[发明专利]一种碳素钢-混凝土/水泥砂浆-不锈钢复合海底管道

说明书

本发明提供了一种碳素钢‑混凝土/水泥砂浆‑不锈钢复合海底管道，属于海洋结构工程技术领域。该复合海底管道由沿该管道轴向依次设置的若干个复合子管道拼接而成，各复合子管道结构相同，均包括具有圆形横截面且同心放置的外层碳素钢管和内层不锈钢管，外层碳素钢管和内层不锈钢管之间填充混凝土或水泥砂浆形成具有圆环形横截面的夹层结构。相邻的两复合子管道之间通过混凝土/水泥砂浆覆盖内层不锈钢管道焊缝，可以有效提高焊缝处内层不锈钢管的疲劳性能。本发明提供的复合海底管道结构，可显著提高管道整体的力学性能和对传输介质的耐腐蚀性，又兼具保温性。

技术领域

本发明属于海洋结构工程技术领域，具体涉及一种碳素钢-混凝土/水泥砂浆-不锈钢复合海底管道。

背景技术

海底管道是海洋油气开发的一种重要结构组成，通过材料强度特性，保护管道内传输介质免受管道外复杂环境的影响，保障了油气等资源的不间断传输，承担着大部分油气田输送的重要任务。但是，在服役过程中，海底管道受到内部或外部、人为或自然因素的影响，可能发生结构损伤与材料老化，这种损伤的积累可能导致海底管道发生断裂破坏、腐蚀泄漏等事故。近年来，油气介质中二氧化碳(CO₂)或硫化氢(H₂S)易腐蚀成分变化造成管道腐蚀泄漏、海洋活动产生落锚造成管道结构损伤等事故日益频繁，尽管海底管道技术经过长足的发展，但目前海底管道结构形式难以满足力学性能和耐腐蚀性的要求，事故日益增加。比如传统单层和双层海底管道，在传输含有一定二氧化碳(CO₂)或硫化氢(H₂S)成分的油气介质时，通过设计腐蚀裕量的方法难以满足耐腐蚀性要求。双金属复合管，通过内层不锈钢管提升结构耐腐蚀性。但内层不锈钢管和外层混凝土在计算管道整体力学性能时，因其分别通过机械复合和外包粘结连接碳素钢管，一般不作考虑，使得双金属复合管在恶劣环境下可能难以满足力学性能的要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种碳素钢-混凝土/水泥砂浆-不锈钢复合海底管道结构，本发明可显著提高管道整体的力学性能和耐腐蚀性，又兼具保温性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提出的一种碳素钢-混凝土/水泥砂浆-不锈钢复合海底管道，其特征在于，由沿该管道轴向依次设置的若干个复合子管道拼接而成，各复合子管道结构相同，均包括具有圆形横截面且同心放置的外层碳素钢管和内层不锈钢管，所述外层碳素钢管和内层不锈钢管之间填充混凝土或水泥砂浆形成具有圆环形横截面的夹层结构。

进一步地，相邻两所述复合子管道之间按照以下方式连接：连接处的两个复合子管道的内层不锈钢管轴向长度均超出外层碳素钢管和夹层结构第一长度，内层不锈钢管对准后采用环向焊接；将长为2倍第一长度的两个连接结构分别覆盖在连接处的内层不锈钢管两外侧，各连接结构均由同心放置的内层混凝土或水泥砂浆半圆环和外层碳素钢半圆环一体成型，且内层混凝土或水泥砂浆半圆环的内侧与连接处的内层不锈钢管外侧紧密接触；将两个外层碳素钢半圆环对准后进行轴向焊接；将焊接好的两个外层碳素钢半圆环和两侧复合子管道的外层碳素钢管对准后进行环向焊接。

本发明的有益效果为：夹层混凝土或水泥砂浆与内外钢管的组合作用，可显著提高管道整体的力学性能；内层不锈钢管的材料特性提供了优异的耐腐蚀性；采用混凝土或水泥砂浆提供了一定的的保温性能；通过混凝土或水泥砂浆覆盖内层管道焊缝，可以有效提高焊缝处内层不锈钢管的疲劳性能。本发明的内层不锈钢的中空夹层钢管混凝土海底管道结构可应用于服役环境恶劣和油气腐蚀的海洋环境中。

附图说明

图1是本发明实施例中复合子管道的横截面示意图；

图2是本发明实施例中相邻两复合子管道的连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进一步详细说明如下：