CN219159836U - 一种耐冲蚀管道接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耐冲蚀管道接头，涉及管道元件技术领域；包括接头本体，所述接头本体设置有相互连通的流入通道和流出通道，沿流体流动方向，在所述流入通道的末端设置有盲段腔。本实用新型提供的耐冲蚀管道接头，沿流体流动方向在流体流入通道的末端设置盲段腔，使得流体进入腔体后，在盲段腔体内形成缓冲涡，能够避免固体颗粒直接撞击壁面，从而减轻对管接头的冲蚀，进而提高管接头的冲蚀寿命，因此，能够减少组件更换的频次，从而减小现场作业停工的次数、减少人力和物力的投入，进而提高作业效率，同时管接头寿命的提高，提高了管道接头的可靠性，降低了施工现场的安全隐患，以确保作业安全。

Description

一种耐冲蚀管道接头

技术领域

本实用新型涉及管道元件技术领域，具体涉及一种耐冲蚀管道接头。

背景技术

在石油、天然气和其它地下资源开采领域，为了促进石油、天然气和其它地下资源的开采，经常采用钻采系统来提取该资源，而钻采井可以经受在岩层中生成一个或多个人造裂缝的压裂过程。此类压裂过程通常包括将压裂流体注入井中，以增加井的压力并形成人造裂缝的工艺，所述压裂流体通常为包括砂和水的混合物。在压裂的过程中，需要由压裂管汇通过压裂管线(例如管道)向一个或多个井口提供压裂所需流体。

可知的是，油气田作业和液力压裂施工过程中，设备普遍存在冲刷腐蚀。冲刷腐蚀是机械冲蚀和电化学腐蚀交互作用的结果。而冲刷腐蚀是一个复杂的过程，影响因素众多，主要包括：材料（冶金）、环境和流体力学三个方面。其中，含砂的流体介质对管道的冲蚀是其主要的失效型式，特别在输送过程中流体转弯处，如三通、四通或异径管道等。冲蚀失效基本上是在常温条件下支撑剂颗粒切削、碰撞内壁造成的冲蚀磨损破坏作用。

经发明人研究发现，流体对于相贯线位置的冲蚀比直管段要严重的多，致使高低压管汇橇、压裂输送管汇中的转角三通、四通等装置的使用寿命急剧减少，通常在几百个小时内就出现严重的冲蚀，需要现场作业停工并投入大量的人力和物力进行组件更换，严重影响了作业效率，同时三通、四通等流体转向装置的冲蚀还会给施工现场带来严重的安全隐患。

实用新型内容

针对现有管接头冲蚀寿命短的技术问题；本实用新型提供了一种耐冲蚀管道接头，沿流体流动方向在流体流入通道的末端设置盲段腔，使得流体进入腔体后，在盲段腔体内形成缓冲涡，能够避免固体颗粒直接撞击壁面，从而减轻对管接头的冲蚀，进而提高管接头的冲蚀寿命。

本实用新型通过下述技术方案实现：

本实用新型提供了一种耐冲蚀管道接头，包括接头本体，所述接头本体设置有相互连通的流入通道和流出通道，沿流体流动方向，在所述流入通道的末端设置有盲段腔。

本实用新型沿流体流动方向在流体流入通道的末端设置盲段腔，流体从流入通道进入盲段腔后，部分流体和颗粒在流入通道内堆积滞留，动能转化为压力能，使盲段区域的压力较大、速度较低，而这部分流体在后续流体的推动下在盲段形成涡旋区域，当后续的物料再进入时，该涡旋区域会起到较强的缓冲作用，阻止颗粒对管壁的直接撞击，从而减轻接头所受到的冲蚀，进而提高管接头的冲蚀寿命。

因此，本实用新型能够减少组件更换的频次，从而减小现场作业停工的次数、减少人力和物力的投入，进而提高作业效率，同时管接头寿命的提高，提高了管道接头的可靠性，降低了施工现场的安全隐患，以确保作业安全。

在一可选的实施方式中，所述流入通道和所述流出通道的相贯处为圆角。

经发明人根据流体仿真和实际应用情况分析，在流体进口和出口的相贯线区域存在一低压高速区，该区域中的介质发生突变，使颗粒对壁面的冲击角度较大，导致该区域成为整个接头中受冲蚀破坏影响最严重的部位。也就是说，冲蚀位置一般集中在相贯线、出口管道靠进口侧以及管道突变位置，而本实用新型流入通道和流出通道的相贯处为圆角，也就是对相贯线做倒圆角处理，从而对相贯线位置的圆角过渡，以使流体转向过渡更加平滑，同时减少了该处位置的应力集中，同样起到了减缓冲蚀的有益作用。

在一可选的实施方式中，所述圆角的半径大于5mm，以确保相贯线倒圆角处理抗冲蚀的效果。

在一可选的实施方式中，所述流入通道的流入方向与所述流出通道的流出方向交点到所述盲段腔底部的距离，和所述流入通道内径的比值大于2。

经发明人研究发现，当流入通道的流入方向与流出通道的流出方向交点，到盲段腔底部的距离和所述流入通道内径的比值大于2时，盲段腔几乎不再受到冲蚀。

在一可选的实施方式中，所述流入通道和所述流出通道的侧壁均经喷丸处理。

经发明人对实际工况的分析和使用发现，在高速、高携砂量的条件下，硬度的提高有助于改善低硬度材料的抗冲蚀性能，本实用新型对流道孔内表面进行喷丸强化的工艺处理，使其表面硬度能够达到(210-235)HBW10/3000，增强了抗冲蚀的效果。

在一可选的实施方式中，所述流入通道的长度方向和所述流出通道的长度方向的夹角为直角或钝角，进而实现流体的直角或钝角转向（或分流）。

在一可选的实施方式中，所述流出通道的数量大于1，以实现多管道的连接。

在一可选的实施方式中，所述接头本体一体成型，以节省材料、减少机械加工的工作量、减少现场安装维护的工作量，有更好的经济性，并且能够确保接头本体有足够的抗压能力。

在一可选的实施方式中，所述接头本体一侧连接有第一盲板法兰，所述盲段腔为所述第一盲板法兰与所述流入通道的末端所围成的腔体。通过第一盲板法兰封堵流入通道的末端形成盲段腔，便于获得较长的盲段腔（大比值），以避免盲段腔受到冲蚀。

在一可选的实施方式中，还包括第二盲板法兰，所第二盲板法兰用于封堵待用的所述流出通道，以便于实现接头本体分流模式的切换。

在一可选的实施方式中，位于同一纬度的两所述流出通道的长度方向之间的夹角为钝角，以减小流体流出的冲击。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型提供的耐冲蚀管道接头，沿流体流动方向在流体流入通道的末端设置盲段腔，使得流体进入腔体后，在盲段腔体内形成缓冲涡，能够避免固体颗粒直接撞击壁面，从而减轻对管接头的冲蚀，进而提高管接头的冲蚀寿命，因此，能够减少组件更换的频次，从而减小现场作业停工的次数、减少人力和物力的投入，进而提高作业效率，同时管接头寿命的提高，提高了管道接头的可靠性，降低了施工现场的安全隐患，以确保作业安全。

2、本实用新型提供的耐冲蚀管道接头，通过设置盲段腔与本体实现一体成型的结构设计，节省了此处通道端部的盲板法兰、密封垫环和对应的紧固件，且减少了一处密封连接面，消除了潜在的密封泄漏点，进一步提高了安全性，同时节省了材料和安装、维护的工作量，降低了设备成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的某些实施例，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。

在附图中：

图1为本实用新型实施例直角弯头管道接头的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例直角弯头管道接头的剖视结构示意图；

图3为本实用新型实施例钝角弯头管道接头主体的立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例钝角弯头管道接头主体的剖视结构示意图；

图5为本实用新型实施例钝角弯头管道接头主体一个具体实施方式结构示意图；

图6为本实用新型实施例钝角弯头管道接头的一个具体实施方式结构示意图；

图7为本实用新型实施例直角五通管道接头的立体结构示意图；

图8为本实用新型实施例直角五通管道接头的主视结构示意图；

图9为图8的A-A面结构示意图；

图10为图9的B-B面结构示意图；

图11为本实用新型实施例钝角五通管道接头主体的立体结构示意图；

图12为本实用新型实施例钝角五通管道接头主体的主视结构示意图；

图13为图12的C-C面结构示意图；

图14为图13的D-D面结构示意图；

图15为本实用新型实施例钝角五通管道接头主体的一个具体实施方式结构示意图；

图16为本实用新型实施例钝角五通管道接头的一个具体实施方式结构示意图；

图17为本实用新型实施例钝角五通管道接头的另一个具体实施方式结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

10-接头本体，11-流入通道，11a-盲段腔，12-流出通道，20-第一盲板法兰，30-第二盲板法兰。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请实施例的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

结合图1，本实施例提供了一种耐冲蚀管道接头，包括接头本体10，所述接头本体10设置有相互连通的流入通道11和流出通道12，沿流体流动方向，在所述流入通道11的末端设置有盲段腔11a（图2）。

对于流体流入方向和流出方向的夹角，在本实施例中，所述流入通道11的长度方向和所述流出通道12的长度方向的夹角为直角（图2）或钝角（图3和图4），进而实现流体的直角或钝角转向（或分流）。

结合图4，所述流入通道11的长度方向和所述流出通道12的长度方向的夹角为100°～150°，以减小流体流出的冲击。

本实施例沿流体流动方向在流体流入通道11的末端设置盲段腔11a，流体从流入通道11进入盲段腔11a后，部分流体和颗粒在盲段腔11a内堆积滞留，动能转化为压力能，使盲段区域的压力较大、速度较低，而这部分流体在后续流体的推动下在盲段形成涡旋区域，当后续的物料再进入时，该涡旋区域会起到较强的缓冲作用，阻止颗粒对管壁的直接撞击，从而减轻接头所受到的冲蚀，进而提高管接头的冲蚀寿命。

因此，本实用新型能够减少组件更换的频次，从而减小现场作业停工的次数、减少人力和物力的投入，进而提高作业效率，同时管接头寿命的提高，提高了管道接头的可靠性，降低了施工现场的安全隐患，以确保作业安全。

实施例2

结合图2，本实施例提供了一种耐冲蚀管道接头，基于实施例1所记载的结构和原理，所述流入通道11和所述流出通道12的相贯处为圆角。

经发明人根据流体仿真和实际应用情况分析，在流体进口和出口的相贯线区域存在一低压高速区，该区域中的介质发生突变，使颗粒对壁面的冲击角度较大，导致该区域成为整个接头中受冲蚀破坏影响最严重的部位。也就是说，冲蚀位置一般集中在相贯线、出口管道靠进口侧以及管道突变位置，而本实施例流入通道11和流出通道12的相贯处为圆角，也就是对相贯线做倒圆角处理，从而对相贯线位置的圆角过渡，以使流体转向过渡更加平滑，同时减少了该处位置的应力集中，同样起到了减缓冲蚀的有益作用。

具体来说，所述圆角的半径大于5mm，以确保相贯线倒圆角处理抗冲蚀的效果。

可以理解的是，圆角的半径越大越好，但相应的接头本体10的体积随之增大、加工难度和工作量随之增大，在本实施例中，所述圆角的半径为5～30mm，以在确保相贯线倒圆角处理抗冲蚀的效果的同时兼顾经济性。

实施例3

结合图2和图9，本实施例提供了一种耐冲蚀管道接头，基于实施例1或2所记载的结构和原理，所述流入通道11的流入方向与所述流出通道12的流出方向交点到所述盲段腔11a底部的距离（L），和所述流入通道11内径（D）的比值大于2。

经发明人研究发现，当流入通道11的流入方向与流出通道12的流出方向交点，到盲段腔11a底部的距离和述流入通道11内径的比值大于2时，盲段腔11a几乎不再受到冲蚀。

应当理解的是，比值可以是大于2的任何值，在本实施例中，所述比值为2～4，以在确保盲段腔11a不受冲蚀的同时兼顾经济性。

实施例4

本实施例提供了一种耐冲蚀管道接头，基于实施例1～3中任意一个实施例所记载的结构和原理，所述流入通道11和所述流出通道12的侧壁均经喷丸处理。

经发明人对实际工况的分析和使用发现，在高速、高携砂量的条件下，硬度的提高有助于改善低硬度材料的抗冲蚀性能，本实用新型对流道孔内表面进行喷丸强化的工艺处理，使其表面硬度能够达到(210-235)HBW10/3000，增强了抗冲蚀的效果。

实施例5

本实施例提供了一种耐冲蚀管道接头，基于实施例4所记载的结构和原理，所述流出通道12的数量大于1，以实现多管道的连接。

具体的，流出通道12的数量可以是2个、3个、4个、5个、6个等，相应的接头本体10为多面体。

结合图13和图14，位于同一纬度的两所述流出通道12的长度方向之间的夹角为钝角，以减小流体流出的冲击。

优选的，位于同一纬度的两所述流出通道12的长度方向之间的夹角为95～150°。

对于接头本体10的加工，可以理解的是，所述接头本体10可以一体成型（图5、图9和图16），以节省材料、减少机械加工的工作量、减少现场安装维护的工作量，有更好的经济性，并且能够确保接头本体10有足够的承压能力。

当然，也可以在接头本体10上加工贯通的通孔，在再所述接头本体10一侧连接有第一盲板法兰20，所述盲段腔11a为所述第一盲板法兰20与所述流入通道11的末端所围成的腔体。通过第一盲板法兰20封堵流入通道11的末端形成盲段腔11a，便于获得较长的盲段腔11a（大比值），以避免盲段腔11a受冲蚀。

其中，对于钝角的转接头，其结构如图3、图4和图6所示；对于钝角的多通道转接头，其结构图11-图15所示。

结合图17，相应的，还包括第二盲板法兰30，所第二盲板法兰30用于封堵待用的所述流出通道12，以便于实现接头本体10分流模式的切换。对于图7-9所示的管道接头，通过第二盲板法兰30的配合，可以实现一进一出到一进四出的切换；对于图11-图15所示管道接头，同样可以通过第二盲板法兰30的配合，可以实现一进一出到一进四出的切换。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐冲蚀管道接头，包括接头本体（10），所述接头本体（10）设置有相互连通的流入通道（11）和流出通道（12），其特征在于，沿流体流动方向，在所述流入通道（11）的末端设置有盲段腔（11a）。

2.根据权利要求1所述的耐冲蚀管道接头，其特征在于，所述流入通道（11）和所述流出通道（12）的相贯处为圆角。

3.根据权利要求1所述的耐冲蚀管道接头，其特征在于，所述流入通道（11）的流入方向与所述流出通道（12）的流出方向交点到所述盲段腔（11a）底部的距离，和所述流入通道（11）内径的比值大于2。

4.根据权利要求1所述的耐冲蚀管道接头，其特征在于，所述流入通道（11）和所述流出通道（12）的侧壁均经喷丸处理。

5.根据权利要求1所述的耐冲蚀管道接头，其特征在于，所述流入通道（11）的长度方向和所述流出通道（12）的长度方向的夹角为直角或钝角。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的耐冲蚀管道接头，其特征在于，所述流出通道（12）的数量大于1。

7.根据权利要求6所述的耐冲蚀管道接头，其特征在于，所述接头本体（10）一体成型。

8.根据权利要求7所述的耐冲蚀管道接头，其特征在于，所述接头本体（10）一侧连接有第一盲板法兰（20），所述盲段腔（11a）为所述第一盲板法兰（20）与所述流入通道（11）的末端所围成的腔体。

9.根据权利要求8所述的耐冲蚀管道接头，其特征在于，还包括第二盲板法兰（30），所第二盲板法兰（30）用于封堵待用的所述流出通道（12）。

10.根据权利要求6所述的耐冲蚀管道接头，其特征在于，位于同一纬度的两所述流出通道（12）的长度方向之间的夹角为钝角。

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