專利名稱：管道接頭保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管道接頭保護裝置。具體地說，本發(fā)明涉及一種對用于海底應用場合的重量罩覆管道上的外露管接頭進行保護的方法和裝置。
在海底管道業(yè)中通常的做法是采用裝設(shè)在海底或其它水下表面上的用于管道的重量罩覆管。一般所用的重量罩覆系由繞管道圓周若干英寸厚的致密材料、往往是混凝土制成。該重量罩覆對管道進行保護并提供足夠的重量而使管道以一不浮起狀態(tài)保持沉沒。
重量罩覆除短距離外通常加在管的全長上，通常從每個管段的端部約一英尺起罩覆。管的端部仍無重量罩覆，以便于將被重量罩覆的管段焊接在一起而形成管道。
將管段放置在駁船上并依次焊接到前面的管段上以形成一從駁船延伸的管道。新形成的管道系在滾柱上，并且當駁船向前移動時，管道即承載在滾柱上、下降并放置在水體床上。
管上無重量罩覆的部分具有一加在管表面的防腐涂層以防止該管因外露而腐蝕。該防腐涂層通常采用熱收縮帶或熔化粘接環(huán)氧樹脂。當將管段焊接在一起后，采用各種技術(shù)以保護每個接頭周圍的管的外露部分上的防腐涂層。
一種技術(shù)是在靠近管的外露部分的重量部分上纏繞金屬片并用金屬帶將該金屬片綁扎就位。通常采用一尺寸為26至28號的鍍鋅金屬片。然后用一冷卻后固化的熔融砂膠填充該管與金屬片之間的空間。然而，在大多數(shù)情況下，管道在套筒填充后必須處于一供立即搬運的狀態(tài)以沒有延遲地進行管道敷設(shè)。砂膠填充物在所需時間內(nèi)并不固化或硬化為一足夠硬的材料，以能在砂膠足夠固化前放下管道時對管子作進一步的處理并使砂膠吸足水分。
這種技術(shù)的另一個問題是用來使金屬片固定就位的綁扎物及金屬片本身在管道放置海底一段時間后會腐蝕。而一旦綁扎物腐蝕，則金屬片的尖銳端將從管子松開。這就在進行商業(yè)捕撈區(qū)域產(chǎn)生一具體問題。金屬片的尖銳端會割破被拖網(wǎng)船拉到管道上方的漁網(wǎng)。漁網(wǎng)被松開的金屬片損壞對捕撈業(yè)產(chǎn)生嚴重的財務問題。在一些情況下，采用抗腐蝕的綁扎物如不銹鋼綁扎物來避免這些問題，但這種做法較為昂貴而最終歸于失敗。
另一些技術(shù)是用其它材料代替砂膠填充物。在美國專利第5328648號揭示的方法中，管子的外露部分罩復有一其后用一填充材料填充的模具。填充材料為未緊密或均勻裝填的粒狀或顆粒狀物如礫石或鐵砂。然后將合成橡膠聚氨基甲酸乙酯或聚脲注入模具以填人粒狀填充材料之間的空隙。在聚合物部件完全反應后，將模具從填入物表面去除。
由于填充材料通常是礫石必須被裝到駁船上，故這種方法難以在駁船上裝設(shè)接頭保護裝置時采用。此外，由于產(chǎn)生空隙的填充材料中的不均勻的聚合物分配，在完成的填人物中往往缺乏一致性。這種空隙會使防腐涂層外露并被可能碰到該沉沒管道的、在水中移動的拖網(wǎng)或其它物體損壞。
美國專利第4909669號中揭示的另一技術(shù)涉及用熱塑片材纏繞管子的外露部分。該片材在靠近外露接頭的重量罩復的端部重疊，然后通過螺絲、鉚釘或夾板固定就位。為提高剛性和抗沖擊力，這種接頭保護系統(tǒng)需要在片材內(nèi)部安裝加強件如塑料棒或塑料管。這種加強棒或管必須預先加以切割并存儲在駁船上，或作為安裝工序的一部分在駁船上切割到所需形式。這需要額外的搬運并使得安裝工序更為困難。
另一種加強這種接頭保護系統(tǒng)的方法是在管子與塑料片材之間的環(huán)形空間的下部填充一種材料，例如預先成形的泡沫半殼。當泡沫半殼被用于環(huán)形空間的下部以提供支承時，該接頭的上部和防腐涂層即由封閉該無泡沫罩復的上部的塑料片材加以保護。如果管道裝設(shè)在可能碰到魚船拖網(wǎng)的拖繩或拖板，則會引起一特定問題。管子接頭上部的防腐涂層可能被這種拖帶物損壞。
這種接頭保護系統(tǒng)的另一個問題出現(xiàn)在當將管道鋪設(shè)在例如小于200英尺深的淺水中時。管道在淺水中往往通過采用朝向打算埋人管道的海底的高壓水噴射方法來埋入。該水噴射洗刷出一條供管道落下并埋人的溝槽。當由于管子接頭頂部上方的塑料片材未被加強時而使該水噴射與管道接頭接觸時，會損壞該接頭保護系統(tǒng)。
本發(fā)明提供一種用于機械地保護外露管道接頭部分的方法和裝置。該方法能在駁船上快速安裝，在其上將管道部分焊接在一起且在搬運前不需要很長的固化時間。這種用于保護外露的管道接頭部分的方法首先是在一圓柱體內(nèi)形成一裝在接頭外露部分上的可撓罩復材料片材。該可撓罩復片材的縱向端部與重量罩復的相鄰邊緣重疊。然后將形成該圓柱體的罩復材料片材的側(cè)緣部分緊密重疊，以圍繞該外露的接頭形成一環(huán)形囊。然后將外側(cè)緣與罩復材料片材的表面密封而將外露的管子和環(huán)形囊或空間完全封閉。然后將聚氨基甲酸乙酯化學物注入空的環(huán)形空間內(nèi)，它們在其中進行反應以形成填充該環(huán)形空間的高密度泡沫。也可采用其它聚合或固化流體化合物如水砂膠、快速固化混凝土、聚合物或彈性化合物填充空的環(huán)形空間。
本發(fā)明為海底管道的接合部分提供機械保護和抗磨損能力，使之不會受到腐蝕問題，不會損壞漁網(wǎng)，也不會被埋設(shè)管道的水噴射損壞。
通過以下結(jié)合附圖對于本發(fā)明的具體描述，將更好地理解本發(fā)明，其中

圖1為通過焊接接合的兩部分重量罩復管子的示意圖；圖2為一形成為封閉外露接頭用圓柱形可撓罩復材料片材；圖3為表示圍繞外露接頭纏繞和密封的可撓罩復材料片材的縱向圖；圖4為表示已加上接頭保護系統(tǒng)后的接頭部的縱向剖面圖。
圖1示出一將兩個管子部分12和12A焊接在一起的管道10，該兩個管子部分分別通過一重量罩復物14和14A加以罩復。由混凝土或其它適當材料制成的重量罩復物14和14A，除每個管子部分16和16A的管端部18和18A外，在圓周方向和縱向完全罩復管子部分16和16A。管端部18和18A外露，以便將兩個管子部分12和12A作為管道的兩個部分焊接在一起。然而，該外露的管端部18和18A在管道10中留下未被重量罩復物罩復的僅由一防腐涂層24罩復的管子空隙。
本發(fā)明的方法先是安裝一罩復材料30，該罩復材料用于封閉并提供用于在管端部18和18A上的外露的防腐涂層24的結(jié)構(gòu)保護。如圖2所示，該較佳方法采用一可撓曲、高強度、并能形成一圓柱形的罩復材料30。該較佳罩復材料30系由高密度聚氨基甲酸乙酯制成，但也可采用其它熱塑材料?？蓳险謴筒牧?0的厚度至少應為約0.02英寸，如需要一更強的支承和抗沖擊力，則可厚得多。水深、管子尺寸、管子重量和其它因素均可決定厚度最大為1/2英寸的罩復材料30的使用。罩復材料30可以是平板狀或預成形為圓柱狀。
將可撓片材的罩復材料30纏繞入一繞外露管端部18和18A的圓柱形，以使圓柱形罩復材料30的內(nèi)徑與管道10上的重量罩復物14和14A的外徑大致相等。罩復材料30的長度應足以與重量罩復物14和14A的相鄰邊緣的兩側(cè)面22和22A重疊若干英寸，以使重量罩復物14和14A能起用于罩復材料30的結(jié)構(gòu)支承的作用。一旦將罩復材料30裝在重量罩復物14和14A的相鄰邊緣22和22A上，則罩復材料30的側(cè)緣34和36被緊密地按壓在一起，從而使側(cè)緣34和36重疊。罩復材料30可通過捆扎帶綁緊并固定就位。然后使外緣34與罩復材料30密封并形成一密封套筒40。
該罩復材料30可通過將外緣34塑性焊接到罩復材料30的表面上而加以密封，并形成一如圖3所示的對于罩復材料30整個長度的縱向延伸塑性焊接。也可采用其它密封裝置如熱溶合、鉚接、粘合、膠帶或綁扎來對罩復材料30進行密封。
密封的罩復材料套筒40圍繞仍作為管道10的一永久部的管端部18和18A的外露部分而形成一保護屏障。通過安裝罩復材料套筒40圍繞管子18和18A形成一環(huán)形空間44。該環(huán)形空間44系通過首先在該密封罩復材料套筒40中切割一孔38、然后通過該孔38將流體接頭填充系統(tǒng)成分注入該環(huán)形空間44而加以填充。
孔38可在該密封罩復材料套筒40中加以鉆削、切割或另外制作，以能在其后將流體接頭填充系統(tǒng)成分注入該環(huán)形空間44?？?8可以在重量罩復管道上安裝之前預先切入罩復材料30或在密封罩復材料套筒40就位后切割。打算鉆削的孔38的直徑取決于用來注入接頭填充系統(tǒng)成分的混合頭的具體類型。工業(yè)標準或傳統(tǒng)注入頭均可。
在較佳方法中，該環(huán)形空間44系通過經(jīng)帶有混合頭的孔38注入一快速固化聚氨基甲酸乙酯系統(tǒng)的成分而填充一高密度泡沫。聚氨基甲酸乙酯泡沫52作為一沖擊吸收劑并保護管子18和18A上的防腐涂層。同時，由于該泡沫52系通孔結(jié)構(gòu)，它能吸水份并提高管道10的壓載效果。另外，也可采用其它聚合或固化流體化合物如水砂膠、快速固化混凝土、聚合物或彈性化合物填充空的環(huán)形空間。任何替代的填充材料最好是快速硬化的，以使鋪設(shè)管道的過程不受阻礙。
在該過程中用于形成保護性高密度泡沫的較佳的聚氨基甲酸乙酯系統(tǒng)是異氰酸鹽和多元醇系統(tǒng)的組合，這種組合在反應時快速固化并形成能在海水中抵抗分解的高密度通孔結(jié)構(gòu)的聚氨基甲酸乙酯泡沫。較佳的異氰酸鹽為Bayer公司制造的二苯基甲烷和二異氰酸鹽的聚合形式。較佳的多元醇系統(tǒng)是多功能聚醚和/或聚酯多元醇、用于控制反應速度的觸媒、用于增強單元形成的表面活化劑以及用于發(fā)泡劑的水的混合物?？山邮艿幕旌隙嘣枷到y(tǒng)是由Dow化學公司和Bayer公司等制造的。
較佳的聚氨基甲酸乙酯系統(tǒng)產(chǎn)生一具有約8-10磅/立方英尺并具有約80％以上通孔結(jié)構(gòu)密度的泡沫。較佳的聚氨基甲酸乙酯泡沫的抗壓強度在10％變形處約為150磅/平方英寸以上，在90％變形處為1500磅/平方英寸以上。較佳的聚氨基甲酸乙酯系統(tǒng)成分的反應特點可表示為15-20秒乳膏狀時間、即從混合頭排出與泡沫開始增長之間的時間，40-50秒增長時間、即從混合頭排出與泡沫增長完成之間的時間，以及180-240秒固化時間、即增加聚合物強度和尺寸穩(wěn)定性所需時間。
罩復材料套筒40起一模具的作用并將泡沫52固定就位，直至它被完全固化為止。如圖4所示，該聚氨基甲酸乙酯泡沫52完全充滿環(huán)形空間44而不留下較大的空隙區(qū)域。不必使用另外的填充材料與聚氨基甲酸乙酯泡沫52連接。該聚氨基甲酸乙酯泡沫52應完全充滿環(huán)形空間44并向上凸出至一定程度上穿過罩復材料套筒40上的孔38。
圖4示出按照本發(fā)明的接頭保護系統(tǒng)的已完成的保護性罩復物。密封罩復材料套筒40與聚氨基甲酸乙酯泡沫52一起提供一保護系統(tǒng)，該保護系統(tǒng)在管道10搬運和鋪設(shè)過程中保護外露的管子18和18A和防腐涂層24，并繼續(xù)提供保護以不受因裝在魚船拖網(wǎng)上的拖繩或拖板而造成損壞。而且，密封罩復材料套筒40沒有現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的腐蝕問題，故不會造成對于漁網(wǎng)的水下危險或危害。此外，本發(fā)明提供的保護系統(tǒng)還起到使管道埋設(shè)于淺水中用高壓水噴射偏轉(zhuǎn)作用，這種水噴射會損壞由現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)保護的管子接頭上的防腐涂層。
如前所述，本發(fā)明提供一種用于保護諸如用于海底應用場合重量罩復管道1-上12和12A上外露管道接頭的防腐涂層24的方法和裝置。該方法能在駁船上快速安裝，在那里將管道部焊接在一起以供海底安裝。管道接頭18和18A上的沒有重量罩復的防腐涂層24系通過將一可撓聚氨基甲酸乙酯形成到管道接頭上的一圓柱罩復材料40內(nèi)而加以保護。采用聚氨基甲酸乙酯化學品進行反應并形成高密度泡沫52，該泡沫填充管子18和18A與罩復材料套筒40之間的環(huán)形空間44。該罩復材料套筒40與泡沫52一起工作以保護該接頭。
應當理解，可以對上述本發(fā)明的實施例進行改進和變化，這些改進和變化不脫離如所附權(quán)利要求提出的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一種用于保護重量罩復物管道上外露的接頭部分的方法，包括以下步驟圍繞所述外露的接頭安裝一罩復材料，使所述罩復材料與所述外露的接頭一側(cè)面上的所述重量罩復物重疊，在所述罩復材料內(nèi)切割一開口，將罩復材料一起密封，以在管子與所述罩復材料之間形成一環(huán)形空隙，將流體接頭填充系統(tǒng)成分通過所述開口注入所述環(huán)形空隙，使所述接頭填充系統(tǒng)固化并充滿所述空隙。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述流體接頭填充系統(tǒng)為一快速固化聚氨基甲酸乙酯系統(tǒng)。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述罩復材料為可撓合成樹脂板。
4．如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述安裝步驟包括以下步驟將所述樹脂板形成于一圍繞所述外露接頭形成一環(huán)形囊的圓柱體內(nèi)。
5．如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述罩復材料通過熱焊接加以密封。
6．如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述罩復材料為一熱塑合成樹脂。
7．如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述罩復材料為聚氨基甲酸乙酯。
8．如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述罩復材料的厚度在約0.02英寸至0.5英寸之間。
9．如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述開口被預先切入所述罩復材料內(nèi)。
10．如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述接頭填充系統(tǒng)為一快速固化聚氨基甲酸乙酯系統(tǒng)，該系統(tǒng)在所述環(huán)形空隙中反應并形成一高密度通孔結(jié)構(gòu)泡沫材料。
11．一種用于保護重量罩復物管道上外露的接頭部分的方法，包括以下步驟通過在一圓柱體內(nèi)形成一合成樹脂板圍繞所述外露的接頭安裝合成樹脂罩復材料，所述罩復材料與所述外露的接頭一側(cè)面上的所述重量罩復物重疊而形成一圍繞所述外露的接頭的環(huán)形囊，將所述罩復材料密封在一起形成一套筒，在所述罩復材料內(nèi)切割一開口，將未反應的聚氨基甲酸乙酯化學品通過所述開口注入所述環(huán)形空隙內(nèi)，使所述聚氨基甲酸乙酯化學品反應并完全充滿所述空隙。
12．如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述罩復材料的外緣系通過熱焊接與該罩復材料密封。
13．如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述罩復材料為熱塑合成樹脂。
14．如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述罩復材料為聚氨基甲酸乙酯。
15．如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述罩復材料的厚度在約0.02英寸至0.5英寸之間。
16．如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述開口被預先切入所述罩復材料內(nèi)。
17．一種用于在重量罩復管道上保護外露的管子接頭的裝置，包括一與重量罩復物的相鄰端部分重疊、完全封閉外露的接頭并密封就位以形成一圍繞該管子的環(huán)形空間的可撓罩復材料；所述在外露管道與罩復材料之間的環(huán)形空間用一接頭填充材料填充。
18．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述接頭填充材料為通過使聚氨基甲酸乙酯化學品在罩復材料內(nèi)反應而形成的高密度通孔結(jié)構(gòu)聚氨基甲酸乙酯泡沫。
19．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述可撓罩復材料由聚氨基甲酸乙酯形成。
全文摘要
一種用于保護海底應用場合所用的重量罩復管道上外露接頭的方法和裝置。該方法能在駁船上快速安裝，在那里將管道部分焊接在一起以供海底安裝。該方法在搬運前不需要長時間固化。該方法通過在外露管道接頭上的圓柱形罩復材料套筒內(nèi)形成一可彎撓的聚氨基甲酸乙酯板來保護管道接頭部分(18，18A)上未用重量罩復物罩復的抗腐蝕涂層(24)。該聚氨基甲酸乙酯化學品起反應以形成一充滿管子與罩復材料套筒(40)之間的環(huán)形空間的高密度泡沫(52)。罩復材料套筒和泡沫形成一用于保護接頭的復合系統(tǒng)，從而使該泡沫提供連續(xù)壓縮增強和抗沖擊力，該套筒提供抗刺穿能力、對水噴射開溝工序的保護再加上抗磨損能力。
文檔編號B29C44/12GK1227521SQ97197249
公開日1999年9月1日 申請日期1997年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月12日
發(fā)明者保羅·L·普爾, 微廉·H·高恩 申請人:尿烷產(chǎn)品國際公司