一種螺栓緊固式海洋用高壓rtp接頭及其裝配方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種接頭裝置，尤其是一種螺栓緊固式海洋用高壓RTP接頭及其裝配 方法。
【背景技術】
[0002] 增強熱塑性復合管（RTP，Reinforced Thermoplastic Pipes)，通常由三層構成， 即內、外塑料層以及設置在內、外塑料層中間由增強材料復合而成的增強層。RTP管有著承 壓能力高、柔性好、施工易等特點，應用范圍越來越廣，目前已成功應用于海洋工程中。
[0003] 對于RTP管，管與管之間通常采用電熔-熱熔連接和機械壓緊方式連接，電熔-熱 熔連接方式存在管線連接強度低、密封性能差等缺陷，機械壓緊方式連接主要用于高壓領 域，一般采用扣壓接頭連接方式。經檢索發現，專利號為200410065058. 8的中國專利公開 了一種纖維增強熱塑性塑料復合管高壓連接接頭，該接頭包括夾有金屬電熔絲的聚烯烴電 熔套筒，聚烯烴電熔套筒外表面制有軸向凹凸結構，內表面制有對應軸向凹凸結構的金屬 套筒嵌合包裹在聚烯烴電熔套筒外，金屬套筒之外包裹玻璃鋼，玻璃鋼的基材纖維沿金屬 套筒周向纏繞。該接頭的主要不利之處在于：該接頭為一次性接頭，使用之后不可回收利 用，同時扣壓過程中由于RTP管最外層的損傷較為嚴重，會給整個RTP管道接頭系統帶來多 余的邊界損傷。
[0004] 另外，在海洋施工過程中，由于海上工況復雜，條件惡劣，傳統的接頭在套和扣壓 過程中對于設備和管道的要求較高，使用不方便；同時在承受彎曲、剪切等復合載荷相互作 用時容易失效。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是根據現有技術存在的缺陷，提出一種拆裝方便、可重 復利用、不損傷管壁且具有良好止彎效果的螺栓緊固式海洋用高壓RTP接頭，同時給出了 其裝配方法。
[0006] 本發明通過以下技術方案解決技術問題：
[0007] -種螺栓緊固式海洋用高壓RTP接頭，主要由內部芯軸、外緊固套以及設置在內 部芯軸和外緊固套之間的錐度鎖緊套組成，內部芯軸包括密封法蘭、連接軸頸、第一緊固法 蘭和內管套，密封法蘭、連接軸頸、第一緊固法蘭和內管套依次配合連接形成一體式中空套 管狀結構；外緊固套包括第二緊固法蘭和具有錐度的外套管，外套管包括大端、與大端相 對的小端以及位于大端與小端之間的內錐面和外錐面，外套管裝配在管狀接頭的最外部， 不僅能實現夾緊及保護RTP管體接頭段及錐度鎖緊套，還能使接頭具有良好的端部止彎效 果，大端連接第二緊固法蘭，第二緊固法蘭與內部芯軸的第一緊固法蘭通過螺栓連接，以傳 遞軸向載荷并起到裝配夾緊的作用；錐度鎖緊套由多個沿RTP管的管體周向均布的夾緊 軸片組成，多個所述夾緊軸片間隔布置組成一個圓環，該圓環內徑與RTP管外徑相同，夾緊 軸片為沿軸向方向厚度連續減小的楔形塊，楔形塊的內表面為凹圓弧面，外表面為錐形面， 夾緊軸片的錐形面與外套管的內錐面接觸配合，能將來自外緊固套的夾緊力傳遞到管體管 壁，錐形面上制有若干個用于放置綁扎帶的定位槽。定位槽不僅能夠用于固定錐度鎖緊套 的位置，還能減小錐形面與內錐面的壓緊接觸面積，防止高壓條件下二者發生固體粘連情 況。
[0008] 該結構中，將內套管插入RTP管的管體內部后，通過錐度鎖緊套夾緊RTP管的外 壁，并采用第二螺栓拉近外緊固套的第二緊固法蘭與內部芯軸的第一緊固法蘭之間的距 離，使外緊固套相對于內部芯軸作軸向運動，鎖定接頭，進而使外緊固套的內錐面與錐度鎖 緊套的錐形面相互作用，對錐度鎖緊套產生徑向壓力，將管體外壁夾緊，起到傳遞載荷的作 用，同時壓緊內套管與管體外壁，配合內套管上的密封圈，達到良好的密封效果，實現了接 頭對RTP管的夾緊、管道連接。
[0009] 本發明進一步完善的技術方案如下：
[0010] 優選地，內套管的尾部外圓面上制有若干圈環形凹槽，凹槽內配合設置密封圈；內 管套的外徑略小于RTP管的管體內徑，使得內套管與RTP管的管體過盈配合。
[0011] 采用上述結構后，在接頭裝配時將內套管插入RTP管中并與該管的內壁緊密貼 合，使內套管起到支撐RTP管內壁的作用，而密封圈在管與管、管與接頭之間起到氣液密封 的作用。
[0012] 優選地，連接軸頸連接密封法蘭與第一緊固法蘭，其尺寸由兩端法蘭尺寸及RTP 管的公稱通徑決定，第一緊固法蘭的半徑為密封法蘭半徑的1. 2~1. 8倍。
[0013] 優選地，外錐面上位于外錐面軸向截面重心位置設有一組周向均布的銑平臺，銑 平臺上設有起吊螺紋盲孔。
[0014] 優選地，外套管的外錐面、內錐面經過滲碳、滲氮等方式強化處理，滲碳處理的工 藝為：加熱溫度900~950°C，滲碳處理后的表面碳質量分數為0.85%~1.05%，滲碳層的 深度為〇. 8~1. 2毫米，滲氮處理的工藝為：溫度480~520°C，氨氣分解率為15~30%， 保溫時間不大于80小時，滲氮層深度范圍0. 1~0. 3毫米。強化處理可以增強內、外錐面 的表面強度，保證外套管內錐面與錐度鎖緊套的錐形面接觸時其表面不會因材料損傷而導 致結構損壞，對外套管外錐面的強化則會增強套管外部的抗沖擊、碰撞能力，增強對整個接 頭管體裝置的保護。夾緊軸片的錐形面及凹圓弧面也采用滲碳、滲氮等方式進行強化處理， 強化處理同樣增加了面與面之間的接觸強度。外套管的外錐面的錐度與內錐面的錐度不 同，根據結構強度要求，外套管外錐面的錐度大于內錐面的錐度，使得整個套管結構強度自 小端至第二緊固法蘭處逐漸增強。一般來說，外套管外錐面錐度約內錐面錐度的2倍。內 錐面的錐度與夾緊軸片的錐形面相同，接頭裝配時，內錐面與夾緊軸片的錐形面相配合，便 于外緊固套軸向壓緊錐度鎖緊套過程中向夾緊軸片的錐形面傳遞壓力。
[0015] 優選地，密封法蘭的外端面制有一組周向均布的第一螺栓孔，與所述第一螺栓孔 配合設有第一螺栓，該接頭的密封法蘭第一螺栓穿過位于相對連接的另一接頭的密封法蘭 第一螺栓孔將兩個接頭固定在一起；所述第一緊固法蘭的外端面制有一組周向均布的第二 螺栓孔，與所述第二螺栓孔配合設有第二螺栓；所述第二緊固法蘭的外端面制有一組周向 均布的第三螺栓孔，與所述第三螺栓孔配合設有第二螺栓。這樣第二螺栓的張緊力通過外 套管的內錐面與夾緊軸片的錐形面之間的相互作用傳遞到錐度鎖緊套，再通過凹圓弧面與 管體外壁相互作用，實現管道夾緊。
[0016] 優選地，第二緊固法蘭的厚度及開孔數目、尺寸與第一緊固法蘭相同。
[0017] 優選地，凹圓弧面與RTP管的管體外壁接觸連接，起到夾緊作用，凹圓弧面上制有 花紋，能增加凹圓弧面與管道外壁的摩擦力，最終實現了對RTP管道的零損傷夾緊。
[0018] 本發明還通過以下技術方案解決技術問題：
[0019] -種螺栓緊固式海洋用高壓RTP接頭的裝配方法，包括以下步驟：
[0020] 第一步、制作一體式中空套管狀結構的內部芯軸：將密封法蘭、連接軸頸、第一緊 固法蘭和內管套依次配合連接為一體，并在內套管的尾部外圓面上制作若干圈環形凹槽， 在凹槽中放置密封圈，使密封圈與凹槽內壁緊密貼合；
[0021] 第二步、裝配管體：將內部芯軸的內套管插入RTP管的管體中，并使管體的端面與 第一緊固法蘭平齊；
[0022] 第三步、裝配錐度鎖緊套：將多個夾緊軸片沿管體的周向均布在管體外壁上，且夾 緊軸片的大頭與管體端面及第一緊固法蘭的端面平齊，形成錐度鎖緊套，在錐度鎖緊套的 定位槽中放置綁扎帶，通過綁扎帶將錐度鎖緊套固定在管體外壁上；
[0023] 第四步、裝配外緊固套：外緊固套帶第二緊固法蘭的一端沿錐度鎖緊套小頭至大 頭方向套入，使外緊固套外套管的內錐面與錐度鎖緊套夾緊軸片的錐形面緊密貼合，并保 證第二緊固法蘭與第一緊固法蘭平行，使得第二緊固法蘭上的第三螺栓孔與第一緊固法蘭 上的第二螺栓孔對準；
[0024] 第五步、在第二、第三螺栓孔中裝配第二螺栓并采用螺母擰緊后，將該接頭的密封 法蘭與管道系統中另一 RTP管接頭的密封法蘭對準，在兩個密封法蘭上的第一螺栓孔中裝 配第一螺栓并采