一种轻量化的重载法兰式隔水管接头的制作方法

1.本实用新型属于海洋石油工程的钻完井相关设备技术领域，涉及一种轻量化的重载法兰式隔水管接头。


背景技术：

2.隔水管系统中，单根接头是最重要的元件，通过接头的连接将长达两三公里的海洋钻井隔水管连接成为一个整体。隔水管接头需要在海洋钻井的动态条件下承担极大的轴向动态拉伸载荷以及弯曲载荷。同时接头也承担了节流、压井、泥浆增压等功能边管的支撑和连接作用。隔水管接头的设计应能使得边管、主管同时、快速地连接，承担动态轴向载荷，连接的管线根据作业需求应能承担额定工作压力。目前深海钻井作业中，作业方工程人员认为最为可靠的是螺栓-法兰式。
3.一套隔水管系统中，隔水管接头数量通常达到上百对，如果水深更深，则其数量更多，螺栓易疲劳，隔水管接头的重量将显著影响隔水管系统总重。隔水管系统重量增加则需要更多的浮力装置和更高的张紧器配置，从而对平台提出更高的可变载荷要求，提高日费率、增加作业成本。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种轻量化的重载法兰式隔水管接头，解决了现有隔水管法兰-螺栓式接头重量大以及易引起螺栓疲劳的问题。
5.本实用新型所采用的技术方案是，一种轻量化的重载法兰式隔水管接头，包括接头总成a和接头总成b，接头总成a包括接头法兰a，接头法兰a上座放有边管母接头，接头法兰a内壁外壁分别开设有内减重环槽和外减重环槽，接头总成b包括与接头法兰a固定连接的接头法兰b，接头法兰b内壁外壁也分别开设有内减重环槽和外减重环槽，内减重环槽、外减重环槽均位于接头法兰b与接头法兰a的接触面，接头法兰b和接头法兰a结构和材料均相同，接头法兰b设置有边管双公接头，边管双公接头两端均分别连接有相同的边管母接头，其中一边管母接头座放在接头法兰a上，另一边管母接头悬空放置。
6.本实用新型的特点还在于，
7.边管母接头为变径接头，设置有两种或两种以上不同名义直径大小的边管母接头，座放在接头法兰a上，相同名义直径的边管母接头沿接头法兰a周向设置，且位于同一圆周上。
8.与名义直径较大边管母接头连接的边管双公接头嵌设在接头法兰b圆周边缘，接头法兰a边缘设置有开放式边管承载台，名义直径较大的边管母接头座放在开放式边管承载台上，接头法兰b外侧固定有边管锁环，嵌设在接头法兰b圆周边缘的边管双公接头外壁与边管锁环内壁通过螺纹连接。
9.边管母接头的名义内径与靠近边管母接头与边管双公接头连接位置处的缩径比值为1-1.2。
10.边管母接头与边管双公接头之间均设置有边管密封圈。
11.接头法兰b和接头法兰a的边缘沿周向均开设有孔，接头法兰a开设的孔中通过螺母锁紧钉a固定有主承载螺母a，接头法兰b开设的孔中通过螺母锁紧钉b固定有主承载螺母b，对应的主承载螺母a和主承载螺母b中固定有主承载螺栓，且主承载螺母a和主承载螺母b均为悬置偏心螺母，主承载螺栓尾部端面不超过主承载螺母b。
12.接头法兰a和接头法兰b内壁均开设有承载环槽。
13.承载环槽一端侧设置有加厚耐磨段，另一端侧设置有密封衬套，两承载环槽端侧的密封衬套为同一密封衬套。
14.密封衬套上套有主管体密封圈，主管体密封圈位于密封衬套与接头法兰a、接头法兰b之间。
15.本实用新型的有益效果是：
16.本实用新型一种轻量化的重载法兰式隔水管接头，能够实现边管的合理排布，进而缩小了接头总成上的主承载螺栓和边管接头安装孔布置间距差；设计结构尺寸小，螺栓-螺母连接的疲劳可靠性高，同时实现了设备减重；边管双公接头的设计使用便捷灵活，使得易磨损的公接头在普通机床上就可进行维修和再制造，大幅降低了易损件维护成本。
附图说明
17.图1是本实用新型一种轻量化的重载法兰式隔水管接头的结构示意图；
18.图2是本实用新型一种轻量化的重载法兰式隔水管接头中边管双公接头局部的剖视图；
19.图3是本实用新型一种轻量化的重载法兰式隔水管接头中主承载螺栓局部的剖视图；
20.图4是图2包含边管母接头的a-a向视图。
21.图中，1.接头总成b，2.边管母接头，4.边管总成e，5.边管总成a，6.接头总成a，7.边管总成b，8.边管总成c，9.边管总成d，12.边管锁环，13.边管双公接头，14.边管密封圈，16.接头法兰a，17.开放式边管承载台，19.接头法兰b，20.螺母锁紧钉b，21.主承载螺母a，22.外减重环槽，23.螺母锁紧钉a，24.主承载螺栓，25边管管体，26.加厚耐磨段，27.承载环槽，28.密封衬套，29.内减重环槽，30.主管体密封圈，31.主承载螺母b。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
23.本实用新型一种轻量化的重载法兰式隔水管接头，如图1所示，包括接头总成a6和接头总成b1，组装后具有承担轴向载荷的能力和密封管体内流体的能力，接头总成a6包括接头法兰a16，接头法兰a16焊接在隔水管单根的一端，接头法兰a16上座放有边管母接头2，接头法兰a16内壁外壁分别开设有内减重环槽29和外减重环槽22，接头总成b1包括与接头法兰a16固定连接的接头法兰b19，接头法兰b19焊接在隔水管单根的另一端，接头法兰b19内壁外壁也分别开设有内减重环槽29和外减重环槽22，内减重环槽29和外减重环槽22均位于接头法兰b19与接头法兰a16的接触面，接头法兰b和接头法兰a的内减重环槽对应，接头法兰b和接头法兰a的外减重环槽对应，内、外减重槽在不影响接头承载能力的情况下去除
低应力区材料，进一步减小接头总成a6和接头总成b1重量，同时降低两接头法兰接触面加工难度，接头法兰b19和接头法兰a16结构和材料均相同，接头法兰b19设置有边管双公接头13，如图2所示，边管双公接头13两端均分别连接有相同的边管母接头2，其中一边管母接头2座放在接头法兰a16上，另一边管母接头2悬空放置，边管双公接头13内径可以略小于规定的通径。
24.边管母接头2为变径接头，边管母接头2共分为四种大小不同的内径，包括名义内径、靠近与边管双公接头13连接位置处的缩径、与边管双公接头13连接位置的内径(边管双公接头外径)、与边管双公接头13连接位置的密封沟槽底径，边管母接头的名义内径与靠近边管母接头与边管双公接头连接位置处的缩径比值为1.1，边管母接头2与边管双公接头13之间均设置有边管密封圈14实现管体密封。
25.本实用新型的隔水管接头设置有两种或两种以上不同名义直径(内直径加壁厚)大小的边管母接头2，不同规格名义直径的边管母接头2起到节流、压井、泥浆增压、液压输送或化学注入等不同功能，如图1所示本实用新型的重载法兰式隔水管接头上设置有边管总成a5是节流管线接头总成，边管总成b7是泥浆增压管线接头总成，边管总成c8是液压管线接头总成，边管总成d9是节流管线接头总成，边管总成e4是液压管线接头总成，边管总成由边管双公接头13、悬空设置的边管母接头2、座放设置的边管母接头2、边管锁环12、边管密封圈14等组件相互连接而成，座放在接头法兰a16上相同名义直径的边管母接头2沿接头法兰a16周向设置，且位于同一圆周上。
26.与名义直径较大边管母接头2连接的边管双公接头嵌设在接头法兰b19圆周边缘，接头法兰a16边缘设置有开放式边管承载台17，名义直径较大的边管母接头2座放在开放式边管承载台17上，开放式边管承载台17对边管母接头2进行径向约束，接头法兰b19外侧固定有边管锁环12，嵌设在接头法兰b19圆周边缘的边管双公接头13外壁与边管锁环12内壁通过螺纹连接。
27.在螺栓螺纹承载力不变的前提下，不同种边管排布在不同直径的分布圆上，边管母接头2外径较小的靠内，外径较大的处于外侧，采用开放式支撑。
28.接头法兰b19和接头法兰a16的边缘沿周向均开设有孔，如图3所示，接头法兰a16开设的孔中通过螺母锁紧钉a23固定有主承载螺母a21，接头法兰b19开设的孔中通过螺母锁紧钉b20固定有主承载螺母b31，对应的主承载螺母a21和主承载螺母b31中固定有主承载螺栓24，且主承载螺母a21和主承载螺母b31均为悬置偏心螺母，依靠螺母安装孔与主承载螺母偏心结构的挤压来承担主承载螺栓24上紧过程中的扭矩载荷，主承载螺栓24尾部端面不超过主承载螺母b31端面，主承载螺母b31端面安装到位后不可低于接头法兰a16平面，卡爪式卡盘可以通过主承载螺母b31实现对隔水管系统重量的支撑，主承载螺栓24-主承载螺母紧密连接环形区域设置为接头体接触面，接头法兰连接的其它内、外环形区域外去除材料，使得螺栓接触区域成为一个精密的承载台。
29.接头法兰a16和接头法兰b19内壁均开设有承载环槽27，可通过机械化的提升工具实现管柱的提升和下放。
30.承载环槽27一端侧设置有加厚耐磨段26，另一端侧设置有密封衬套28，两承载环槽27端侧的密封衬套28为同一密封衬套，密封衬套28上套有主管体密封圈30，主管体密封圈30位于密封衬套28与接头法兰a16、接头法兰b19之间，隔水管接头对(接头总成a6和接头
总成b1)、接头法兰a16和接头法兰b19结构完全一致，通过安装密封衬套28、承载螺栓()以及边管安装的方向区别该接头在单根中作为上接头或是下接头，通常意义下，称接头总成a6为母接头，带有密封衬套28和边管双公接头13的接头总成b1为公接头。
31.边管分为两段，一段为短双公头连接管，一段为长双母头管。双公头连接管座放在接头上，另一端通过锁紧螺母锁固在接头法兰上；长双母头管一端座放在隔水管接头上，另一端通过单根上的边管支架进行支撑和约束。
32.如图4所示，本实用新型一种轻量化的重载法兰式隔水管接头，将不同直径边管以同心不同直径的圆进行排布，实现边管的合理排布，缩小了接头总成上的主承载螺栓和边管接头安装孔布置间距差；开放式边管承载台17在不影响边管排布的情况下有效减小了接头法兰外径；边管母接头2内径变径设计可以在插接头位置减小设计结构尺寸；相对于内、外侧圆环接触，螺栓接触区域挖空的设计，主承载螺栓24连接接头法兰、内外侧减重槽的设计更有利于提高螺栓-螺母连接的疲劳可靠性，同时实现设备减重；两接头法兰一致的设计不仅简化了工厂生产流程，在以此接头为部件的单根中可根据平台下放工艺灵活调整公、母接头朝向，承载螺栓安装位置；边管双公接头设计使得易磨损的公接头在普通机床上就可进行维修和再制造，大幅降低了易损件维护成本。