CN116717634B - 一种管段间柔性连接的海面漂浮油管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管段间柔性连接的海面漂浮油管，包括多个漂浮软管节和一个中段变径管，多个漂浮软管节和一个中段变径管依次通过柔性接头串接而成，所述柔性接头用以使相邻漂浮软管节之间的连接端以及漂浮软管节和中段变径管之间的连接端，在海浪的作用下能相对转向或转动，所述中段变径管位于油管中段的最大扰动处。本发明海面漂浮油管中的管段间采用了柔性连接，在海浪的冲击下，各个管段之间能相对转向或转动，尤其是柔性连接与漂浮软管节的外径渐变设计相结合，不仅减少和降低了漂浮软管的扰动，而且彻底解决了漂浮软管出现应力集中的问题，从而延缓了微动疲劳及断裂失效等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种输油管路，具体是涉及一种海面漂浮油管。
背景技术
据不完全统计，海洋中已探明有1350亿吨石油，140万亿立方天然气。我国也拥有丰富的海洋资源。探明的石油估计为240亿吨左右，天然气资源量估计为14万亿立方。随着我国海洋油气勘探及开采进一步加大，未来会有更多的石油和天然气来自海上石油终端。海上石油终端（offshore terminal），指油轮系泊、停泊（DP定位作业）、货物转运的停靠处。包括常见的海上石油终端分为固定终端、单点系泊系统、多浮筒系泊系统、转塔系泊系统4种。穿梭油轮是专门为海上终端到沿岸炼厂往返而设计的专用油轮，但是因为其装货及动力系统复杂，造价是传统油轮数倍，且对操作人员资质要求高。因此，利用现有油轮承运海上终端石油产品依然是国内大部分液货运输企业的优先选择。
海上油轮的液货装卸作业离开漂浮输油软管，常年漂浮于海面上，极易受到风、浪、流等环境载荷的作用下，会出现应力集中、微动疲劳及断裂失效等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种管段间柔性连接的海面漂浮油管，以解决海面漂浮油管应力集中的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种管段间柔性连接的海面漂浮油管，包括多个漂浮软管节和一个中段变径管，多个漂浮软管节和一个中段变径管依次通过柔性接头串接而成，所述柔性接头用以使相邻漂浮软管节之间的连接端以及漂浮软管节和中段变径管之间的连接端，在海浪的作用下能相对转向或转动，所述中段变径管位于油管中段的最大扰动处。
进一步地，所述柔性接头，包括活接管、左连接座、左连接盖、左密封球碗、左密封圈、左紧固螺栓、右连接座、右连接盖、右密封球碗、右密封圈和右紧固螺栓，所述左连接座中设有左连接槽，左连接槽的槽底处设有左球形通孔，所述左连接座上的左连接槽的槽口处设有左法兰；所述右连接座中设有右连接槽，右连接槽的槽底处设有右球形通孔，所述右连接座上的右连接槽的槽口处设有右法兰，所述左密封球碗镶嵌在左连接盖上且位于左连接座的左连接槽中，左连接盖通过左紧固螺栓与左法兰连接，所述右密封球碗镶嵌在右连接盖上且位于右连接座的右连接槽中，右连接盖通过右紧固螺栓与右法兰连接；所述活接管上的左端活接球头的一部分位于左球形通孔中且与左球形通孔的球形内壁面的曲率相同，左端活接球头的另一部分位于左密封球碗内且与左密封球碗的内壁面曲率相同，所述活接管上的右端活接球头的一部分位于右球形通孔中且与右球形通孔的球形内壁面的曲率相同，右端活接球头的另一部分位于右密封球碗内且与右密封球碗的内壁面曲率相同；所述左密封圈位于左连接盖与左连接座之间，所述右密封圈位于右连接盖与右连接座之间。
进一步地，所述左连接座和右连接座预埋在漂浮软管节或中段变径管的端部。
进一步地，所述左连接座一端焊接有多个沿左连接座周边分布的左钢筋，所述左钢筋预埋在漂浮软管节或中段变径管中；所述右连接座一端焊接有多个沿右连接座周边分布的右钢筋，所述右钢筋预埋在漂浮软管节或中段变径管中。
进一步地，所述左球形通孔与左端活接球头之间设有第二左密封圈；所述右球形通孔与右端活接球头之间设有第二右密封圈。
进一步地，所述左密封圈、第二左密封圈、右密封圈、第二右密封圈均采用的是泛塞封。
进一步地，所述漂浮软管节，包括主管本体、浮体和耐腐蚀层，所述的浮体包裹在主管本体的圆周面上，所述的耐腐蚀层包裹在浮体的表面，所述浮体的直径，从主管本体的进油端到出油端由大逐渐变小。海浪冲击漂浮软管节时，一部分海水会沿着漂浮软管节的管外面轴向流动，以分散海浪冲击力。
进一步地，所述中段变径管，包括变径管本体、等径浮体和耐腐蚀橡胶层，所述的等径浮体包裹在变径管本体的圆周面上，所述的耐腐蚀橡胶层包裹在等径浮体的表面，从变径管本体的进油端到出油端，所述变径管本体的内径由大变小，所述等径浮体是指浮体上各段的外径大小相同。
进一步地，所述漂浮软管节的浮体、中段变径管的等径浮体，均采用的是闭孔PE泡沫。
进一步地，所述的耐腐蚀层和所述的耐腐蚀橡胶层，其材质均采用的是氯丁橡胶。
本发明的有益效果在于：
本发明海面漂浮油管中的管段间采用了柔性连接，在海浪的冲击下，各个管段之间能相对转向或转动，从而解决了海面漂浮油管应力集中的问题，尤其是柔性连接与漂浮软管节的外径渐变设计相结合，当海浪冲击基于仿生学而设计的变径漂浮软管节时，一部分海水会沿着漂浮软管节的管外面轴向流动，大大缓冲和分散了海浪的冲击力，减少和降低了漂浮软管的扰动，彻底解决了漂浮软管出现应力集中的问题，并且还延缓了微动疲劳及断裂失效等问题。
本发明在漂浮软管中段的最大扰动处串接中段变径管，油液在漂浮软管中流动，流经中段变径管的过程中，油液被增压并从中段变径管的出口加速流出，以提高抵抗海浪扰流的能力；
本发明中的耐腐蚀层、耐腐蚀橡胶层的材质均采用的是氯丁橡胶。海水中含有无机盐、微生物等，并且海上紫外线极强，所以在如此复杂的环境中需要良好的耐海水和耐候性，一般采用氯丁橡胶，氯丁橡胶的氯原子直接与双键连接，两者发生共轭作用，使得双键和氯活性都下降，反应性降低，耐老化性更好。
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为本发明的结构示意图；
图2为图1所示A处的放大纵剖图；
图3为图2所示柔性接头的结构示意图；
图4为图3所示活接管的结构示意图；
图5为图1所示漂浮软管节的结构示意图；
图6为图1所示中段变径管的结构示意图。
图中：1、漂浮软管节；2、中段变径管；3、柔性接头；4、活接管；5、左连接座；6、左连接盖；7、左密封球碗；8、左密封圈；9、左紧固螺栓；10、右连接座；11、右连接盖；12、右密封球碗；13、右密封圈；14、右紧固螺栓；15、左连接槽；16、左球形通孔；17、左法兰；18、右连接槽；19、右球形通孔；20、右法兰；21、左端活接球头；22、右端活接球头；23、左钢筋；24、右钢筋；25、第二左密封圈；26、第二右密封圈；27、主管本体；28、浮体；29、耐腐蚀层；30、变径管本体；31、等径浮体；32、耐腐蚀橡胶层。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上表面”、“下表面”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“正转”、“反转”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
如图1所示，一种管段间柔性连接的海面漂浮油管，包括多个漂浮软管节1和一个中段变径管2，多个漂浮软管节1和一个中段变径管2依次通过柔性接头3串接而成，所述柔性接头3用以使相邻漂浮软管节之间的连接端以及漂浮软管节1和中段变径管2之间的连接端，在海浪的作用下能相对转向或转动，所述中段变径管2位于油管中段的最大扰动处。
如图2、3、4所示，所述柔性接头3，包括活接管4、左连接座5、左连接盖6、左密封球碗7、左密封圈8、左紧固螺栓9、右连接座10、右连接盖11、右密封球碗12、右密封圈13和右紧固螺栓14，所述左连接座5中设有左连接槽15，左连接槽15的槽底处设有左球形通孔16，所述左连接座5上的左连接槽的槽口处设有左法兰17；所述右连接座10中设有右连接槽18，右连接槽18的槽底处设有右球形通孔19，所述右连接座10上的右连接槽的槽口处设有右法兰20，所述左密封球碗7镶嵌在左连接盖11上且位于左连接座5的左连接槽15中，左连接盖6通过左紧固螺栓9与左法兰17连接，所述右密封球碗12镶嵌在右连接盖11上且位于右连接座10的右连接槽18中，右连接盖11通过右紧固螺栓14与右法兰20连接；所述活接管4上的左端活接球头21的一部分位于左球形通孔16中且与左球形通孔16的球形内壁面的曲率相同，左端活接球头21的另一部分位于左密封球碗7内且与左密封球碗7的内壁面曲率相同，所述活接管4上的右端活接球头22的一部分位于右球形通孔19中且与右球形通孔19的球形内壁面的曲率相同，右端活接球头22的另一部分位于右密封球碗12内且与右密封球碗12的内壁面曲率相同；所述左密封圈8位于左连接盖6与左连接座5之间，所述右密封圈13位于右连接盖11与右连接座10之间。
在左连接座5和右连接座10预埋在漂浮软管节1和中段变径管2的端部。
左连接座5一端焊接有多个沿左连接座周边分布的左钢筋23，所述左钢筋23预埋在漂浮软管节1或中段变径管2中；右连接座10一端焊接有多个沿右连接座10周边分布的右钢筋24，所述右钢筋24预埋在漂浮软管节1或中段变径管2中。
左球形通孔16与左端活接球头21之间设有第二左密封圈25；所述右球形通孔19与右端活接球头22之间设有第二右密封圈26。
所述左密封圈8、第二左密封圈25、右密封圈13、第二右密封圈26均采用的是泛塞封。
如图5所示，所述漂浮软管节1，包括主管本体27、浮体28和耐腐蚀层29，所述的浮体28包裹在主管本体27的圆周面上，所述的耐腐蚀层29包裹在浮体28的表面，所述浮体28的直径，从主管本体27的进油端到出油端由大逐渐变小。海浪冲击漂浮软管节时，一部分海水会沿着漂浮软管节的管外面轴向流动，以分散海浪冲击力。耐腐蚀层29采用的是氯丁橡胶，采用氯丁橡胶，氯丁橡胶的氯原子直接与双键连接，两者发生共轭作用，使得双键和氯活性都下降，反应性降低，耐老化性更好。
如图6所示，所述中段变径管2，包括变径管本体30、等径浮体31和耐腐蚀橡胶层32，所述的等径浮体31包裹在变径管本体30的圆周面上，所述的耐腐蚀橡胶层32包裹在等径浮体31的表面，从变径管本体30的进油端到出油端，所述变径管本体30的内径由大变小，所述等径浮体31是指浮体上各段的外径大小相同；在漂浮软管中段的最大扰动处串接中段变径管2，油液在漂浮软管中流动，流经中段变径管2的过程中，油液被增压并从中段变径管2的出口加速流出，以提高抵抗海浪扰流的能力。耐腐蚀橡胶层32的材质采用的是氯丁橡胶。
漂浮软管节的浮体28、中段变径管的等径浮体31，均采用的是闭孔PE泡沫；所述闭孔PE泡沫的拉伸强度为450KPa，撕裂强度为20N/cm，压缩强度为40KPa，吸水性为0.002G/cm2。采用上述的闭孔PE泡沫能保证和橡胶同等的硫化条件下变形较小。
此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种管段间柔性连接的海面漂浮油管，其特征在于：包括多个漂浮软管节和一个中段变径管，多个漂浮软管节和一个中段变径管依次通过柔性接头串接而成，所述柔性接头用以使相邻漂浮软管节之间的连接端以及漂浮软管节和中段变径管之间的连接端，在海浪的作用下能相对转向或转动，所述中段变径管位于油管中段的最大扰动处；所述柔性接头，包括活接管、左连接座、左连接盖、左密封球碗、左密封圈、左紧固螺栓、右连接座、右连接盖、右密封球碗、右密封圈和右紧固螺栓，所述左连接座中设有左连接槽，左连接槽的槽底处设有左球形通孔，所述左连接座上的左连接槽的槽口处设有左法兰；所述右连接座中设有右连接槽，右连接槽的槽底处设有右球形通孔，所述右连接座上的右连接槽的槽口处设有右法兰，所述左密封球碗镶嵌在左连接盖上且位于左连接座的左连接槽中，左连接盖通过左紧固螺栓与左法兰连接，所述右密封球碗镶嵌在右连接盖上且位于右连接座的右连接槽中，右连接盖通过右紧固螺栓与右法兰连接；所述活接管上的左端活接球头的一部分位于左球形通孔中且与左球形通孔的球形内壁面的曲率相同，左端活接球头的另一部分位于左密封球碗内且与左密封球碗的内壁面曲率相同，所述活接管上的右端活接球头的一部分位于右球形通孔中且与右球形通孔的球形内壁面的曲率相同，右端活接球头的另一部分位于右密封球碗内且与右密封球碗的内壁面曲率相同；所述左密封圈位于左连接盖与左连接座之间，所述右密封圈位于右连接盖与右连接座之间。
2.根据权利要求1所述的管段间柔性连接的海面漂浮油管，其特征在于：所述左连接座和右连接座预埋在漂浮软管节或中段变径管的端部。
3.根据权利要求2所述的管段间柔性连接的海面漂浮油管，其特征在于：所述左连接座一端焊接有多个沿左连接座周边分布的左钢筋，所述左钢筋预埋在漂浮软管节或中段变径管中；所述右连接座一端焊接有多个沿右连接座周边分布的右钢筋，所述右钢筋预埋在漂浮软管节或中段变径管中。
4.根据权利要求3所述的管段间柔性连接的海面漂浮油管，其特征在于：所述左球形通孔与左端活接球头之间设有第二左密封圈；所述右球形通孔与右端活接球头之间设有第二右密封圈。
5.根据权利要求4所述的管段间柔性连接的海面漂浮油管，其特征在于：所述左密封圈、第二左密封圈、右密封圈、第二右密封圈均采用的是泛塞封。
6.根据权利要求5所述的管段间柔性连接的海面漂浮油管，其特征在于：所述漂浮软管节，包括主管本体、浮体和耐腐蚀层，所述的浮体包裹在主管本体的圆周面上，所述的耐腐蚀层包裹在浮体的表面，所述浮体的直径，从主管本体的进油端到出油端由大逐渐变小。
7.根据权利要求6所述的管段间柔性连接的海面漂浮油管，其特征在于：所述中段变径管，包括变径管本体、等径浮体和耐腐蚀橡胶层，所述的等径浮体包裹在变径管本体的圆周面上，所述的耐腐蚀橡胶层包裹在等径浮体的表面，从变径管本体的进油端到出油端，所述变径管本体的内径由大变小，所述等径浮体是指浮体上各段的外径大小相同。
8.根据权利要求7所述的管段间柔性连接的海面漂浮油管，其特征在于：所述漂浮软管节的浮体、中段变径管的等径浮体，均采用的是闭孔PE泡沫。
9.根据权利要求8所述的管段间柔性连接的海面漂浮油管，其特征在于：所述的耐腐蚀层和所述的耐腐蚀橡胶层，其材质均采用的是氯丁橡胶。
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