在金屬管彎曲加強件中安裝耐磨聚合物套筒的方法與流程

本發明是用于在管彎曲加強件(立管)中安裝耐磨聚合物套筒的方法。

背景技術：

通常，為了將管(立管)連接至石油平臺，使用彎曲加強件來減少對管的損壞并減少可能失效的幾率。由于所使用的管是柔性的并且當它們直接連接至石油平臺時，它們在連接點處引起拉力集中，因此必須這么做。

因此，彎曲加強件是這樣一種裝置，該裝置用在柔性立管(管和臍帶)中以使在與石油平臺的連接處急劇的剛性過渡區域平滑，其中，更具剛性的彎曲加強件在立管的上端處組裝在立管周圍。

在立管安裝期間，加強件通過稱之為喇叭口的元件附接至石油平臺。立管接著從加強件內部滑動至附接至立管的上端的連接件，直到它到達它附接至石油平臺的點。該配置使加強件在立管靠近石油平臺時用作立管的支撐件，從而大體上限制它的運動并且因此減少在它連接至平臺的點處的作用力。

要注意的是一旦立管行進通過加強件的內部，不一定附接至該元件，立管由于石油平臺的運動而伸展且縮回，因此在立管的外表面和加強件的內表面之間產生摩擦。

在第一種加強件模型中，仍然處于操作中，內表面與鋼接觸，這引起在立管的外殼上的磨損加快，并且在具有在這種類型的結構中并不常見的腐蝕點時這就更加關鍵了。除了損壞外殼之外，這還使得海水進入，持久的摩擦可能引起立管的牽引裝甲損壞，這在晚期能夠導致其破裂。

為了減少所描述的磨損，一些加強件模型由聚合物材料制成并且它們的內表面由聚合物層覆蓋。在這兩種情況下，聚合物材料的使用的主要作用是減少金屬加強件和立管之間的摩擦。該解決方案的示例在正如將在下面所示的各種文獻中描述。

文獻au2005259096b2示出了用于柔性海水管的加強件，其中所述加強件適配成用于限制管的彎曲運動。該加強件還包括嵌入在所述加強件的寬度中的可變形的剛性桿，以便有助于使用傳感器測量管和加強件的變形。

文獻au2005259096b2還表明加強件由例如聚氨酯的材料制成，該材料比柔性管更具剛性以減少所述管的彎曲。

文獻gb2492109a示出了可能在立管中的加強件，所述加強件包括兩個相同且相對的零件。這些零件的每一個可包括錐形的橫截面，其中，所述零件通過配合在凹槽中的條帶結合，使得加強件的兩個半部優選地由聚氨酯制成。

文獻us6220303b1示出了限制柔性管、特別是連接至石油平臺的立管的彎曲角度的加強件裝置。特別地，加強件具有比立管的直徑大的內徑，以使加強件能夠沿著立管滑動。

另外，文獻us6220303b1提供了支撐元件的用途，該支撐元件在立管周圍定位，其直徑等于立管的直徑，以便施加壓力并將其自身固定至立管。同樣地，加強件的內徑略微大于支撐元件的直徑，以使在不存在彎曲時，加強件可沿著支撐元件滑動。所描述的三個主部件(加強件、支撐元件和立管)在一端處接合在一起以便使它們保持在期望的位置。支撐元件還可由不同的塑料材料、例如聚氨酯、彈性塑料或者熱塑性塑料制成。

同時，文獻us7069958b2示出了在柔性管的一部分上延伸的加強件，其中，適配器附接至加強件并且在保持其間隔的同時在柔性管的其它部分上延伸，從而形成環形冠。

另外，在文獻us7069958b2中所示的裝置是定位在適配器和柔性管之間的柱狀插入件，使得柱狀插入件與管的外壁和適配器的內壁接觸，其中，插入件由聚氨酯制成。為了在其位置處附接插入件，凸緣在適配器的端部上延伸且通過擰入在適配器的端部上的部件來緊固。

然而，即使從現有技術的加強件得到技術訣竅，但是由于新的加強件的尺寸可能與目前使用的那些加強件不同，因此它們都將需要采用更先進的選擇代替立管/加強件組的至少一個部件。這將導致石油工業成本很高。

因此，顯然現有技術缺少允許更新加強件的方法，該方法允許重新加工金屬加強件，使得管(立管)內部損傷更少。

技術實現要素：

本發明的主要目的是在沒有襯里(缸體或者管的內襯)、即具有金屬內壁的情況下改進用于管彎曲加強件(立管)的方法，這將減少來自管(立管)與加強件接觸的磨損。

因此，為了滿足該目的，本發明提供了一種在具有金屬內壁的管彎曲加強件中安裝耐磨聚合物套筒的方法，該方法的步驟如下：計算加強件的能夠去除的內壁厚度值；去除所計算的內壁厚度；以及在加強件的內壁中施加聚合物材料套筒，其中，聚合物材料套筒覆蓋所去除內壁厚度。

附圖說明

以下所給出的詳細描述用于附圖和各自的附圖標記，從而表示本發明形式。

圖1示出了在現有技術中所使用的沒有內襯的常見加強件的金屬零件；以及

圖2示出了在經過本發明的耐磨聚合物套筒的安裝方法之后的圖1加強件。

具體實施方式

首先，請注意以下描述將從本發明的優選實施例開始。然而，正如對于本領域技術人員將很明顯的是，本發明不受限于這些具體的實施例。

另外，請注意本申請將使用術語“管”以及術語“立管”來指代柔性管線部件。這些術語通常被任何本領域的技術人員所使用，事實上，它們的使用不可能造成混亂。

正如以上所討論的，使用具有沒有襯里的加強件的管(立管)在現有技術中已經很好的證實。然而，由于在這些部件之間的摩擦，因此必須經常檢查管以評估外層的磨損量，因為通常管在與加強件金屬接觸的區域遭受過早的磨損。

當磨損變得嚴重時，即管的結構完整性存在風險時，必須實施被稱為再終止的工藝，其基本上包括切掉柔性管線(立管)的端部的一部分并安裝新的連接件。然而，在沒有足夠的長度用于該工藝時，必須獲得新的結構且必須更換損壞的立管。

這兩種解決方案很昂貴并且沒有解決管磨損的問題，它們只更新了元件的短暫的使用壽命。

另一選擇能夠是采用新的模型、例如具有聚合物襯里的加強件代替不具有襯里的加強件。然而，除了立管安裝在其上的平臺的負載限制之外，由于所使用的立管和新的加強件之間的大的尺寸差異，該解決方案不是一直可行。另外，更換正在討論的加強件將非常昂貴。

因此，本發明解決了現有技術存在的問題，以便允許改進金屬加強件，從而允許將具有聚合物材料的套筒安裝在內部。因為聚合物材料套筒將與立管接觸且不與金屬加強件接觸，因此消除了金屬立管的摩擦，從而減少立管的外殼的損壞。

因此，在舊的模型的金屬加強件中安裝聚合物套筒增加了立管的使用壽命，從而減少了在立管的外殼和加強件的內表面之間的磨損率。因此，由于再終止或者更換立管而大大減少了生產損失。

為此，本發明提供了在金屬管彎曲加強件上安裝耐磨聚合物套筒的方法，該方法包括以下步驟:計算加強件的可去除的內壁厚度；去除所計算的內壁的至少一部分的厚度；以及在加強件的內壁上施加聚合物材料套筒，其中，聚合物材料套筒覆蓋所去除的內壁厚度。

經過多方面的研究之后，能夠計算出加強件的能夠去除的內壁厚度以施加套筒，使得要求優選地去除大于10mm的厚度，從而使得將套筒直接施加在加強件的內表面上是可行的。

本發明提供了去除加強件的內壁的至少一部分的厚度，并提供用于整個內壁厚度至少在某種程度上被去除的情況，以及內壁只有一部分具有被去除的厚度的情況。

因此，計算加強件的可去除的內壁厚度的步驟能夠確定所提出的改進的技術可行性，并且已證實了在不影響其機械強度的情況下可從加強件的內徑去除的最大厚度。為了在這個階段更準確的評估，通過計算工具可選擇地建立加強件的計算模型并且通過有限元方法來分析它的結構。

在計算出要去除的厚度并且確定了加強件能夠通過如所描述的去除厚度的工藝之后，將其拆開并檢查其零件以核查這些元件的完整性。在該步驟中，加強件被逐個元件地拆解，并且評估再利用每個部分的可能性。在元件損壞嚴重的情況下，更換該元件。

可選擇地，附圖由具有聚合物材料套筒的加強件的新的配置構成。該附圖可包括每個元件和已經組裝的最終組的附圖的細節。

因此，進行去除所計算內壁的至少一部分的厚度的步驟。在這點上，加強件優選地通過機械加工工藝，該機械加工工藝的復雜性可取決于幾何形狀和具體用于每種情況的精加工。

可選擇地，為了增加加強件的強度，部件經受金屬零件的表面處理以恢復腐蝕防護。在該階段，可將化學和/或機械處理(噴涂)能夠應用到仍然拆開的元件上，并且這些處理可遵循涵蓋了在原始加強件設計中所使用的類型。

另一選擇是包括用于加強件和/或聚合物材料套筒的無損檢測步驟。在該步驟中，加強件和/或聚合物材料套筒承受常規的無損檢測，例如:超聲波檢測、液體滲透檢測和/或必須評估制造或者翻新的零件的完整性的其它檢測。

因此，包括在加強件的內壁中施加聚合物材料套筒的步驟，其中，聚合物材料套筒覆蓋所去除的內壁厚度。可選擇地，在加強件內部制造并組裝模具，使得在聚合物鑄造和固化之后在該步驟之后沒有任何調整的情況下它將滿足聚合物材料套筒所計劃的尺寸。可選擇地，聚合物材料套筒可以是預先制造的，并且簡單地粘附至加強件的內表面。

在聚合物材料套筒直接地模制在加強件的內表面上時，可能為聚氨酯的聚合物在模具中鑄造，并且控制整個過程的溫度以防止任何內部或者表面缺陷，并還可確保聚合物材料套筒完全粘附到加強件的金屬本體。

在施加聚合物材料套筒后，所有零件被適當地結合在一起并遵循由加強件制造商所推薦的扭矩來組裝。在組裝之后，基于通過設計圖所確定的值來測量整體。

最后，為了保證跟蹤過程，收集在重新加工加強件中所包含的所有工藝的文獻。該文獻必須包括元件的詳細設計、裝配圖、用于為重新形成零件所必須考慮的零件的材料的證書以及其它的工作證書和在所述工藝中所使用的耗材的證書。

圖1示出了由現有技術所知的普通金屬加強件1。圖2示出了在經過本發明的在金屬管彎曲加強件1中安裝耐磨聚合物套筒2的方法之后的圖1中的金屬加強件1。注意在圖2中，加強件組件1、聚合物材料套筒2在與圖1中的加強件1相比時并未顯示出增加了厚度。

因此，很清楚的是，在此處所示的金屬管彎曲加強件中安裝耐磨聚合物套筒的方法解決了現有技術的問題，使得允許翻新普通的金屬加強件，從而在沒有更換整個加強件的高成本的情況下減少(或者消除)金屬/管的摩擦。