CN113236873A - 一种管道抗撞外覆层 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管道抗撞外覆层，属于海洋工程技术领域。所述管道外覆层包括用于覆盖管道的管道外覆层和用于覆盖管道连接法兰的法兰外覆层；所述管道外覆层包括环设于管道外周的波纹管和覆盖于波纹管外周的配重层；所述法兰外覆层包括环设于法兰外周的管状模具，所述管状模具两端延伸至所述配重层并与所述配重层固定连接；所述管状模具与法兰之间、波纹管与管道之间均填充有多孔金属。本发明通过覆设多孔金属充填层来增强管道及法兰的抗撞性能，并且解决了覆设多孔金属充填层带来的固定、密封、防水等问题，同时施工工艺简单，安装简单快捷。

Description

一种管道抗撞外覆层
技术领域
本发明涉及一种管道抗撞外覆层结构，属于海洋工程技术领域。
背景技术
目前，管道在工作环境中，都不可避免地遭受到单一或多种横向撞击灾害的影响，如海上平台坠物、船舶抛锚或海底岩石滚落等撞击载荷，这些撞击载荷都有可能导致管道及其法兰连接段的破裂或贯穿，进而造成管道泄漏、燃烧甚至爆炸的严重生态与经济事故。
为了解决上述问题，防止撞击载荷造成的破坏，管道及其法兰通常在外层包覆抗冲击吸能材料，或者专门安装保护支架或覆盖混凝土压块等抗撞结构物，来吸收耗散掉大部分的冲击能量，从而保护内部管道与法兰。
现有技术中，管道外覆层的吸能材料主要由聚氨酯泡沫（保温层）和混凝土层（配重层）来间接代替，并未有特定且有效的吸能材料应用于管道抗撞保护中。同时，在通长的管道上全部安装或覆盖抗撞结构物是不现实的，并且安装施工难度也极大。因此，在满足抗撞效能优良、施工工艺简便、预制安装快捷的要求下，有必要提出一种管道及其法兰的外覆层结构，来保证管道及法兰的抗撞要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种管道抗撞外覆层，以解决现有技术中管道外覆层抗撞效能不佳，外覆层安装施工难度大的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明是采用下述方案实现的：
本发明提供了一种管道抗撞外覆层，包括用于覆盖管道的管道外覆层和用于覆盖管道连接法兰的法兰外覆层；所述管道外覆层包括环设于管道外周的波纹管和覆盖于波纹管外周的配重层；所述法兰外覆层包括环设于法兰外周的管状模具，所述管状模具两端延伸至所述配重层并与所述配重层固定连接；所述管状模具与法兰之间、波纹管与管道之间均填充有多孔金属。
优选的，所述管道外覆层还包括覆盖于所述管道外表面的防腐层。
优选的，所述波纹管通过支撑机构支撑于管道外周。
优选的，所述支撑机构包括支撑环和多个连接杆，所述支撑环套设于管道外周，多个连接杆呈辐射状连接于所述支撑环外周，所述波纹管支撑于连接杆上。
优选的，所述波纹管的单环截面呈菱形或椭圆形。
优选的，所述多孔金属中与法兰相对应的位置处嵌设有止水帽，所述止水帽与所述波纹管接触连接。
优选的，所述止水帽的外周、以及止水帽与波纹管的接触端涂覆有用于密封的环氧树脂涂层。
优选的，所述管道连接法兰内侧管口边缘设有密封圈。
优选的，所述多孔金属采用泡沫型或蜂窝型的钛。
优选的，所述管道外覆层中多孔金属的填充厚度为50~100mm。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
多孔金属作为具有较高的比模量和比强度的抗冲击吸能材料，使得多孔金属充填层具有优良的冲击能量吸收特性，抗撞效能优良，能够极大的吸收撞击能量和缓解撞击损伤；同时，波纹管和配重层也能够在一定程度上吸收撞击能量，而两端延伸至配重层并与配重层固定连接的管状模具进一步强化了外覆层的结构稳定性，消减冲击载荷，保护法兰连接处；
多孔金属充填层在管道与法兰的制造阶段可随即填充完成，施工工艺简单，预制安装快捷，不需单独安装及施工作业；
管道外周涂覆防腐层，保护管道，减少腐蚀损坏；
多孔金属中与法兰相对应的位置处嵌设有止水帽，止水帽的外周、以及止水帽与波纹管的接触端涂覆有环氧树脂涂层，密封外覆层内部，防止管道泄漏；
多孔金属充填层削减了传统管道外覆层复杂结构的厚度，且具有更佳的保温性能和高强特性，这些附加特性均有利于管道与法兰的工作性能保障。
附图说明
图1是本发明实施例提供的管道抗撞外覆层纵向剖面示意图；
图2是本发明实施例提供的管道段外覆层横向剖面示意图；
图3是本发明实施例提供的波纹管及支撑机构组装的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种波纹管及支撑机构的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的图4A-A的剖视图；
图6是本发明实施例提供的另一种波纹管及支撑机构的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的图6A-A的剖视图；
图8是本发明实施例提供的多孔金属充填层的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的法兰盘、密封圈、螺栓销与螺母的爆炸结构示意图；
图10是本发明实施例提供的法兰盘的结构示意图；
图11是本发明实施例提供的图10B-B的剖视图；
图12是本发明实施例提供的止水帽的结构示意图；
图13是本发明实施例提供的图12C-C的剖视图。
图中：1、管道；2、防腐层；3、多孔金属；4、支撑环；5、连接杆；6、波纹管；7、配重层；8、法兰盘；9、环氧树脂涂层；10、止水帽；11、管状模具；12、密封圈；13、螺栓销；14、螺母；15、螺栓孔；16、密封圈槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系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装置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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提供的管道外覆层，如图1所示，管道外覆层包括用于覆盖在管道段的管道外覆层结构和用于覆盖法兰段的管道外覆层结构。管道外覆层包括环设于管道外周的波纹管6和覆盖于波纹管外周的配重层7，波纹管6与管道1之间填充有多孔金属3；法兰外覆层包括环设于法兰外周的管状模具11，法兰对接段不覆设多孔金属填充层与配重层7，管状模具11两端延伸至配重层7并与配重层7固定连接，牢固地卡掐在配重层7的外表面，长度略长于法兰连接段中部配重层7未覆设区域的长度，形成对法兰段抗撞外覆层的保护，多孔金属3通过管状模具11上预留的填充施工口，填充到管状模具11与法兰连接段密闭形成的不规则的内腔中，形成对整个法兰连接段的内部抗撞保护。
多孔金属3靠近法兰连接段的截止末端涂覆一层环氧树脂涂层9，形成第一层防水密封，在环氧树脂涂层9的外表面安设止水帽10用于对多孔金属充填层3的第二层防水密封和末端固定。波纹管6的截止末端与止水帽10接触连接，接触连接缝隙通过涂覆环氧树脂涂层9实现密封。
如图2、3所示，对于管道段外覆层结构，管道1外表面涂覆防腐层2，保护管道，减少腐蚀损坏。同时，在防腐层2上架设支撑机构，支撑机构包括支撑环4和多个连接杆5，支撑环4嵌套在防腐层2上，多个连接杆呈辐射状连接于支撑环4外周，波纹管6支撑于连接杆5上，支撑环4相隔10~20个波纹管6的环圈间隔设置，从而实现波纹管6的定位与固定。波纹管6的外表面安装混凝土模板后浇筑混凝土层，成型后形成配重层7，配重层的厚度为30~50mm，管道外覆层结构能够吸收冲击能量，从而保护管道，以期更长的服役时间。
如图4、5、6、7所示，波纹管6的单环截面呈现菱形或椭圆形的凹凸不平状，使得波纹管6下表面的多孔金属3和上表面的配重层7更好地附着在波纹管6上，使得管道段外覆层结构更加紧密稳定，改善传统管道外覆层结构的厚度过大的技术问题。
如图8所示，多孔金属3采用热挤压法进行填充，即将钛粉与碳酸盐或发泡剂混合，在热挤压条件下填充到波纹管6与防腐层2形成的空隙内，反应结束后钛粉发泡成泡沫型或蜂窝形，形成多孔金属充填层，厚度为50~100mm，所制多孔金属3具有较强的抗冲击吸能特性，抗撞效能优良，且具有良好保温性能、防腐蚀性；同时，多孔金属3在管道与法兰的制造阶段可随即充填完成，施工工艺简单，预制安装快捷，不需要单独的施工作业。
如图9、10、11所示，两侧管道1的法兰盘8是通过螺栓形式完成对口连接的，螺栓销13贯穿两侧法兰盘8的螺栓孔15通孔，拧紧两侧法兰盘8上的对应螺母从而实现法兰段的连接。法兰盘8的内侧管口边缘设置一圈略大于且凹陷的密封圈槽16，密封圈12嵌装在密封圈槽16内，用于法兰连接段管道1对接口的边缘密封。
如图12、13所示，止水帽10包括大、小直径环口两部分，大直径环口包裹住多孔金属充填层与内部环氧树脂涂层9，小直径环口嵌套在防腐层2的外表面。实际安装过程中，止水帽10预先嵌套在管道1外周，小直径环口末端与法兰盘8固定连接，然后进行多孔金属3的充填和配重层7的覆设。
基于上述描述，本发明相比于传统管道外覆设层还具有下述优良特性：吸收大负荷冲击但无需增加外覆层体积；外覆层结构更轻质且高强度；更好的保温性能防止输送原油冷凝；优良的耐腐蚀性能抵抗环境侵蚀；施工工艺简捷且预制安装快捷等等，这些特性都有利于管道及法兰的服役保障，提高管道及法兰的抗撞性能和功能特性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种管道抗撞外覆层，其特征在于，包括用于覆盖管道的管道外覆层和用于覆盖管道连接法兰的法兰外覆层；所述管道外覆层包括环设于管道外周的波纹管和覆盖于波纹管外周的配重层；所述法兰外覆层包括环设于法兰外周的管状模具，所述管状模具两端延伸至所述配重层并与所述配重层固定连接；所述管状模具与法兰之间、波纹管与管道之间均填充有多孔金属。
2.根据权利要求1所述的管道抗撞外覆层，其特征在于，还包括覆盖于所述管道外表面的防腐层。
3.根据权利要求1所述的管道抗撞外覆层，其特征在于，所述波纹管通过支撑机构支撑于管道外周。
4.根据权利要求3所述的管道抗撞外覆层，其特征在于，所述支撑机构包括支撑环和多个连接杆，所述支撑环套设于管道外周，多个连接杆呈辐射状连接于所述支撑环外周，所述波纹管支撑于连接杆上。
5.根据权利要求1所述的管道抗撞外覆层，其特征在于，所述波纹管的单环截面呈菱形或椭圆形。
6.根据权利要求1所述的管道抗撞外覆层，其特征在于，所述多孔金属中与法兰相对应的位置处嵌设有止水帽，所述止水帽与所述波纹管接触连接。
7.根据权利要求6所述的管道抗撞外覆层，其特征在于，所述止水帽的外周、以及止水帽与波纹管的接触端涂覆有用于密封的环氧树脂涂层。
8.根据权利要求1所述的管道抗撞外覆层，其特征在于，所述管道连接法兰内侧管口边缘设有密封圈。
9.根据权利要求1所述的管道抗撞外覆层，其特征在于，所述多孔金属采用泡沫型或蜂窝型的钛。
10.根据权利要求1所述的管道抗撞外覆层，其特征在于，所述管道外覆层中多孔金属的填充厚度为50~100mm。
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