CN103470908A - 用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置，包括套设于海底管道上的至少一个临时修复管卡外部的至少一个承压套筒、以及套设并密封连接在所述海底管道外周上的两个第一连接套袖，两个所述第一连接套袖分别连接并连通在所述至少一个承压套筒的两端。本发明用于海底管道在役永久性修复，相比较于其他永久修复方式不仅可以节省费用，还可以在管线上带压施工，不影响管线的正常生产，施工完成后对管线的整体强度影响较小，具有成本低、可不停产维修、对海管影响小等特点，对于长输海底管线近岸段永久性修复具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及海底管道维修技术领域，尤其涉及一种用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置。
背景技术
近岸段的海底管道（以下简称海管）经常会因为一些特殊情况而发生破损，例如船舶落锚砸漏或拖锚刮漏海管、挖沙挖泥船挖破海管等情况，为了保证生产或保证供气需要对海管进行应急抢修。应急抢修方法常采用临时封堵管卡的修复方式，以最快捷的方式保证生产、生活的需要。
然而，临时封堵管卡作为一种临时修复工具，存在设计承压能力低和设计寿命短等问题，所以要保证海管的长期安全生产就必须对其进行永久性修复。目前常用的永久性修复的方法主要有：重新铺设新海管；完全停产更换掉泄漏段海管；采用旁通方式更换泄漏段海管。上述这几种方式中新铺设海管方式成本太高；完全停产方式更换泄漏段海管方式，需要停产，停产放空过程中将浪费较多的气体或原油，而且影响生产产量或生活使用；而采用旁通方式更换泄漏段海管也存在费用较高，对海管本身影响较大等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种成本低、不需停产、不影响生产产量与使用的用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置，包括套设于海底管道上的至少一个临时修复管卡外部的至少一个承压套筒、以及套设并密封连接在所述海底管道外周上的两个第一连接套袖，两个所述第一连接套袖分别连接并连通在所述至少一个承压套筒的两端。
优选地，该隔离套筒装置包括至少两个承压套筒，该隔离套筒装置还包括至少一个套设在所述海底管道外周上的第二连接套袖；至少两个所述承压套筒之间通过所述第二连接套袖沿轴向相串接。
优选地，所述承压套筒包括筒体以及连接并连通在所述筒体两端的封头，所述封头的内径自朝向所述筒体一端向背向所述筒体的一端逐渐递减；
所述承压套筒通过所述封头与所述第一连接套袖连接。
优选地，所述筒体由两个半环形柱体相对焊接形成，所述封头由两个半环形封头单元相对焊接形成，所述封头以其面对所述筒体的一端的环形端面焊接在所述筒体对应一端的环形端面上；且，所述两个半环形柱体相对焊接形成的焊缝与所述两个半环形封头单元相对焊接形成的焊缝相互错开；
所述第一连接套袖由两个半环形套袖单元相对焊接形成，所述封头以其面对所述第一连接套袖的一端的环形端面焊接在所述第一连接套袖对应一端的外周侧面上；且，所述两个半环形套袖单元相对焊接形成的焊缝与所述两个半环形封头单元相对焊接形成的焊缝相互错开。
优选地，该隔离套筒装置还包括套设在所述临时修复管卡和所述承压套筒之间，且相对两端封闭在所述海底管道外周上的隔离囊；所述隔离囊上设有导流孔。
优选地，所述承压套筒的外周侧面上设有贯通至其内部的孔部；所述孔部上安装有将所述孔部封闭的丝堵组件。
优选地，所述承压套筒和所述第一连接套袖的外周表面上均设有防腐涂层。
优选地，所述第一连接套袖的外周设有对所述第一连接套袖与所述海底管道之间的连接处的进行保护的防腐热缩套。
优选地，所述承压套筒上安装有阴极保护系统。
优选地，所述阴极保护系统包括牺牲阳极；所述牺牲阳极安装在所述承压套筒的外周表面上。
本发明用于海底管道在役永久性修复，尤其是长输管线近岸段的海底管道，适用于破损并已进行临时维修处理的海底管道；本发明相比较其他永久修复方式不仅可以节省费用，还可以管线上带压施工，不影响管线的正常生产，施工完成后对管线的整体强度影响较小，具有成本低、可不停产维修、对海管影响小等特点，对于长输海底管线近岸段永久性修复具有很好的应用前景。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例的用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置的结构示意图；
图2是本发明一实施例的用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置的剖视结构示意图；
图3是图2中A部分的放大结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-2所示，本发明一实施例的用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置，包括至少一个承压套筒1以及分别连接并连通在至少一个承压套筒1的两端的两个第一连接套袖2。承压套筒1和第一连接套袖2均用于套设在海底管道10外周，第一连接套袖2还密封连接在海底管道10外周上；所述海底管道10指的是有破损需修复的海底管道，进一步地，该海底管道10上破损的位置套接有临时修复管卡20，至少一个承压套筒1于海底管道10上并套设在至少一个临时修复管卡20外部。第一连接套袖2与承压套筒1一起将临时修复管卡20封闭在海底管道10上。该隔离套筒装置中，通过承压套筒1和第一连接套袖2的设计，解决临时修复管卡20承压能力和寿命不足的问题，达到对海底管道10永久性修复的效果，且该装置安装时不需海底管道10停产，不影响海底管道10的正常生产。
其中，承压套筒1的数量根据海底管道10上临时修复管卡20的数量和位置确定。当该隔离套筒装置包括一个承压套筒1时，两个第一连接套袖2分别连接在该承压套筒1的相对两端。且，第一连接套袖2的内径小于承压套筒1的内径。承压套筒1的内径主要根据临时修复管卡20的尺寸设置，第一连接套袖2的内径主要根据海底管道10的外径设置。当该隔离套筒装置包括至少两个承压套筒1，该隔离套筒装置还包括至少一个第二连接套袖3，第二连接套袖3也用于套设在海底管道10外周上。至少两个承压套筒1之间通过第二连接套袖3沿轴向相串接。即，每一第二连接套袖3的一端与前一承压套筒1的一端连接，相对另一端与后以承压套筒1的一端连接。第二连接套袖3的内径小于承压套筒1的内径，第二连接套袖3的内径也根据海底管道10的外径设置。可以理解地，该海底管道10包括直管段的海底管道，也可包括弯头处或法兰连接的海底管道。
在海底管道10上，第二连接套袖3是位于承压套筒1之间的，其与临时修复管卡20的距离近，为避免第二连接套袖3安装时焊接的温度对临时修复管卡20的密封胶条的影响，该第二连接套袖3设置为活套，即，不需密封连接在海底管道10上，只需与承压套筒1连接。
如图1、2所示，在本实施例中，该隔离套筒装置包括两个承压套筒1，分别套设在海底管道10上的两个临时修复管卡20外部；该两个承压套筒1之间通过一第二连接套袖3进行串接，即，第二连接套袖3于两承压套筒1之间，通过自身的相对两端分别与两承压套筒1连接。第一连接套袖2和第二连接套袖3均呈筒状，第二连接套袖3的结构、材质可与第一连接套袖2相同。第一连接套袖2、第二连接套袖3均可采用与海底管道10相同的钢材制成，承压套筒1采用压力容器钢材制成，能承受一定压力。
进一步地，所述承压套筒1包括筒体11以及连接并连通在筒体11两端的封头12，封头12的内径自朝向筒体11一端向背向筒体11的一端逐渐递减。当两封头12连接在筒体11相对两端时，封头12和筒体11组成的承压套筒1的整体形状为中间大、两头小。其中，承压套筒1与第一连接套袖2的连接是通过其封头12与第一连接套袖2连接；多个相连接的承压套筒1之间，承压套筒1与第二连接套袖3的连接是分别通过封头12与第二连接套袖3连接。上述承压套筒1、第一连接套袖2、第二连接套袖3等之间的连接均采用焊接方式实现。
为方便安装，承压套筒1的筒体11可由两个半环形柱体相对焊接形成，封头12也可由两个半环形封头单元相对焊接形成，封头12以其面对筒体11的一端的环形端面焊接在筒体11对应一端的环形端面上；且，两个半环形柱体相对焊接形成的焊缝111与两个半环形封头单元相对焊接形成的焊缝121相互错开，以避免两焊缝111、121在承压套筒1轴向上位于同一条直线上。该两焊缝111、121与封头12和筒体11焊接形成的环形焊缝122一起构成丁字形焊道，而非十字形焊道，减少焊接的应力集中。在安装到海底管道10上时，还将第一连接套袖2的焊缝21与海底管道10的轴向焊缝错开。
此外，第一连接套袖2也可由两个半环形套袖单元相对焊接形成，且第一连接套袖2以其朝向承压套筒1一端与承压套筒1的封头12焊接在一起，即，封头12可以其面对第一连接套袖2的一端的环形端面焊接在第一连接套袖2对应一端的外周侧面上。同样，该两个半环形套袖单元相对焊接形成的焊缝21与封头12的两个半环形封头单元相对焊接形成的焊缝121也相互错开。对于具有至少两个承压套筒1时，其中，第一连接套袖2和第二连接套袖3均由两个半环形套袖单元相对焊接形成；第一连接套袖2和第二连接套袖3的两个半环形套袖单元相对焊接形成的焊缝均21、31与两个半环形封头单元相对焊接形成的焊缝121相互错开。
每一第一连接套袖2通过其相对两端焊接在海底管道10外周上而与海底管道10密封连接。承压套筒1以其封头12背向筒体11的一端连接在第一连接套袖2的外周上；相邻的两个承压套筒1之间，以其呈相对的封头12的一端分别连接在第二连接套袖3的外周上。
优选地，承压套筒1的外周侧面上设有贯通至其内部的孔部13，孔部13的设置可用于通入气压、水压对承压套筒1的承压能力进行测试。在孔部13上安装有丝堵组件4，用于将该孔部13封闭。丝堵组件4可包括相互配合在孔部13上的丝堵、挡圈、密封圈、密封垫及螺帽等。
如图2、3所示，为保护该隔离套筒装置，在承压套筒1和第一连接套袖2的外周表面上均设有防腐涂层5；在本实施例中，该隔离套筒装置还包括有第二连接套袖3，第二连接套袖3的外周表面上也设有防腐涂层5。在第一连接套袖2的外周设有对第一连接套袖2与海底管道10之间的连接处进行保护的防腐热缩套6。另外，承压套筒1上安装有阴极保护系统。阴极保护装系统可包括牺牲阳极7；该牺牲阳极7安装在承压套筒1的外周表面上。优选地，牺牲阳极7安装在承压套筒1的筒体11外周表面上。该牺牲阳极7的阳极主体71可由锌合金或镁合金材料制成，阳极主体71内设有铁芯72，铁芯72伸出阳极主体71的两端并连接在筒体11外周表面上。同样，该铁芯72伸出阳极主体71的部分表面也设有防腐涂层。阳极主体71可为扁带状、方形体或圆柱状等形状。该牺牲阳极7通过将钢制的承压套筒1极化，极化电位在钢保护电位范围内，从而很好保护承压套筒1。
为消除临时修复管卡20泄漏造成承压套筒1和第一连接套袖2的焊接动火作业风险，该隔离套筒装置还包括隔离囊8，隔离囊8套设在临时修复管卡20和承压套筒1之间，且相对两端封闭在海底管道10外周上。隔离囊8将临时修复管卡20与承压套筒1之间进行隔离；在安装时先于承压套筒1安装在临时修复管卡20上，将后续承压套筒1安装期间产生的明火、高温与临时修复管卡20进行隔离。隔离囊8采用金属材料制成，其两端与海底管道10之间的密封采用环形橡胶密封圈实现。隔离囊8上还设有导流孔81，该导流孔81可通过氮气循环将自临时修复管卡20内可能发生的泄漏气体等排流至安全地带，如通过连接管道穿过承压套筒1上的孔部13引出。
参考图1-3，该隔离套筒装置安装过程如下：在需修复的海底管道10周围构筑钢板桩围堰，营造干式施工环境；开挖基坑露出需修复的海底管道10；对露出的海底管道10两端进行支撑；对海底管道10和其上临时修复管卡20进行表面处理（包括清理管道水泥配重层、涂层、切割临时修复管卡的突出螺栓等）以适应隔离套筒装置的安装；先在临时修复管卡20外安装隔离囊8，用于导流临时修复管卡20可能发生意外泄漏气体的情况；然后组装并焊接与海底管道10连接的第一连接套袖2；接着在第一连接套袖2之间、隔离囊8外组装焊接上承压套筒1；最后在承压套筒1上安装牺牲阳极7等以及在第一连接套袖2、承压套筒1外涂覆防腐涂层5，完成隔离套筒装置的整体安装。其中，对于多个临时修复管卡20，还需在多个临时修复管卡20之间组装上第二连接套袖3，再分别对应临时修复管卡20组装焊接上多个承压套筒1，最后也在第二连接套袖3外涂覆防腐涂层5。
在该隔离套筒装置安装后，还需对其进行试漏测试，完成后再进行回填基坑、拆除围堰等恢复工作。其中，在安装该隔离套筒装置时，可以在管线上带压施工，不影响管线正常生产，施工完成后对管线的整体强度影响较小，对于长输海底管线近岸段永久性修复具有很好的应用前景。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置，其特征在于，包括套设于海底管道（10）上的至少一个临时修复管卡（20）外部的至少一个承压套筒（1）、以及套设并密封连接在所述海底管道（10）外周上的两个第一连接套袖（2），两个所述第一连接套袖（2）分别连接并连通在所述至少一个承压套筒（1）的两端。
2.根据权利要求1所述的用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置，其特征在于，该隔离套筒装置包括至少两个承压套筒（1），该隔离套筒装置还包括至少一个套设在所述海底管道（10）外周上的第二连接套袖（3）；至少两个所述承压套筒（1）之间通过所述第二连接套袖（3）沿轴向相串接。
3.根据权利要求1所述的用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置，其特征在于，所述承压套筒（1）包括筒体（11）以及连接并连通在所述筒体（11）两端的封头（12），所述封头（12）的内径自朝向所述筒体（11）一端向背向所述筒体（11）的一端逐渐递减；
所述承压套筒（1）通过所述封头（12）与所述第一连接套袖（2）连接。
4.根据权利要求3所述的用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置，其特征在于，所述筒体（11）由两个半环形柱体相对焊接形成，所述封头（12）由两个半环形封头单元相对焊接形成，所述封头（12）以其面对所述筒体（11）的一端的环形端面焊接在所述筒体（11）对应一端的环形端面上；且，所述两个半环形柱体相对焊接形成的焊缝（111）与所述两个半环形封头单元相对焊接形成的焊缝（121）相互错开；
所述第一连接套袖（2）由两个半环形套袖单元相对焊接形成，所述封头（12）以其面对所述第一连接套袖（2）的一端的环形端面焊接在所述第一连接套袖（2）对应一端的外周侧面上；且，所述两个半环形套袖单元相对焊接形成的焊缝（21）与所述两个半环形封头单元相对焊接形成的焊缝（121）相互错开。
5.根据权利要求1所述的用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置，其特征在于，该隔离套筒装置还包括套设在所述临时修复管卡（20）和所述承压套筒（1）之间，且相对两端封闭在所述海底管道（10）外周上的隔离囊（8）；所述隔离囊（8）上设有导流孔（81）。
6.根据权利要求1所述的用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置，其特征在于，所述承压套筒（1）的外周侧面上设有贯通至其内部的孔部（13）；所述孔部（13）上安装有将所述孔部（13）封闭的丝堵组件（4）。
7.根据权利要求1所述的用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置，其特征在于，所述承压套筒（1）和所述第一连接套袖（2）的外周表面上均设有防腐涂层（5）。
8.根据权利要求1所述的用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置，其特征在于，所述第一连接套袖（2）的外周设有对所述第一连接套袖（2）与所述海底管道（10）之间的连接处进行保护的防腐热缩套（6）。
9.根据权利要求1-8任一项所述的用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置，其特征在于，所述承压套筒（1）上安装有阴极保护系统。
10.根据权利要求9所述的用于海底管道在役永久性修复的隔离套筒装置，其特征在于，所述阴极保护系统包括牺牲阳极（7）；所述牺牲阳极（7）安装在所述承压套筒（1）的外周表面上。
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