CN106864684B - 一种控制海洋立管弯曲载荷分布的应力接头装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种控制海洋立管弯曲载荷分布的应力接头装置，包括贴合在立管外壁的加强件和一对用于固定加强件的收紧箍，且所述加强件沿着立管周向间隔布置，每个加强件包括与立管外壁贴合的衬板、与衬板垂直连接的立板，所述衬板的两端设置有凸起，且凸起与立板的两端构成两个卡槽，每个收紧箍包括两个半圆环和用于连接两个半圆环的连接件，每个所述半圆环的内表面对应设置有与卡槽配合的凹槽，且凹槽的数量与加强件的数量相等。本发明的应力接头可使集中在立管接头处的弯曲应力载荷分布在一段可控的长度范围内，以控制弯曲应力在可接受的范围内。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制海洋立管弯曲载荷分布的应力接头装置，用于增强海洋平台立管的抗弯曲能力，保证立管的结构强度。
背景技术
在海上平台的海上钻井和生产作业期间，由于立管的功能载荷、环境载荷和偶然载荷产生的弯曲应力，容易使海洋立管产生强度过载、疲劳及断裂。
由于这些原因产生的立管应力问题，目前通过在井口连接处、海洋平台的下部安装应力节解决。所述应力节通常是一截厚度随长度逐渐变化的立管，其作用为控制立管连接处的应力在可接受范围内。
在现有应用中，锥形应力节作为一截独立的、带有锥形截面的立管接头，其设计长度受到加工制造等方面因素的限制，其合理长度在60英尺左右，而根据钻井需要，当有必要增大船体位移时，需要增加锥形应力节的长度。在实际使用中，所述锥形应力节和第一个标准立管接头之间的结合面是最危险的区域。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种控制海洋立管弯曲载荷分布的应力接头装置，是一种可用于不同直径海洋立管的应力接头。
本发明的目的是这样实现的：包括贴合在立管外壁的加强件和一对用于固定加强件的收紧箍，且所述加强件沿着立管周向间隔布置，每个加强件包括与立管外壁贴合的衬板、与衬板垂直连接的立板，所述衬板的两端设置有凸起，且凸起与立板的两端构成两个卡槽，每个收紧箍包括两个半圆环和用于连接两个半圆环的连接件，每个所述半圆环的内表面对应设置有与卡槽配合的凹槽，且凹槽的数量与加强件的数量相等。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述衬板是由钢质或塑料或玻璃钢制成的长条形板材。
2.所述立板是由钢质或塑料或玻璃钢制成曲边梯形板材。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的应力接头可使集中在立管接头处的弯曲应力载荷分布在一段可控的长度范围内，以控制弯曲应力在可接受的范围内。
1.本发明能够增强立管的抗弯曲能力，保证立管的结构强度。
2.相对于简单增厚立管壁以增强立管强度的方法，本发明在保证结构强度的同时减小了重量和体积。
3.本发明结构简单，易于制造和加工，易于安装。
4.本发明使用机械连接，方便拆装与更换。
附图说明
图1是本发明的立管应力接头装置总体图；
图2是本发明的立管应力接头装置正视图；
图3是本发明的加强件轴测图；
图4是本发明的收紧箍轴测图；
图5是本发明的收紧箍的限位孔的示意图；
图中：1.收紧箍，2.加强件，3.立管，4.立板，5.衬板，6.卡槽，7.半圆形环，8.螺栓螺母结构，9.凹槽，10.限位孔。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
结合图1至图5，本发明包括收紧箍1、加强件2，收紧箍1和加强件2通过凹槽9和卡槽6咬合固定，作用在立管/管道/杆件连接处。也即本发明包括一组紧贴立管壁并在立管的轴线周围间隔开的加强件和一对用于固定加强件的收紧箍。
加强件包括立板4、衬板5、卡槽6，立板和衬板垂直连接，所述衬板沿平行于立管方向平铺在立管壁上，所述立板垂直于所述衬板并固定在衬板上。加强件用于承受部分弯曲载荷并将弯曲载荷分散在一段可控的长度范围内。所述衬板包括与立管壁贴合的主体，并包括主体上下两端用于与收紧箍结合的凹槽。立板4采用钢板切削而成。衬板5采用铸钢。立板4和衬板5通过焊接结合。
收紧箍1包括两个半圆形环7、螺栓螺母结构8、凹槽9，半圆形环由螺钉螺母或其他固紧结构连接，以将所述加强件紧箍在立管壁上，所述半圆形环采用钢结构。凹槽与对应的卡槽配合，用于约束加强件的位移，且凹槽的数量与加强件的数量相等。一对内侧开有凹槽的半圆形环7以螺栓螺母结构8结合在一起。螺栓穿过半圆形凹槽的限位孔，与螺母连接。
更为具体的说：本发明的衬板由一块钢制或其它弹性材料(如塑料、玻璃钢等)构成的长条形板材构成，两端具有与所述收紧箍宽度相同的卡槽，以与所述收紧箍上的所述凹槽契合；所述的立板由一块钢制或其它弹性材料(如塑料、玻璃钢等)构成的曲边梯形板材构成，立管弯曲时起到承载弯矩的作用。
本发明的一种海洋立管应力接头装置的两种不同安装过程：
(1)预安装
在实际的海洋平台立管安装过程中，单独一段立管在海洋平台上进行连接并伸入水下，以继续安装下一段立管。安装应力接头时，首先，当两段立管在海洋平台上连接后，如图1所示在接头周围摆放加强件2，在加强件两端加装收紧箍1，并将收紧螺栓8旋紧。
(2)改装
附加安装在已在位的立管/管道/杆件的接头位置，以增加接头段的抗弯强度。
综上，本发明能够增强立管的抗弯曲能力，保证立管的结构强度。相对于简单增厚立管壁以增强立管强度的方法，本发明可取代传统锻件应力接头，成本大大降低(相比传统锻件应力接头，只需10％的造价)，并在保证结构强度的同时减小了重量和体积；结构简单，易于制造和加工，易于安装；使用机械连接，方便拆装与更换和附加安装。主要用于分散立管/管道/杆件的弯曲载荷，保障其强度。
Claims (3)
1.一种控制海洋立管弯曲载荷分布的应力接头装置，其特征在于：包括贴合在立管外壁的加强件和一对用于固定加强件的收紧箍，且所述加强件沿着立管周向间隔布置，每个加强件包括与立管外壁贴合的衬板、与衬板垂直连接的立板，所述衬板的两端设置有凸起，且凸起与立板的两端构成两个卡槽，每个收紧箍包括两个半圆环和用于连接两个半圆环的连接件，每个所述半圆环的内表面对应设置有与卡槽配合的凹槽，且凹槽的数量与加强件的数量相等。
2.根据权利要求1所述的一种控制海洋立管弯曲载荷分布的应力接头装置，其特征在于：所述衬板是由钢质或塑料或玻璃钢制成的长条形板材。
3.根据权利要求1或2所述的一种控制海洋立管弯曲载荷分布的应力接头装置，其特征在于：所述立板是由钢质或塑料或玻璃钢制成曲边梯形板材。
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