专利名称：海底管道止屈固定器及其安装方法
技术领域：
本发明属于海底管道设施铺设技术领域，具体涉及一种能够有效固定海底管道和 防止屈曲传播的装置。
背景技术：
随着我国海洋油气资源的开发和利用，油气集输过程中的海底管道建设日益增 多，随着深海油气田的开发，大部分管道将在2000-3000米水深的海域运行。铺设于深水区 域的管道极有可能在外载荷的作用下出现失效，如管道悬跨段的失稳失效、深水区域高静 水压力以及管道内部轴向力导致的屈曲、疲劳失效等。海底管道一旦发生破损、泄漏、断裂 等事故，就会对国家经济造成巨大损失，而且也对海洋环境造成严重污染。为此，开展海底 管道固定技术和防止屈曲传播方法的研究，对于保证海底管道的稳定和耐久性，保障海洋 环境保护和人民的生命财产安全等，具有重要的现实意义和深远影响。然而，传统的止屈装置形式和功能单一，只能控制部分的局部变形，而对于整体屈 曲却无能为力。即使安装有止屈器的海底管道在复杂载荷作用下，依然存在大的垂向隆起 或横向位移的危险，目前还没有集防止局部屈曲传播和整体屈曲于一身的装置出现。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术上的不足，提供能够有效固定海底管道和防止屈 曲传播的装置，并提供一种该装置的制作和在海底管道上安装的方法，采取合理的安装工 艺，简化操作，降低成本，有效固定海底管道和防止屈曲传播，保证海底管道的安全和稳定 运行。为此，本发明采用如下的技术方案一种海底管道止屈固定器，用于固定和保护海 底管道，包括上壳体、下基座和桶形结构，上壳体为半圆环形，下基座为具有半圆柱形空心 的长方体，上壳体和下基座的内径相同，上壳体和下基座的外缘相切并设置外伸眼板，所述 眼板用于通过螺栓螺母副连接上壳体和下基座，下基座与桶形结构顶板通过螺栓连接。作为优选实施方式，所述的上壳体和下基座的长度取1. 2-2倍于所述海底管道外 径，壳体厚度取2-5倍于所述海底管道的壁厚，所述的桶形结构的内外径及桶体壁厚尺寸 与所述海底管道相同，桶形结构顶板厚度取2-5倍于所述海底管道的壁厚。本发明同时提供一种上述海底管道止屈固定器的安装方法，包括下列步骤在铺 设管道之前，在管道外表面设置橡胶层，将上壳体紧贴在管道表面橡胶层上，按照眼板位置 吻合的方式将其与下基座对接，然后通过螺栓螺母副穿过眼板将上壳体和下基座固定在管 道上。在铺管作业时，将桶形结构采取负压下沉方式插入海底土壤中。调整管道位置使下 基座处于桶形结构上方，操纵水下机器人将螺栓穿过桶形结构顶板，插入下基座的螺孔内， 使桶形结构和下基座对接，将管道固定于海底。本发明提供了一种固定海底管道和防止屈曲传播的装置，对于现有的技术具有以 下优点(1)本发明能够有效固定海底管道，使其不会发生过大的垂向或横向位移，保证管道的稳定性。(2)在保证侧向位移较小的同时，还能防止局部屈曲的传播，避免了海底管道 由局部屈曲而引起长距离的结构破坏，确保了海底管道的完整性。(3)止屈固定器能够实现 模具化批量生产，降低了制造成本。(4)海上安装工艺简单，操作方便，降低了施工成本。
图1为装配有止屈固定器的某段海底管道的正视图；图2为图1中的A-A剖面图；图3为图2中的B-B剖面图；图4为图1中的C-C剖面图。图中标号说明1海底管道；2上壳体；3下基座；4桶形结构；5螺栓螺母副；6螺栓；7桶形结构顶 板；8橡胶层；9外伸眼板；10螺孔
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的具体实施方式
作进一步描述。装配有止屈固定器的某段海底管道的正视图，如图1所示。本发明所涉及的海底 管道止屈固定器，是由上壳体2和下基座3以及桶形结构4通过螺栓连接夹紧固定在管道 外表面的橡胶层8上。上壳体2为半圆环形，下基座3为具有半圆柱形空心的长方体，螺栓 螺母副5穿过外伸眼板9连接上壳体2和下基座3。下基座3的底面钻有螺孔10，将螺栓 6穿过桶形结构顶板7，插入螺孔10，把下基座3和桶形结构4装配在一起。桶形结构4倒 扣入土壤中，起到吸力桩作用，将管道1牢牢固定在海底。图2为图1中的A-A剖面图，即止屈固定器的横剖面，显示了上壳体2、下基座3和 桶形结构4的侧向连接方式；图3为图2中的B-B剖面图，即止屈固定器的纵剖面，显示了 下基座3和桶形结构4的纵向连接方式；图4为图1中的C-C剖面图，即止屈固定器的仰视 图，显示了下基座3和桶形结构顶板7相连接的螺栓6的位置。在管道铺设之前装配上壳体2和下基座3。具体过程为先在管道外表面包一层橡 胶8，将上壳体2紧贴在橡胶层8上，通过外伸眼板9的位置与下基座3对接，然后通过四组 螺栓螺母副5将上壳体2和下基座3固定在管道1上。在管道铺设过程中装配下基座3和桶形结构4。具体过程为在管道1的铺设路由 上将桶形结构4采用负压方式插入土壤。调整管道1位置使下基座3处于桶形结构4上方， 操纵水下机器人将四个螺栓6分别穿过桶形结构顶板7，插入下基座3的对应螺孔10内，使 桶形结构4和下基座3对接，构成海底管道的止屈固定器，如图1所示。上壳体2和下基座3的长度可取管道1外径的1. 2-2倍，厚度取2_5倍管道1的 壁厚。桶形结构4的内外径及桶体壁厚尺寸与管道1相同，桶形结构顶板7的厚度取2-5 倍管道1的壁厚。
权利要求
一种海底管道止屈固定器，用于固定和保护海底管道，其特征在于包括上壳体、下基座和桶形结构，上壳体为半圆环形，下基座为具有半圆柱形空心的长方体，上壳体和下基座的内径相同，上壳体和下基座的外缘相切并设置外伸眼板，所述眼板用于通过螺栓螺母副连接上壳体和下基座，下基座与桶形结构顶板通过螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的海底管道止屈固定器，其特征在于所述的上壳体和下基座 的长度取1. 2-2倍于所述海底管道外径，壳体厚度取2-5倍于所述海底管道的壁厚，所述的 桶形结构的内外径及桶体壁厚尺寸与所述海底管道相同，桶形结构顶板厚度取2-5倍于所 述海底管道的壁厚。
3.—种如权利要求1或2所述的海底管道止屈固定器的安装方法，包括下列步骤在 铺设管道之前，在管道外表面设置橡胶层，将上壳体紧贴在管道表面橡胶层上，按照眼板位 置吻合的方式将其与下基座对接，然后通过螺栓螺母副穿过眼板将上壳体和下基座固定在 管道上。在铺管作业时，将桶形结构采取负压下沉方式插入海底土壤中。调整管道位置使下 基座处于桶形结构上方，操纵水下机器人将螺栓穿过桶形结构顶板，插入下基座的螺孔内， 使桶形结构和下基座对接，将管道固定于海底。
全文摘要
本发明属于海底管道设施铺设技术领域，涉及一种海底管道止屈固定器，用于固定和保护海底管道，包括上壳体、下基座和桶形结构，上壳体为半圆环形，下基座为具有半圆柱形空心的长方体，上壳体和下基座的内径相同，上壳体和下基座的外缘相切并设置外伸眼板，所述眼板用于通过螺栓螺母副连接上壳体和下基座，下基座与桶形结构顶板通过螺栓连接。本发明制作工艺简单、安装操作方便、成本低，能够有效固定海底管道和防止屈曲传播，确保海底管道的稳定性和完整性，降低海底管道由屈曲引起结构破坏而造成的经济损失。
文档编号F16L3/10GK101975313SQ20101029739
公开日2011年2月16日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者杜尊峰 申请人:天津大学