CN108086279A - 盲法兰错位对接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盲法兰错位对接装置，包括设置于海管端部的第一盲法兰、设置于桩腿端部的第二盲法兰、过渡板、若干个扣板及固定螺栓，第一盲法兰上设置有若干个螺栓孔，过渡板在与第一盲法兰贴合的一侧的外缘沿径向向内开设有若干条沉槽，扣板由相互平行的左扣边、右扣边以及将左扣边、右扣边的端部相连接的连接边组成，左扣边的长度大于右扣边的长度，每个扣板的左扣边可滑动地设置在一个沉槽中，右扣边扣在第二盲法兰靠近桩腿的一侧上，每个扣板的左扣边上沿长度方向设置有长型通孔，固定螺栓穿设在螺栓孔和长型通孔中，当固定螺栓紧固时，固定螺栓将扣板拉向第一盲法兰。本发明具有安装拆卸方便、安装后管线无应力、安全可靠等优点。

Description

盲法兰错位对接装置

技术领域

本发明属于海洋油气钻井工程的技术领域，具体涉及一种用于海管与桩腿盲法兰对接的装置。

背景技术

目前，在我国海洋石油的开发中，海上石油平台外输立管常采用盲法兰与桩腿进行对接，来实现立管的支撑和固定。该对接结构的两片盲法兰采用实心圆柱体焊接在海管以及桩腿上，法兰之间采用螺栓连接，一根立管有多处盲法兰与桩腿进行对接。通常，桩腿侧盲法兰先随导管架入水固定好后，立管成品再入水与导管架的桩腿盲法兰进行对接固定，进而完成立管安装。

但是，由于导管架和立管的制作和安装都存在误差，对接盲法兰往往存在着一定的错位量。比如在外输立管在安装过程中，会因为立管的制造工艺、固定结构的制造安装精度等因素的影响，导致立管支撑盲法兰位置发生偏移，并在立管固定过程中，在支撑盲法兰的对接位置体现出来。传统的解决方式便是用辅助设备进行生拉硬拽，并强行拧紧螺栓来实现法兰的对接。这会使立管母材和对接螺栓中产生较大的剪切应力，并对立管造成很大伤害，存在很大的安全隐患。如应力达到螺栓能承受的极限，便很可能致使螺栓崩断，进而导致立管安装不稳，甚至倾倒，造成严重的事故。如果盲法兰的错位量太大，应力超出立管的承受极限，还会使得立管无法安装，进而需重新定位立管侧盲法兰。这会增加切割、焊接、打磨、刷漆等一些列工作流程，这也进一步增大了立管母材损坏的风险。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种盲法兰错位对接装置，其可随法兰的错位量进行调节，解决安装后立管或螺栓存在较大应力的问题。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种盲法兰错位对接装置，包括设置于海管端部的第一盲法兰、设置于桩腿端部的第二盲法兰、设置在第一盲法兰与第二盲法兰之间且与第一盲法兰直径相适应的过渡板、若干个扣板及固定螺栓，所述第一盲法兰上设置有与扣板数量对应的若干个螺栓孔，所述过渡板在与第一盲法兰贴合的一侧的外缘沿径向向内开设有与扣板数量对应的若干条沉槽，所述扣板由相互平行的左扣边、右扣边以及将左扣边、右扣边的端部相连接的连接边组成，所述左扣边的长度大于右扣边的长度，每个扣板的左扣边可滑动地设置在一个沉槽中，右扣边扣在第二盲法兰靠近桩腿的一侧上，所述左扣边的厚度小于沉槽的深度，右扣边内侧与左扣边的外侧之间的距离小于第二盲法兰与过渡板的厚度之和，每个扣板的左扣边上沿长度方向设置有长型通孔，所述固定螺栓穿设在螺栓孔和长型通孔中，当固定螺栓紧固时，固定螺栓将所述扣板拉向第一盲法兰。

作为进一步的改进，所述长型通孔靠近右扣边的一端的宽度大于另一端的宽度，且靠近右扣边的一端的宽度与固定螺栓上的螺帽尺寸相适应。

作为进一步的改进，至少有以过渡板的中轴线对称设置的两个沉槽在靠近底部的槽壁上设置有燕尾槽，对应的所述扣板的左扣边的两侧设置有可在燕尾槽中滑动的燕尾。

作为进一步的改进，所述螺栓孔为长型孔，长型孔的长度方向与第一盲法兰的切向平行。

作为进一步的改进，所述扣板的连接边的内侧面为与第二盲法兰或过渡板的外周面相配合的弧形面。

本发明提供的盲法兰错位对接装置，包括设置于海管端部的第一盲法兰、设置于桩腿端部的第二盲法兰、设置在第一盲法兰与第二盲法兰之间且与第一盲法兰直径相适应的过渡板、若干个扣板及固定螺栓，所述第一盲法兰上设置有与扣板数量对应的若干个螺栓孔，所述过渡板在与第一盲法兰贴合的一侧的外缘沿径向向内开设有与扣板数量对应的若干条沉槽，所述扣板由相互平行的左扣边、右扣边以及将左扣边、右扣边的端部相连接的连接边组成，所述左扣边的长度大于右扣边的长度，每个扣板的左扣边可滑动地设置在一个沉槽中，右扣边扣在第二盲法兰靠近桩腿的一侧上，所述左扣边的厚度小于沉槽的深度，右扣边内侧与左扣边的外侧之间的距离小于第二盲法兰与过渡板的厚度之和，每个扣板的左扣边上沿长度方向设置有长型通孔，所述固定螺栓穿设在螺栓孔和长型通孔中，当固定螺栓紧固时，固定螺栓将所述扣板拉向第一盲法兰。本发明舍弃了现有技术中桩腿侧盲法兰原有的螺栓孔，以U型扣板代替螺栓来限制盲法兰的各向自由度，并在扣板的左扣边上设计了长型通孔，使得扣板的左扣边可沿沉槽滑动，安装位置可随盲法兰的错位量进行调节，进而对立管上的各支撑盲法兰的错位量进行补偿，实现立管的无应力对接。本发明具有安装拆卸方便、安装后管线无应力、安全可靠等优点，解决了水下立管安装存在的应力问题，填补了海洋石油工程领域海管安装工艺的一项空白，也适用于海洋石油工程中其他盲法兰存在错位需要对接的地方。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是盲法兰错位对接装置的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是过渡板的左视图。

图4是过渡板的剖视图。

图5是扣板的结构示意图。

图6是图5的俯视图。

图7是图5的左视图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明是基于以下技术条件和理念来进行设计的：

海洋石油工程领域中，外输立管在安装时，其支撑法兰的轴线与桩腿侧法兰的轴线往往会存在一定错位量，这通常无法避免。但两法兰之间的距离值却可以进行调整，这便为本发明所涉及的装置提供了安装空间。其次，两连接法兰的螺栓孔通常为周向的长型孔，本身具有一定的调节区间，为本发明的功能实现提供了基础条件。但是，一根立管有多处盲法兰与桩腿进行对接，桩腿侧盲法兰在随导管架进入海底后，每一片盲法兰的具体错位量都可能不同。而受水下作业环境的限制，无法对每一片盲法兰上原有的螺栓孔进行测量。因此，如果要实现立管的无应力对接，这会使得对接装置在设计时，没有定位尺寸，无法在对接装置上定点开螺栓孔，桩腿侧盲法兰原有螺栓孔也回在对接时无法使用，这也是实现无应力对接的最大难点。

而本发明的核心就是在于舍弃了桩腿侧盲法兰原有的螺栓孔，以U型扣板代替螺栓来限制盲法兰的各向自由度。并巧妙地在扣板上设计了长型螺栓孔，使得扣板可沿沉槽滑动，安装位置可随盲法兰的错位量进行调节，进而对立管上的各支撑盲法兰的错位量进行补偿，实现立管的无应力对接。

如图1至图7所示，本发明实施例提供的一种盲法兰错位对接装置，包括设置于海管1端部的第一盲法兰3、设置于桩腿2端部的第二盲法兰4、设置在第一盲法兰3与第二盲法兰4之间且与第一盲法兰3直径相适应的过渡板5、八个扣板6及八个固定螺栓7。其中，过渡板为承压件，扣板为限位件，固定螺栓为紧固件，过渡板的直径与需要对接的两块盲法兰相同。

所述第一盲法兰3上设置有与扣板6数量对应的若干个螺栓孔31，所述螺栓孔31为长型孔，长型孔的长度方向与第一盲法兰3的切向平行，这样可以对穿过螺栓孔31的固定螺栓进行一定范围的调整。所述过渡板5在与第一盲法兰3贴合的一侧的外缘沿径向向内开设有与扣板6数量对应的八条沉槽51，所述扣板6截面整体呈U型，由相互平行的左扣边、右扣边以及将左扣边、右扣边的端部相连接的连接边组成，所述左扣边的长度大于右扣边的长度，每个扣板6的左扣边可滑动地设置在一个沉槽51中，所述左扣边的厚度略小于沉槽51的深度，沉槽51做为扣板的左扣边的容纳处和滑道，此结构可使得在锁紧时，轴向的锁紧力集中在过渡板上，不会对扣板造成损伤。所述右扣边扣在第二盲法兰4靠近桩腿2的一侧上，右扣边内侧与左扣边的外侧之间的距离小于第二盲法兰4与过渡板5的厚度之和，每个扣板6的左扣边上沿长度方向设置有长型通孔61，所述固定螺栓7穿设在螺栓孔31和长型通孔中，当固定螺栓7紧固时，固定螺栓7将所述扣板6拉向第一盲法兰3。由于左扣边的厚度略小于沉槽的深度，右扣边内侧与左扣边的外侧之间的距离小于第二盲法兰4与过渡板5的厚度之和，在锁紧过程中(固定螺栓7将所述扣板6拉向第一盲法兰3时)，扣板的右扣边则用于勾住桩腿侧的第二盲法兰的外缘，使第二盲法兰拉向第一盲法兰，扣板的右扣边作为立管靠近桩腿的承力点，在所有扣板锁紧后，可限制两盲法兰所有方向的相对位移。

作为进一步优选的实施方式，所述长型通孔61靠近右扣边的一端的宽度大于另一端的宽度，且靠近右扣边的一端的宽度与固定螺栓7上的螺帽尺寸相适应。长型通孔61可由左扣边上开设的长型螺栓孔和长型沉槽构成，左扣边在过渡板的沉槽中滑动，长型螺栓孔的长度限定了滑动的范围，这也是用于补偿盲法兰错位量的范围。而长型沉槽宽度稍大于对接固定螺栓六角螺帽的短边，深度略大于螺帽厚度。由于固定螺栓的一头处于过渡板的沉槽内，无法使用工具进行紧固。这样的宽度可限制固定螺栓在沉槽中的周向转动，只拧紧另一侧螺母即可实现固定螺栓的紧固。

作为进一步优选的实施方式，有两个以过渡板5的中轴线对称设置的沉槽51在靠近底部的槽壁上设置有燕尾槽52，对应的，有两个扣板6的左扣边的两侧设置有可在燕尾槽52中滑动的燕尾62，带燕尾扣板其外形尺寸与其扣板一样，但相较于其他扣板，其长侧板的两侧各多一道燕尾。燕尾限制过渡板的轴向位移，在带燕尾扣板的固定螺栓锁死后，可防止过渡板与扣板脱开，保证过渡板和扣板在对接前与于第一盲法兰在轴向处于贴合状态。

作为进一步优选的实施方式，所述扣板6的连接边的内侧面为与第二盲法兰4或过渡板5的外周面相配合的弧形面，由于扣板有一定宽度，其连接边部分的截面呈弧形，内侧的弯曲半径稍微需大于对接盲法兰的半径，可与法兰进行贴合。

本发明实施例中的盲法兰错位对接装置具体使用过程如下：

1、在海管入水前，将固定螺栓分别装入两个带燕尾的扣板中；

2、将两块带燕尾扣板沿燕尾槽装入过渡板的沉槽中；

3、将其余的固定螺栓分别装入扣板中，并装入海管侧盲法兰螺栓孔；

4、调整各扣板位置，将所有扣板拉至最外侧，锁紧固定螺栓；

5、将过渡板与海管侧法兰进行对接，此过程需护住过渡板中两块扣板，防止其滑出；

6、同步骤4调整好过渡板中两块带燕尾扣板的位置，锁紧固定螺栓(扭矩值应大于其他扣板)，至此完成水上准备；

7、将安装了扣板和过渡板的海管放入水下，移至海管预定安装位置；

8、移动海管慢慢靠近桩腿侧盲法兰，直至盲法兰进入扣板中，与过渡板贴合；

9、松动扣板固定螺栓，沿过渡板沉槽推入扣板，并锁紧固定螺栓；

10、对所有扣板逐个重复步骤9，直至所有扣板扣紧；

11、按法兰扭矩规范，使用扭矩扳手对所有螺栓进行上紧，完成安装。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种盲法兰错位对接装置，其特征在于：包括设置于海管(1)端部的第一盲法兰(3)、设置于桩腿(2)端部的第二盲法兰(4)、设置在第一盲法兰(3)与第二盲法兰(4)之间且与第一盲法兰(3)直径相适应的过渡板(5)、若干个扣板(6)及固定螺栓(7)，所述第一盲法兰(3)上设置有与扣板(6)数量对应的若干个螺栓孔(31)，所述过渡板(5)在与第一盲法兰(3)贴合的一侧的外缘沿径向向内开设有与扣板(6)数量对应的若干条沉槽(51)，所述扣板(6)由相互平行的左扣边、右扣边以及将左扣边、右扣边的端部相连接的连接边组成，所述左扣边的长度大于右扣边的长度，每个扣板(6)的左扣边可滑动地设置在一个沉槽(51)中，右扣边扣在第二盲法兰(4)靠近桩腿(2)的一侧上，所述左扣边的厚度小于沉槽(51)的深度，右扣边内侧与左扣边的外侧之间的距离小于第二盲法兰(4)与过渡板(5)的厚度之和，每个扣板(6)的左扣边上沿长度方向设置有长型通孔(61)，所述固定螺栓(7)穿设在螺栓孔(31)和长型通孔中，当固定螺栓(7)紧固时，固定螺栓(7)将所述扣板(6)拉向第一盲法兰(3)。

2.根据权利要求1所述的盲法兰错位对接装置，其特征在于：所述长型通孔(61)靠近右扣边的一端的宽度大于另一端的宽度，且靠近右扣边的一端的宽度与固定螺栓(7)上的螺帽尺寸相适应。

3.根据权利要求1所述的盲法兰错位对接装置，其特征在于：至少有以过渡板(5)的中轴线对称设置的两个沉槽(51)在靠近底部的槽壁上设置有燕尾槽(52)，对应的所述扣板(6)的左扣边的两侧设置有可在燕尾槽(52)中滑动的燕尾(62)。

4.根据权利要求1所述的盲法兰错位对接装置，其特征在于：所述螺栓孔(31)为长型孔，长型孔的长度方向与第一盲法兰(3)的切向平行。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的盲法兰错位对接装置，其特征在于：所述扣板(6)的连接边的内侧面为与第二盲法兰(4)或过渡板(5)的外周面相配合的弧形面。