CN106337970B - 海底管道施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海底管道施工方法，属于施工及管道领域，包括以下步骤：a.将管道单元连接成管道单元组；b.将多个支撑墩子运输到海面的施工区域，将支撑墩子放入到海底并一字排开间隔设置，并将支撑墩子固定在海底；c.将一个管道单元组运输到海面施工区域，将其放入支撑墩子上连接；d.将另外一个管道单元组运输到海面施工区域，并将其放置于没有放置管道单元组的支撑墩子上，并与固定在支撑墩子上的管道单元密封连接；之后，将该管道单元与所述支撑墩子连接；e.重复d步骤，直至管道单元组所组成的海底管道长度满足使用要求。该施工方法操作简单，施工成本低；该管道单元可以保证相邻的管道单元连接可靠。

Description

海底管道施工方法

技术领域

本发明涉及海底施工领域及管道领域，具体而言，涉及一种海底管道施工方法。

背景技术

地球上的海水储量巨大，属于可再生资源。随着科学和工业的发展，越来越多的海水被应用于工业生产，包括用于设备的冷却和海水淡化的项目。由于这些生产设备多建设在陆地上，这就需要将海水从海里引入到陆地上的工业现场。

目前，将海水引入到工业现场往往需要再海底铺设管道。然而，海底管道的铺设存在较多的技术难题，尤其是将大口径的管道铺设在深海远洋的海底，其施工比较困难。另外，在海底铺设的管道往往包括多个管道单元，管道单元之间进行连接形成整个海底管道；现有技术中的管道单元连接比较困难，并难以保证密封。

提供一种比较简单的海底管道施工方法和便于连接的管道单元，这对海底管道的施工及海水的应用都有着十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海底管道施工方法，其操作比较简单，施工成本较低，并且可以保证较好的施工质量。

本发明的另一目的在于提供一种管道单元，其能够使得管道单元之间的连接比较方便。

本发明的这样实现的：

一种海底管道施工方法，用于在海底铺设管道，包括以下步骤：

a.将管道单元连接成管道单元组，并保证连接处密封；

b.将多个支撑墩子运输到海面的施工区域，利用起重装置将支撑墩子放入到海底并一字排开间隔设置，并将所述支撑墩子固定在海底；

c.将一个管道单元组运输到海面施工区域，并利用起重装置将其放入所述支撑墩子上连接；

d.将另外一个管道单元组运输到海面施工区域，并利用起重装置将其放置于另外的所述支撑墩子上，并与固定在所述支撑墩子上的管道单元密封连接；之后，将该管道单元与所述支撑墩子连接；

e.重复d步骤，直至所述管道单元组所组成的管道长度满足使用要求。

作为优选，a步骤中所述管道单元的连接方式为承插式热熔焊接。

作为优选，所述管道单元的端部设置有安装法兰，相邻的所述管道单元通过所述安装法兰连接组成管道单元组，所述管道单元组两端包括所述安装法兰。

作为优选，所述管道单元的内壁上设置有连接部，所述连接部上设置有通孔；在吊装管道单元组的过程中所用到的工具包括吊装盘和吊装绳；

所述吊装盘包括圆筒状的吊装盘本体、吊装法兰和封板，所述吊装法兰分别设置在所述吊装盘本体的两端，所述吊装法兰用于与所述管道单元组两端的安装法兰连接，所述封板上设有通孔；

将两个所述吊装盘可拆卸连接于所述管道单元组的两端，所述吊装盘的中部设置有通孔；然后将所述吊装绳穿过所述吊装盘的通孔和所述连接部的通孔；所述起重装置通过所述吊装绳吊装所述管道单元组。

作为优选，将管道单元组吊装到支撑墩子上之后，将所述吊装绳抽出，将所述吊装盘拆掉。

作为优选，所述管道还包括密封装置，在实施d步骤中的操作时，利用液压缸组将两个需要连接的所述管道单元组拉近距离，然后将密封装置套设于所述管道单元组的连接处。

作为优选，所述密封装置安装完成后，将螺栓穿过设置在所述安装法兰上的通孔紧固。

作为优选，所述密封装置包括套筒、两个挤压部、两个密封件；

所述密封件套设在所述管道单元上，所述密封件分别设置在所述管道单元连接处的两侧；所述密封件设置在所述套筒内，所述密封件的外表面与所述套筒内壁设置有间隙；

所述挤压部包括挤压本体，所述挤压本体设置在所述密封件与所述套筒内壁之间，所述挤压本体将所述密封件与所述管道外壁压紧。

作为优选，所述套筒的内孔中部间隔设置两个挡板，所述挡板中部设置通孔；所述挤压本体包括与套筒内壁配合的外圆周面，所述挤压本体还包括轴线与所述外圆周面轴线重合的锥形通孔；在所述锥形通孔直径较小的一端设置有连接法兰，所述连接法兰中部设置通孔；所述密封件包括与所述锥形通孔配合的外圆锥面，所述密封件还包括用于与管道单元外壁配合的内孔；

所述挤压本体装配到所述套筒的内孔，所述挤压本体的端部与所述挡板之间设置间隙；所述连接法兰与所述套筒连接，所述连接法兰与所述套筒端面设置有间隙；所述密封件设置在所述挡板、所管道单元外壁和所述挤压部围成的容置空间内。

一种管道单元，所述管道单元的端部设置有安装法兰，所述连接法兰和所述管道单元一体成型。

本发明的有益效果是：

本发明提供的海底管道施工方法，由于管道单元之间的连接可以在生产车间内完成，管道单元组和支撑墩子可以由轮船运输并由轮船上的吊装设备进行吊装，使得整个操作过程变得比较简单，并且可以保证施工质量。

本发明提供的管道单元，由于在端部设置了安装法兰，通过螺栓将安装法兰进行连接便可以将管道单元进行连接，使得整个连接过程变得非常简单，并且连接可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的海底管道施工方法流程图；

图2是本发明实施例提供的管道单元结构示意图；

图3是本发明实施例提供的管道单元组结构示意图；

图4是本发明实施例提供的管道单元组、吊装盘和吊装绳的装配图；

图5是本发明实施例提供的密封装置结构示意图；

图6是本发明实施例提供的挤压部结构示意图；

图7是本发明实施例提供的管道单元局部结构示意图。

图标：100-管道单元；130-第一连接端；130a-第一凸部；130b-第一凹槽；140-第二连接端；140a-第二凸部；140b-第二凹槽；150-安装法兰；160-连接部；170-凸部；200-管道单元组；210-吊装盘；220-吊装绳；300-密封装置；310-套筒；312-挡板；320-挤压部；322-挤压本体；324-连接法兰；330-密封件；340-弹性密封垫。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

本实施例提供了一种海底管道施工方法，如图1，该方法包括以下几个基本步骤：a.将管道单元100(图2)连接成管道单元组200(图3)；b.将支撑墩子(图中未示出)固定安装在海底；c.将管道单元组200固定安装在支撑墩子上；d.将另外的管道单元组200放置于另外的支撑墩子上，并与已经固定在支撑墩子上的管道单元组密封连接；e.重复d步骤直至所铺设的管道达到所需要的长度。

如图2所示，管道单元100包括第一连接端130和第二连接端140，第一连接端130和第二连接端140均为阶梯结构；第一连接端130的内径大于管道单元100的内径。第一连接端130上设有第一凸部130a和第一凹槽130b，并且第一凸部130a和第一凹槽130b的侧面均为倾斜面，即设有倒角。第二连接端140的外径小于管道单元100的外径，第二连接端140包括第二凸部140a和第二凹槽140b，第二凸部140a和第二凹槽140b的侧面同样为倾斜面，并且第一凸部130a和第二凹槽140b结构尺寸匹配，第一凹槽130b和第二凸部140a的结构尺寸匹配。另外，在管道单元100的两端还分别设置有安装法兰150，在管道单元100的内壁上设置有连接部160，在连接部160上设置有通孔。

如图3，管道单元100制作完成后，需要对阶梯结构的表面进行处理，可用剥离刀具剥去表面的老化层(不应大于0.1mm)，以提高后续的焊接质量。在管道单元100出厂前，预先对焊丝小幅度加热，使其嵌入在内壁承插口位置，管段被运至现场后进行吊装和热熔焊接，并利用螺栓将相邻的管道单元100通过安装法兰150连接固定组成管道单元组200。本图中的管道单元组200包括两个管道单元100，在其它实施例中每个管道单元100组所包括的管道单元100的数量可根据需要调整。由于相邻管道单元100采用的是热熔焊接，接缝密封效果非常好，故可以不再对其进行辅助密封。焊接完成后利用螺栓将安装法兰150固定连接。

如图4，为了便于操作，可采用吊装盘210进行吊装。吊装盘210安装在管道单元组200的两端，通过螺栓与安装法兰150连接。吊装盘210包括圆筒状的吊装盘本体，在吊装盘本体的两端分别设置封板和吊装法兰，封板上设置有吊装孔。吊装盘210与管道单元组200连接完成后，将吊装绳220穿过吊装孔和连接部160上的通孔，并将吊装绳220的两端与起重装置(图中未示出)连接。吊装完成后，抽出吊装绳220并拆掉吊装盘210。

将管道单元组200放置到海底后的支撑墩子上并固定之后，将另外的管道单元组200放置到邻近的支撑墩子上，并用液压缸组将两者的距离拉近，然后将密封装置300(图5)安装到连接处。

如图5所示，密封装置300包括套筒310、两个挤压部320、两个密封件330；两个密封件330分别安装在套筒310内的两端，两个挤压部320通过螺钉连接在套筒310的两端，并将密封件330压紧。

如图5和图6所示，套筒310内壁的两端设置有挡板312，挡板312上设置有供管道单元组200的一端穿过的通孔；套筒310的端面设置有螺纹孔。密封件330呈圆锥状，中间设有圆形通孔；密封件330设置在管道单元100组外壁与套筒310的内壁之间，并且密封件330的大端朝向挡板312，密封件330的中部设置有与管道单元组200的外圆周面配合的通孔。挤压部320包括挤压本体322和连接法兰324，两者一体成型。挤压本体322的整体呈圆柱状，中间设置有圆锥状内孔；该内孔的锥度与密封件330的锥度相等；连接法兰324中间设置有供管道单元组200的一端穿过的通孔。

如图5，整个密封件330在与相邻的管道单元组200装配时，首先，将挤压部320套设安装在两个管道单元组200相互连接的端部，并确保挤压本体322圆锥孔的大端朝向连接端；将密封件330套设安装在两个管道单元组200的端部，并确保密封件330的圆锥表面与挤压本体322的内圆锥孔面配合；然后，将一个管道单元组200的一端穿过挡板312的通孔，另一个与之连接的管道单元组200的一端穿过另一个挡板312的通孔，保证连接处位于两个挡板312之间；另外，连接法兰324与套筒310的端面之间应当留有间隙，挤压本体322的端面与挡板312之间应当留有间隙；最后，通过螺钉将连接法兰324与套筒310连接。

在将密封装置300安装完之后，用螺栓通过安装法兰150(图3)将相邻的管道单元组200固定。图中未示出该连接关系，可参考图3。

由于连接法兰324与套筒310端面之间设置有间隙，挤压本体322的端面与挡板312之间设置有间隙，故当拧紧连接法兰324上的螺钉时，挤压部320朝靠近滚筒的方向运动。此时，挤压本体322的内圆锥孔面挤压密封件330，使得密封件330的弹性变形力越来越大，从而可以保证良好的密封。

如图5和图7，作为优选，在管道单元100的端部还设置有多个凸部170。凸部170沿着管道单元100的外圆周延伸呈环状，凸部170的截面呈半圆状。密封件330的内孔表面设置有与凸部170匹配的凹槽。安装时，将凸部170卡入凹槽，并保证密封件330的大端端面与挡板312之间留有间隙。另外，在连接法兰324和套筒310的端面之间设置有弹性密封垫340。由于凸部170和凹槽的存在，当拧紧连接法兰324上的螺钉时，凸部170和凹槽之间的接触应力会越来越大，进一步提高了密封效果。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种海底管道施工方法，用于在海底铺设管道，其特征在于，包括以下步骤：

a.将管道单元连接成管道单元组，并保证连接处密封；

b.将多个支撑墩子运输到海面的施工区域，利用起重装置将所述支撑墩子放入到海底并一字排开间隔设置，并将所述支撑墩子固定在海底；

c.将所述管道单元组运输到海面施工区域，并利用起重装置将一个所述管道单元组放入所述支撑墩子上连接；

d.将相邻的所述管道单元组密封连接；之后，将所述管道单元组与所述支撑墩子连接；

e.重复d步骤，直至所述管道单元组所组成的管道长度满足使用要求；

所述管道单元的端部设置有安装法兰，相邻的所述管道单元通过所述安装法兰连接组成管道单元组，所述管道单元组两端包括所述安装法兰；

所述管道单元的内壁上设置有连接部，所述连接部上设置有通孔；在吊装所述管道单元组的过程中所用到的工具包括吊装盘和吊装绳；

所述吊装盘包括圆筒状的吊装盘本体、吊装法兰和封板，所述吊装法兰分别设置在所述吊装盘本体的两端，所述吊装法兰用于与所述管道单元组两端的安装法兰连接，所述封板上设有吊装孔；

将两个所述吊装盘可拆卸连接于所述管道单元组的两端，所述吊装盘的中部设置有通孔；然后将所述吊装绳穿过所述吊装孔和所述连接部的通孔；所述起重装置通过所述吊装绳吊装所述管道单元组；

所述管道还包括密封装置，在实施d步骤中的操作时，利用液压缸组将两个需要连接的所述管道单元组拉近距离，然后将所述密封装置套设于所述管道单元组的连接处；

所述密封装置安装完成后，将螺栓穿过设置在所述安装法兰上的通孔紧固；

所述密封装置包括套筒、两个挤压部、两个密封件；

所述密封件套设在所述管道单元上，所述密封件分别设置在所述管道单元连接处的两侧；所述密封件设置在所述套筒内，所述密封件的外表面与所述套筒内壁设置有间隙；

所述挤压部包括挤压本体，所述挤压本体设置在所述密封件与所述套筒内壁之间，所述挤压本体将所述密封件与所述管道外壁压紧；

所述套筒的内孔中部间隔设置两个挡板，所述挡板中部设置通孔；所述挤压本体包括与套筒内壁配合的外圆周面，所述挤压本体还包括轴线与所述外圆周面轴线重合的锥形通孔；在所述锥形通孔直径较小的一端设置有连接法兰，所述连接法兰中部设置通孔；所述密封件包括与所述锥形通孔配合的外圆锥面，所述密封件还包括用于与所述管道单元外壁配合的内孔；

所述挤压本体装配到所述套筒的内孔，所述挤压本体的端部与所述挡板之间设置间隙；所述连接法兰与所述套筒连接，所述连接法兰与所述套筒端面设置有间隙；所述密封件设置在所述挡板、所管道单元外壁和所述挤压部围成的容置空间内；

在管道单元的端部还设置有多个凸部；凸部沿着管道单元的外圆周延伸呈环状，凸部的截面呈半圆状；密封件的内孔表面设置有与凸部匹配的凹槽；

所述密封装置中，两个所述管道单元组的端部相互抵接。

2.根据权利要求1所述的海底管道施工方法，其特征在于，a步骤中所述管道单元的连接方式为承插式热熔焊接。

3.根据权利要求1所述的海底管道施工方法，其特征在于，将所述管道单元组吊装到所述支撑墩子上之后，将所述吊装绳抽出，将所述吊装盘拆掉。

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