[发明专利]一种海底管道止屈装置及其制作和安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海底管道的加固稳定装置及其制作和安装方法，特别是关于一种避免海底管道发生屈曲传播并增强海底管道在位稳定性的海底管道止屈装置及其制作和安装方法。

背景技术

在实际工程中，海底管道特别是深水海底管道所处的环境极其复杂，海底管道特别是深水海底管道，还承受着巨大的静水压力(1000米水深的静水压力达10Mpa)或者铺设过程中遇到某些障碍令管道产生过大的弯曲变形，输送热油管道由于内外温度差异发生热膨胀所产生的轴向力等。这些原因都易使管道产生局部屈曲，发生局部屈曲的管道在一定的外压作用下，会沿着管道轴向进行屈曲传播，进而使得整个管道结构发生失效破坏，这个临界外压就是管道的屈曲传播压力。而使得管道从完整无损到屈曲破坏所能经受的最大压力称为管道的屈曲临界压力。一般来说，管道屈曲传播压力大小只有管道发生局部屈曲临界压力的15％左右，也就是说只需要比屈曲破坏小得多的压力，就可以使已经发生局部屈曲的管道发生屈曲传播，从而破坏整条管道。当然，可以通过增加管道壁厚的方式有效增加管道的屈曲传播压力，从理论分析来看，只要管道的壁厚与管道直径达到一定的比例，就能避免管道局部屈曲和屈曲传播的发生。增加管道的壁厚大量增加了材料的用量，而且增加了铺设过程中悬跨段的重量，迫使对铺管船的张紧器进行升级，直接或间接增加了大量的成本，因此，单凭增加管道壁厚去解决屈曲传播问题在经济上不具可行性。

目前，工程上多采用加装止屈器(buckle arrestor)的方法来防止屈曲沿管道长度方向的传播。其工作原理就是允许管道发生局部屈曲，但是屈曲传播并不能跨越屈曲器，这样就能使屈曲仅发生于两个止屈器之间。止屈器是一种能沿轴向局部加强管道刚度的装置，因此，其能够在屈曲传播的过程中提供障碍，而有效的止屈器应该能够在设计最大水深内成功阻止屈曲传播。其形式一般是一个厚壁圆环，当前，按照安装的形式不同，可分为扣入式、缠绕式和整体式止屈器。扣入式止屈器先旋入到管道指定位置然后直接夹紧，缠绕式止屈器在管道的指定位置进行缠绕，焊接式止屈器与扣入式止屈器相似，只是其与管道之间的连接增加了两道焊缝，整体式止屈器的内径和管道的内径一样，而壁厚比管道更厚，两者同轴排好之后再连接处焊接。

另外，裸置于海底的管道在波浪和海流等复杂环境因素和载荷的作用下，依靠其自身的重量(包括其外包的混凝土加重层)不足以保持在位稳定性，而将管道埋设或者覆盖成本巨大。因此，需要在保证经济性的前提下，通过一定的局部加强措施来提高管道的在位稳定性。目前，还没有集控制管道屈曲与增强管道在位稳定性于一体的装置出现。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以有效避免海底管道发生屈曲传播，并增强海底管道在位稳定性的海底管道止屈装置及其制作和安装方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种海底管道止屈装置，其包括两呈环形的厚壁壳体，两所述壳体的两侧分别对称延伸出一长条形眼板，两所述壳体通过螺栓连接成一体；两侧的各所述眼板以内的壳体外部均浇筑有断面呈马蹄形的混凝土压块，所述下所述壳体的两侧沿所述混凝土的长度方向，对称焊接有两条垂向锚板和两条斜向锚板，各所述锚板的上部均被浇筑在混凝土压块内。

各所述锚板的底部两侧分别设置有45度削斜截面。

上述海底管道止屈装置的一种制作方法，首先制作带延伸眼板的上、下厚壁壳体，并在下所述壳体两侧对称焊接两垂向锚板和两条斜向锚板，然后将上、下所述壳体通过螺栓连接成一体放入模具中，对上、下所述壳体外围进行混凝土压块的浇筑。

上述海底管道止屈装置的另一种制作方法：首先制作带延伸眼板的上、下厚壁壳体，并在下所述壳体两侧对称焊接两垂向锚板和两条斜向锚板，然后将上、下所述壳体分别放入模具中，对上、下所述壳体外围分别进行混凝土压块的浇筑。

上述海底管道止屈装置的一种安装方法，在水上将浇筑有混凝土压块的上壳体与焊接有垂向锚板、斜向锚板和浇筑有混凝土压块的下壳体紧贴海底管道固定连接成一体，在铺设海底管道时，各锚板借助海底管道和混凝土压块的重量深深插入海底土壤。

上述海底管道止屈装置的的另一种安装方法，在水下利用焊接在下壳体两侧的垂向锚板和斜向锚板，将浇筑有混凝土压块的下壳体插入海底土壤，锚固定位，在铺设海底管道后，再将浇筑有混凝土压块的上壳体与下壳体固定连接成一体。