而，正如对于本领域技术人员将很明显的是，本发明不受限于这些具体的实施例。

另外，请注意本申请将使用术语“管”以及术语“立管”来指代柔性管线部件。这些术语通常被任何本领域的技术人员所使用，事实上，它们的使用不可能造成混乱。

正如以上所讨论的，使用具有没有衬里的加强件的管(立管)在现有技术中已经很好的证实。然而，由于在这些部件之间的摩擦，因此必须经常检查管以评估外层的磨损量，因为通常管在与加强件金属接触的区域遭受过早的磨损。

当磨损变得严重时，即管的结构完整性存在风险时，必须实施被称为再终止的工艺，其基本上包括切掉柔性管线(立管)的端部的一部分并安装新的连接件。然而，在没有足够的长度用于该工艺时，必须获得新的结构且必须更换损坏的立管。

这两种解决方案很昂贵并且没有解决管磨损的问题，它们只更新了元件的短暂的使用寿命。

另一选择能够是采用新的模型、例如具有聚合物衬里的加强件代替不具有衬里的加强件。然而，除了立管安装在其上的平台的负载限制之外，由于所使用的立管和新的加强件之间的大的尺寸差异，该解决方案不是一直可行。另外，更换正在讨论的加强件将非常昂贵。

因此，本发明解决了现有技术存在的问题，以便允许改进金属加强件，从而允许将具有聚合物材料的套筒安装在内部。因为聚合物材料套筒将与立管接触且不与金属加强件接触，因此消除了金属立管的摩擦，从而减少立管的外壳的损坏。

因此，在旧的模型的金属加强件中安装聚合物套筒增加了立管的使用寿命，从而减少了在立管的外壳和加强件的内表面之间的磨损率。因此，由于再终止或者更换立管而大大减少了生产损失。

为此，本发明提供了在金属管弯曲加强件上安装耐磨聚合物套筒的方法，该方法包括以下步骤:计算加强件的可去除的内壁厚度；去除所计算的内壁的至少一部分的厚度；以及在加强件的内壁上施加聚合物材料套筒，其中，聚合物材料套筒覆盖所去除的内壁厚度。

经过多方面的研究之后，能够计算出加强件的能够去除的内壁厚度以施加套筒，使得要求优选地去除大于10mm的厚度，从而使得将套筒直接施加在加强件的内表面上是可行的。

本发明提供了去除加强件的内壁的至少一部分的厚度，并提供用于整个内壁厚度至少在某种程度上被去除的情况，以及内壁只有一部分具有被去除的厚度的情况。

因此，计算加强件的可去除的内壁厚度的步骤能够确定所提出的改进的技术可行性，并且已证实了在不影响其机械强度的情况下可从加强件的内径去除的最大厚度。为了在这个阶段更准确的评估，通过计算工具可选择地建立加强件的计算模型并且通过有限元方法来分析它的结构。

在计算出要去除的厚度并且确定了加强件能够通过如所描述的去除厚度的工艺之后，将其拆开并检查其零件以核查这些元件的完整性。在该步骤中，加强件被逐个元件地拆解，并且评估再利用每个部分的可能性。在元件损坏严重的情况下，更换该元件。

可选择地，附图由具有聚合物材料套筒的加强件的新的配置构成。该附图可包括每个元件和已经组装的最终组的附图的细节。

因此，进行去除所计算内壁的至少一部分的厚度的步骤。在这点上，加强件优选地通过机械加工工艺，该机械加工工艺的复杂性可取决于几何形状和具体用于每种情况的精加工。

可选择地，为了增加加强件的强度，部件经受金属零件的表面处理以恢复腐蚀防护。在该阶段，可将化学和/或机械处理(喷涂)能够应用到仍然拆开的元件上，并且这些处理可遵循涵盖了在原始加强件设计中所使用的类型。

另一选择是包括用于加强件和/或聚合物材料套筒的无损检测步骤。在该步骤中，加强件和/或聚合物材料套筒承受常规的无损检测，例如:超声波检测、液体渗透检测和/或必须评估制造或者翻新的零件的完整性的其它检测。

因此，包括在加强件的内壁中施加聚合物材料套筒的步骤，其中，聚合物材料套筒覆盖所去除的内壁厚度。可选择地，在加强件内部制造并组装模具，使得在聚合物铸造和固化之后在该步骤之后没有任何调整的情况下它将满足聚合物材料套筒所计划的尺寸。可选择地，聚合物材料套筒可以是预先制造的，并且简单地粘附至加强件的内表面。

在聚合物材料套筒直接地模制在加强件的内表面上时，可能为聚氨酯的聚合物在模具中铸造，并且控制整个过程的温度以防止任何内部或者表面缺陷，并还可确保聚合物材料套筒完全粘附到加强件的金属本体。

在施加聚合物材料套筒后，所有零件被适当地结合在一起并遵循由加强件制造商所推荐的扭矩来组装。在组装之后，基于通过设计图所确定的值来测量整体。

最后，为了保证跟踪过程，收集在重新加工加强件中所包含的所有工艺的文献。该文献必须包括元件的详细设计、装配图、用于为重新形成零件所必须考虑的零件的材料的证书以及其它的工作证书和在所述工艺中所使用的耗材的证书。

图1示出了由现有技术所知的普通金属加强件1。图2示出了在经过本发明的在金属管弯曲加强件1中安装耐磨聚合物套筒2的方法之后的图1中的金属加强件1。注意在图2中，加强件组件1、聚合物材料套筒2在与图1中的加强件1相比时并未显示出增加了厚度。

因此，很清楚的是，在此处所示的金属管弯曲加强件中安装耐磨聚合物套筒的方法解决了现有技术的问题，使得允许翻新普通的金属加强件，从而在没有更换整个加强件的高成本的情况下减少(或者消除)金属/管的摩擦。