一种气缸气管平衡海管连接作业施工装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种气缸气管平衡海管连接作业施工装置，应用于海管的水下快速连接。该海管连接作业施工装置依据气缸气管吊装器的动态平衡、海管连接器的液缸微调对接、捕捉座和捕捉器的水下快速捕捉以及海管对中器的水下对中定位，实施海管水下卡紧和对中以及海管连接器的气缸气管平衡水下对中和对接作业流程；连接座将气缸气管吊装器、液缸轴推器和海管连接器连成一体，捕捉座实现捕捉器中捕捉筒的基准定位，捕捉器依据捕捉基体和对中基体的基准定位作用并结合捕捉筒和自卡紧机构与定位管的相互配合而实现水下吊装作业中海管连接器与海管间的快速捕捉和对中，海管防腐器保护海管连接器免于被海泥腐蚀。

A construction device for connecting the cylinder and the pipe of the sea pipe

The invention provides a cylinder and gas pipe balancing offshore pipe connection operation device, which is applied to underwater rapid connection of offshore pipe. According to the dynamic balance of the cylinder and gas pipe hoist, the fine-tuning docking of the cylinder of the marine pipe connector, the underwater rapid capture of the capturing seat and the capturing device, and the underwater alignment of the marine pipe alignment device, the underwater clamping and alignment of the marine pipe and the underwater balance and alignment of the cylinder and gas pipe of the marine pipe connector are carried out. Connecting operation flow; Connecting seat connects cylinder pipe hoist, hydraulic cylinder shaft thruster and marine pipe connector into a whole, and the capturing seat realizes the reference positioning of the capturing cylinder in the capturing device. The capturing device realizes underwater according to the reference positioning function of the capturing substrate and the middle substrate and the cooperation of the capturing cylinder and the self-clamping mechanism with the positioning tube. In hoisting operation, the fast capture and alignment between the marine pipe connector and the marine pipe, the marine pipe anticorrosion device protects the marine pipe connector from being corroded by sea mud.

【技术实现步骤摘要】
一种气缸气管平衡海管连接作业施工装置
本专利技术涉及一种海洋工程领域海管连接时用的施工装置，特别是涉及一种采用气缸气管平衡的海管连接作业施工装置及其连接作业方法。
技术介绍
海管在其他外力作用下或者由于腐蚀而发生损伤，不仅会污染海洋环境并造成油气资源浪费和海上油气生产中断，而且还将对海上平台以及终端用户的正常生产造成不利影响，为此需要研发快速而可靠的海管连接装备，完成海管的水下高效修复。针对具体的海管损伤形式，目前海管修复技术主要有：水下焊接修复技术、水下卡具修复技术和水下连接器修复技术，水下焊接修复技术是水下切割海管破损管段，然后实施机械处理，并将连接用的短节和切割后的海管对口焊接在一起，该修复技术难度高，通常需要潜水员辅助作业，同时也具有一定的危险性，而且水深也受到限制。水下卡具修复技术是通过液压机构将堵漏用的卡具打开，并经由潜水员将卡具扣在海管泄漏处，而后用液压扳手拧紧螺柱而完成卡具与海管间的连接，该修复技术适用于泄漏较少和油气输送介质压力较小的海管修复。水下连接器修复技术是切割海管破损管段，并将法兰连接器安装于海管两端，利用螺栓拉伸器拧紧螺柱而使得法兰连接器与海管间的接触部位产生塑性变形并形成密封，该修复技术适用于大面积长距离的海管更换，且可调整安装的角度和方位，而其缺点是需要在海管两端安装法兰连接器并焊接，具有一定的危险性，而且水深也受到限制，同时需要安装工具与法兰连接器之间具有较高精度的对中性，并且海管修复作业的施工过程中需要配套专门的作业机具，安装工时较长，此外国内的水下连接器修复技术尚处于研发阶段，还不具备独自完成深海作业的能力。专利技术内容为了有效解决海管的水下快速修复问题并克服现有海管连接作业施工装置及其连接作业方案存在的缺陷和不足，本专利技术的目的是提供一种适用于水下快速连接管段的气缸气管平衡海管连接作业施工装置。该海管连接作业施工装置依据气缸气管吊装器的动态平衡、海管连接器的液缸微调对接、捕捉座和捕捉器的水下快速捕捉以及海管对中器的水下对中定位，实施海管水下卡紧和对中以及海管连接器的气缸气管平衡水下对中和对接作业流程，完成海管两管段间的水下快速连接。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种气缸气管平衡海管连接作业施工装置，气缸气管平衡海管连接作业施工装置主要由气缸气管吊装器、连接座、海管防腐器、捕捉座、捕捉器、海管连接器和海管对中器组成。该海管连接作业施工装置整体设计为左右全对称构造，其连接座、捕捉座和捕捉器的主体部件材质均选用超级双向不锈钢，连接座、海管防腐器和捕捉器采用分体式结构，而捕捉座则采用单体式结构，且海管连接器通过连接座接于气缸气管吊装器的下端部并经由捕捉座与捕捉器相连，海管防腐器沿周向均布于海管连接器上，同时海管对中器卡紧于海管的两侧管段上。气缸气管吊装器实现吊装作业载荷的动态平衡，它依据气管调偏器气管内的微正压气体辅助角度调偏并平衡振荡载荷，依据气缸体气筒上筒腔和下筒腔内带压气体受压和膨胀以及柱塞体中柱塞本体和柱塞端盖带动双柱塞往复滑移而自动调整偏离位移。海管连接器完成海管两管段的液缸微调对接，它通过端部密封器压紧锥形密封环而完成对接器与海管间的连接与密封，依据对接器的对接支座与连接支座和捕捉支座间液缸轴推器提供的推力，并结合滑移体与导向器导向体间的花键齿式导轨压紧透镜密封环而完成对接器和导向器间的连接与密封。海管对中器完成海管两管段的水下对中定位，它依据液缸周推器提供的推力和海管卡紧器卡锁块与卡锁体的配合而完成前卡体和后卡体与海管之间的卡紧，通过液缸顶升器提供的推力和管段对中器对中基体的基准定位作用，并结合管段支撑器支撑筒提供的升降滑道和升降限位器限位销的双向限位，管段支撑器的防沉板座于海底而完成海管两管段的支撑和水下对中。连接座对称布置于海管连接器的两侧，它包含平衡支座和连接支座两部分，连接座的平衡支座和连接支座与液缸轴推器的液压缸三者之间通过气缸销轴连接而构成转动副并将气缸气管吊装器、液缸轴推器和海管连接器连成一体。平衡支座含有两个相同规格的单体并对称布置于柱塞体的下端，它包括平衡支架、轴承外盖、轴承内盖、调心滚子轴承和轴承套筒。平衡支架采用等腰梯形钢块并沿垂向放置，其上端面车制分层布置的螺纹孔，每层螺纹孔等间距排列，并通过气缸螺柱与柱塞体的柱塞端盖相连接。平衡支架的两侧端面分别锪平锥形凹坑，平衡支架外侧端面的锥形凹坑配置轴承外盖且其内侧端面的锥形凹坑配置轴承内盖；平衡支架的中央部位加工有轴承孔，平衡支架的轴承孔外细内粗，且轴承孔内配置双排列的调心滚子轴承。外侧排列的调心滚子轴承的内圈和外圈分别通过轴承套筒和轴承外盖进行轴向定位，且内侧排列的调心滚子轴承的内圈和外圈分别通过轴承内盖和平衡支架轴承孔的环腔内壁截面变化处形成的轴肩进行轴向定位。轴承套筒采用圆环体，轴承套筒以及轴承外盖和轴承内盖的环腔内壁与气缸销轴之间采用间隙配合。海管防腐器分为三组并沿海管连接器依次水平放置，每组三套海管防腐器沿周向均匀分布，海管防腐器由海管保护块、海管接头和海管接线组成，位于海管连接器两侧海管防腐器的海管保护块通过海管接头与对接器和导向器相连而构成原电池，同时位于海管连接器中部海管防腐器的海管保护块通过海管接头与导向器相连而构成原电池，从而保护海管连接器免于被海泥腐蚀。海管保护块采用截面呈等腰梯形的复合式保护电极，海管保护块的中央部位钻有细长孔眼并配置一条海管接线，海管保护块细长孔眼的两侧均设有圆形盲孔并各配置一个海管接头。海管接头采用直圆管，海管接头沿轴向内侧端的环面与海管保护块圆形盲孔的环腔内壁之间采用过盈配合，同时海管接头沿轴向外侧端的环面分别与捕捉支座的圆形槽孔和矩形槽孔以及连接支座的圆形槽孔和矩形沟槽之间采用间隙配合，并涂覆玻璃胶而实现海管防腐器与海管连接器间的固定连接。海管保护块与其两侧的海管接头连接成一个导路，用于海管服役期间海管连接器的阴极保护防腐，同时海管接头内浇铸与海管保护块相同材质的复合式保护电极并通过海管接线连接成另外一个导路，用于海管延期服役期间海管连接器的阴极保护防腐。捕捉座由钢板拼接而成，并实现捕捉器中捕捉筒的基准定位，它包括捕捉支座、捕捉基体和捕捉板。捕捉板采用立式拱形钢板，捕捉板沿径向的内侧面采用圆拱面且其内侧面所在的柱面与导向器中导向体的外环面同轴心布置，捕捉板沿径向的外侧面由三个平面组合而成，其中捕捉板外侧面下端的平面水平布置并与捕捉基体的下端面相平齐。捕捉板沿径向的内侧面与外侧面相结合的部位设置矩形卡块，捕捉板的矩形卡块与捕捉支座的矩形卡槽相配合，且捕捉板矩形卡块的中央部位钻有捕捉圆孔。捕捉基体采用卧式条形钢板，并依据其水平基准面和柱状基准台实现基准定位作用。捕捉基体的两侧通过圆周焊的方式与捕捉板连成一体，捕捉基体的上下两端面均采用平面，捕捉基体的上端面设置为水平基准面，以保证海管连接器水平放置。捕捉基体的下端面沿长度方向依次设置两个柱状基准台，捕捉基体柱状基准台的外缘钻有沿周向均布的圆孔，且捕捉基体的柱状基准台各配有一个捕捉筒并保证两捕捉筒处于沿垂向平行状态，捕捉基体柱状基准台的直径等于捕捉筒法兰盘的外径。捕捉支座和连接支座沿周向均匀焊接于导向器中导向体的外环面，捕捉支座含有两组并设置于海管连接器的下部，连接支座仅有一组并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气缸气管平衡海管连接作业施工装置，该海管连接作业施工装置整体设计为左右全对称构造，海管连接器通过连接座接于气缸气管吊装器的下端部并经由捕捉座与捕捉器相连，海管防腐器沿周向均布于海管连接器上，同时海管对中器卡紧于海管的两侧管段上；该海管连接作业施工装置依据气缸气管吊装器的动态平衡、海管连接器的液缸微调对接、捕捉座和捕捉器的水下快速捕捉以及海管对中器的水下对中定位，实施海管卡紧作业、管段水下对中作业、气缸平衡对接器对中作业、气缸气管平衡水下对接作业以及施工装置回收和涂覆作业的整套水下作业流程，完成海管管段间的水下快速连接，其特征在于：一连接座；所述连接座的平衡支座和连接支座与液缸轴推器的液压缸三者之间通过气缸销轴连接而构成转动副，平衡支座含有两个相同规格的单体并对称布置于柱塞体的下端，平衡支架采用等腰梯形钢块，其外侧端面的锥形凹坑配置轴承外盖且其内侧端面的锥形凹坑配置轴承内盖，平衡支架的轴承孔内配置双排列的调心滚子轴承，轴承套筒采用圆环体；一海管防腐器；所述海管防腐器分为三组并沿海管连接器依次水平放置，位于海管连接器两侧海管防腐器的海管保护块通过海管接头与对接器和导向器相连而构成原电池，位于海管连接器中部海管防腐器的海管保护块通过海管接头与导向器相连而构成原电池，海管保护块采用截面呈等腰梯形的复合式保护电极，其中央部位钻有细长孔眼并配置一条海管接线，海管保护块细长孔眼的两侧均设有圆形盲孔并各配置一个海管接头，海管接头采用直圆管；一捕捉座；所述捕捉座由钢板拼接而成，捕捉板采用立式拱形钢板，其沿径向的内侧面与外侧面相结合的部位设置矩形卡块，捕捉板的矩形卡块与捕捉支座的矩形卡槽相配合；捕捉基体采用卧式条形钢板，并依据其水平基准面和柱状基准台实现基准定位作用，捕捉基体的下端面沿长度方向依次设置两个柱状基准台；捕捉支座和连接支座沿周向均匀焊接于导向器中导向体的外环面，捕捉支座含有两组并设置于海管连接器的下部，连接支座仅有一组并设置于海管连接器的正上方，捕捉支座和连接支座均由矩形厚钢板和梯形厚钢板切割而成，每组捕捉支座和连接支座整体呈现八角形；捕捉支座沿径向朝外呈辐射状依次设有圆形槽孔、矩形槽孔和矩形卡槽，连接支座沿径向朝外呈辐射状依次设有圆形槽孔和矩形沟槽；一捕捉器；所述捕捉器依据捕捉基体和对中基体的基准定位作用并结合捕捉筒和自卡紧机构与定位管的相互配合而实现水下吊装作业中海管连接器与海管间的快速捕捉和对中，捕捉筒采用立式厚壁筒体，其下端设置捕捉锥状筒，捕捉锥状筒的环腔内壁由上而下依次设有上捕捉锥面和下捕捉锥面，捕捉筒的中部设置捕捉筒体，同时捕捉筒体的筒壁上铣有沿周向均布的卡紧盲孔，捕捉筒的各卡紧盲孔内分别配置一套自卡紧机构；定位管采用立式管体，其上部设置锥状捕捉头且其中下部设置柱状管体，定位管柱状管体的管壁上铣有与捕捉筒各卡紧盲孔相同位置的定位销孔，定位管的定位销孔与自卡紧机构的卡紧销相配合，同时定位销孔的孔壁采用圆拱面；定位台座采用锥状壳体，自卡紧机构由卡紧销和卡紧弹簧组成，卡紧销采用阶梯轴，其外侧设置与捕捉筒柱形台座相同规格的柱形圆台且其内侧设置销体。...

【技术特征摘要】
1.一种气缸气管平衡海管连接作业施工装置，该海管连接作业施工装置整体设计为左右全对称构造，海管连接器通过连接座接于气缸气管吊装器的下端部并经由捕捉座与捕捉器相连，海管防腐器沿周向均布于海管连接器上，同时海管对中器卡紧于海管的两侧管段上；该海管连接作业施工装置依据气缸气管吊装器的动态平衡、海管连接器的液缸微调对接、捕捉座和捕捉器的水下快速捕捉以及海管对中器的水下对中定位，实施海管卡紧作业、管段水下对中作业、气缸平衡对接器对中作业、气缸气管平衡水下对接作业以及施工装置回收和涂覆作业的整套水下作业流程，完成海管管段间的水下快速连接，其特征在于：一连接座；所述连接座的平衡支座和连接支座与液缸轴推器的液压缸三者之间通过气缸销轴连接而构成转动副，平衡支座含有两个相同规格的单体并对称布置于柱塞体的下端，平衡支架采用等腰梯形钢块，其外侧端面的锥形凹坑配置轴承外盖且其内侧端面的锥形凹坑配置轴承内盖，平衡支架的轴承孔内配置双排列的调心滚子轴承，轴承套筒采用圆环体；一海管防腐器；所述海管防腐器分为三组并沿海管连接器依次水平放置，位于海管连接器两侧海管防腐器的海管保护块通过海管接头与对接器和导向器相连而构成原电池，位于海管连接器中部海管防腐器的海管保护块通过海管接头与导向器相连而构成原电池，海管保护块采用截面呈等腰梯形的复合式保护电极，其中央部位钻有细长孔眼并配置一条海管接线，海管保护块细长孔眼的两侧均设有圆形盲孔并各配置一个海管接头，海管接头采用直圆管；一捕捉座；所述捕捉座由钢板拼接而成，捕捉板采用立式拱形钢板，其沿径向的内侧面与外侧面相结合的部位设置矩形卡块，捕捉板的矩形卡块与捕捉支座的矩形卡槽相配合；捕捉基体采用卧式条形钢板，并依据其水平基准面和柱状基准台实现基准定位作用，捕捉基体的下端面沿长度方向依次设置两个柱状基准台；捕捉支座和连接支座沿周向均匀焊接于导向器中导向体的外环面，捕捉支座含有两组并设置于海管连接器的下部，连接支座仅有一组并设置于海管连接器的正上方，捕捉支座和连接支座均由矩形厚钢板和梯形厚钢板切割而成，每组捕捉支座和连接支座整体呈现八角形；捕捉支座沿径向朝外呈辐射状依次设有圆形槽孔、矩形槽孔和矩形卡槽，连接支座沿径向朝外呈辐射状依次设有圆形槽孔和矩形沟槽；一捕捉器；所述捕捉器依据捕捉基体和对中基体的基准定位作用并结合捕捉筒和自卡紧机构与定位管的相互配合而实现水下吊装作业中海管连接器与海管间的快速捕捉和对中，捕捉筒采用立式厚壁筒体，其下端设置捕捉锥状筒，捕捉锥状筒的环腔内壁由上而下依次设有上捕捉锥面和下捕捉锥面，捕捉筒的中部设置捕捉筒体，同时捕捉筒体的筒壁上铣有沿周向均布的卡紧盲孔，捕捉筒的各卡紧盲孔内分别配置一套自卡紧机构；定位管采用立式管体，其上部设置锥状捕捉头且其中下部设置柱状管体，定位管柱状管体的管壁上铣有与捕捉筒各卡紧盲孔相同位置的定位销孔，定位管的定位销孔与自卡紧机构的卡紧销相配合，同时定位销孔的孔壁采用圆拱面；定位台座采用锥状壳体，自卡紧机构由卡紧销和卡紧弹簧组成，卡紧销采用阶梯轴，其外侧设置与捕捉筒柱形台座相同规格的柱形圆台且其内侧设置销体。2.根据权利要求1所述的气缸气管平衡海管连接作业施工装置，其特征在于：所述连接座、海管防腐器和捕捉器采用分体式结构，而捕捉座则采用单体式结构；所述气缸气管吊装器依据气管调偏器气管内的微正压气体辅助角度调偏并平衡振荡载荷，依据气缸体气筒上筒腔和下筒腔内带压气体受压和膨胀及柱塞体中柱塞本体和柱塞端盖带动双柱塞往复滑移而自动调整偏离位移；海管连接器通过端部密封器压紧锥形密封环而完成对接器与海管间的连接与密封，依据对接器的对接支座与连接支座和捕捉支座间液缸轴推器提供的推力，并结合滑移体与导向器导向体间的花键齿式导轨压紧透镜密封环而完成对接器和导向器间的连接与密封；海管对中器依据液缸周推器提供的推力和海管卡紧器卡锁块与卡锁体的配合而完成前卡体和后卡体与海管间的卡紧，通过液缸顶升器提供的推力和管段对中器对中基体的基准定位作用，并结合管段支撑器支撑筒提供的升降滑道和升降限位器限位销的双向限位，管段支撑器的防沉板座于海底而完成海管两管段的支撑和水下对中。3.根据权利要求1所述的气缸气管平衡海管连接作业施工装置，其特征在于：所述连接座将气缸气管吊装器、液缸轴推器和海管连接器连成一体，平衡支座的平衡支架上端面车制分层布置的螺纹孔，每层螺纹孔等间距排列，平衡支架的两侧端面分别锪平锥形凹坑，且其中央部位加工有轴承孔，平衡支架的轴承孔外细内粗；外侧排列的调心滚子轴承的内圈和外圈分别通过轴承套筒和轴承外盖进行轴向定位，且内侧排列的调心滚子轴承的内圈和外圈分别通过轴承内盖和平衡支架轴承孔的环腔内壁截面变化处形成的轴肩进行轴向定位，轴承套筒以及轴承外盖和轴承内盖的环腔内壁与气缸销轴之间采用间隙配合。4.根据权利要求1所述的气缸气管平衡海管连接作业施工装置，其特征在于：每组三套所述海管防腐器沿周向均匀分布，海管防腐器的海管接头沿轴向内侧端的环面与海管保护块圆形盲孔的环腔内壁之间采用过盈配合，同时海管接头沿轴向外侧端的环面分别与捕捉支座的圆形槽孔和矩形槽孔以及连接支座的圆形槽孔和矩形沟槽之间采用间隙配合；所述海管保护块与其两侧的海管接头连接成一个导路，用于海管服役期间海管连接器的阴极保护防腐，同时海管接头内浇铸与海管保护块相同材质的复合式保护电极并通过海管接线连接成另外一个导路，用于海管延期服役期间海管连接器的阴极保护防腐。5.根据权利要求1所述的气缸气管平衡海管连接作业施工装置，其特征在于：所述捕捉座实现捕捉器中捕捉筒的基准定位，捕捉板沿径向的内侧面...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春花，刘新福，周超，段瑞凯，张守森，吴建军，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37