柔性管加强结构的制造设备、相关方法和具有设备的系统技术方案

柔性管加强结构的制造设备、相关方法和具有设备的系统。本发明专利技术涉及柔性管(2)的加强结构(8)的制造设备(1)，具有盘台(10)，盘台上布置有：成型主带材(81a)以形成主异型带(8a)的第一成型装置(11)；成型副带材(81b)的第二成型装置(12)，具有至少一个副成型头(14)，其具有至少一对下和上副滚轮(14a，14b)，滚轮使副带材(81b)折曲而形成副异型带(8b)；至少一个主成型头(13)的驱动装置；卷绕装置，在第一和第二成型装置(11，12)下游卷绕主副异型带(8a，8b)，其特征在于，全部副成型头(14)的成对下和上副滚轮(14a，14b)相对盘台(10)自由转动安装。本设备可制造几何缺陷少、因此机械强度提高的加强结构。

Manufacturing equipment, related methods and systems with equipment for flexible tube reinforced structures

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】柔性管加强结构的制造设备、相关方法和具有设备的系统
本专利技术涉及用于制造在水下环境输送石油和/或天然气流体用的柔性管的加强结构的制造设备、相关方法和具有这种设备的系统。特别是，考虑的应用领域是在水下用于输送石油和/或天然气流体的柔性管的内骨架和/或压力拱的制造。
技术介绍
一般来说，在水下环境输送石油和/或天然气流体用的柔性管浸没在可能超过3000米深度的水域中。柔性管尤其有利于在水底设备与水面设备之间输送石油和/或天然气流体。柔性管也可用于连接两个水底设备。某些柔性管还可用于连接两个水面设备。柔性管的结构在现有技术中是已知的，尤其在美国石油研究所于2014年5月公布的第5版标准文献APIRP17B和2014年5月公布的第4版标准文献API17J中述及。通常，柔性管具有内部密封套，其通常称为“压套”，限定石油和/或天然气流体流通的内部通道。尤其是当柔性管延伸通过深水域时，会对柔性管施加很大的拉伸力。于是一般围绕柔性管布置拉伸铠装层，以承接这些拉伸力。拉伸铠装层一般由多个被卷绕成螺旋形的金属构件层一般为两层组成。为了防止水域的水腐蚀这些金属构件，一般围绕柔性管布置外部保护聚合物套。另外，当柔性管浸没于深水中时，其也经受非常高的外部压力，例如当柔性管浸没于2500米的深水中时，其经受250巴的外部压力。当该外部压力变得明显大于内部压力时，存在柔性管塌陷的危险。另外，输送的石油和/或天然气流体除了包括油和固体微粒之外，还包括气体例如二氧化碳(CO2)和二硫化氢(H2S)。这些气体趋向于通过内部密封套散逸，积聚在由内部密封套和外保护层形成的空间即“环形空间”中，从而导致增大所述环形空间中的压力。当柔性管的内部通道例如在生产突然停止时经受快速减压时，环形空间中含有的气体没有时间向柔性管的内部通道散逸。因此，环形空间中的压力会变得大于内部压力，从而导致内部密封套塌陷。为了防止这些塌陷危险，加强结构一般布置在柔性管内。该内加强结构通常称为骨架或者内骨架，具有主异型带，主异型带以绝对值接近90°的螺旋角进行卷绕。一般来说，主异型带的截面呈S形。因此，主异型带的每个螺旋圈与相邻螺旋圈配合，从而形成主异型带卡扣。因此，骨架使柔性管具有抗塌陷强度。另外，每个螺旋圈之间存在通向柔性管内的隔开区(déjoint)，从而使所述柔性管的内表面具有粗糙外观。具有骨架的柔性管于是称为非光滑通道。隔开区的存在引起石油和/或天然气流体流动中的压力波动，从而导致振动现象，乃至在达到共振时，导致流体流通引起的脉动现象。流体流通引起的脉动会造成柔性管连接到的连接设备疲劳、以及柔性管之间的连接装置(焊缝、法兰等)疲劳。而连接设备和/或连接装置的过早疲劳可能导致会在人员和经济上造成严重后果的灾难。可弥补上述缺陷的解决方案之一在于：填补柔性管骨架的隔开区，以避免石油和/或天然气流体流动时的压差。为此，对策之一在于提供一种骨架，在该骨架中，主异型带中形成的隔开区由副异型带填补。特别是，副异型带的截面和卷绕螺距可填补这些隔开区。副异型带例如具有T形或S形的截面，插入隔开区中。尤其可参考本申请人的专利申请WO2015/121424和WO2015/121316，其中举例说明了骨架的这种实施方式。使用具有主异型带和可填补隔开区的副异型带的骨架仍存在问题。专利申请WO2015/121424例如提出使用一种独特的设备，其具有布置在同一转动盘台上的两个成型装置，它们能将用于形成骨架的金属带材成型。根据专利申请WO2015/121424中述及的实施方式，两个成型装置叠置，或者相对于转动盘台径向相对。然后，在这些成型装置的下游，主异型带和副异型带围绕芯轴组合在一起并弯曲以形成骨架。组合在一起的主异型带和副异型带尤其地由位于成型装置下游的驱动件推至芯轴。驱动件具有被驱动转动的两个滚轮，组合的主异型带和副异型带被接纳在滚轮之间并被推至芯轴。用于推动主异型带和副异型带的驱动件存在于成型装置下游，可能带来骨架装配问题。实际上，在成型装置的下游，尤其是在芯轴上，在主异型带和副异型带之间存在速度差。副异型带围绕芯轴弯曲，构成骨架的最内层。主异型带围绕副异型带弯曲，构成骨架的最外层。因此，副异型带围绕芯轴经过的距离和围绕芯轴的长度，小于主异型带的距离和长度。然而，在芯轴的上游，驱动件以相同的速度将主异型带和副异型带一起推动。因此，在芯轴上副异型带插入由主异型带形成的螺旋圈中就不能正确地进行。因此，可能由这种设备导致加强结构中的几何缺陷，从而降低加强结构的机械性能。因此，结合骨架或者作为骨架的替换，柔性管可具有加强结构，其围绕内部密封套进行布置。实际上，尤其是在柔性管中流通的流体的压力可能足够高的情况下，加强结构加入以防止内部密封套爆裂。这种加强结构在本专利技术的领域以术语“压力拱”已知。通常，压力拱具有主异型带，主异型带一般是金属的，具有复杂的截面，以短螺距、即以绝对值接近90°的螺旋角围绕内部密封套进行卷绕。在由主异型带卷绕而成的两个相邻螺旋圈之间，存在通向柔性管的内部空间的隔开区。隔开区的存在可能引起内部密封套变形，从而导致过早失去密封性。实际上，在内部压力的作用下，内部密封套可能蠕变到由压力拱形成的隔开区中。为了限制内部密封套的这种蠕变现象，压力拱具有副异型带，副异型带一般是金属的，可填补隔开区。副异型带例如具有通过成型形成的T形截面。具有主异型带和副异型带的压力拱的实施和骨架实施一样存在问题。因此，存在这样一种需求：提供一种允许制造用于在水下环境输送石油和/或天然气流体用的柔性管的加强结构的设备，其最大限度地减少加强结构中出现几何缺陷的危险。
技术实现思路
为此，本专利技术提出一种制造设备，用于制造在水下环境输送石油和/或天然气流体用的柔性管的加强结构，制造设备具有盘台，盘台上布置有：-用于成型主带材的第一成型装置，具有至少一个主成型头，所述至少一个主成型头配置成接纳主带材，所述至少一个主成型头具有至少一对下和上主滚轮，所述至少一对下和上主滚轮能使主带材折曲以形成主异型带，-用于成型副带材的第二成型装置，具有至少一个副成型头，所述至少一个副成型头配置成接纳副带材，所述至少一个副成型头具有至少一对下和上副滚轮，所述至少一对下和上副滚轮能使副带材折曲而以形成副异型带，-用于驱动所述至少一个主成型头的驱动装置，-卷绕装置，用于在第一成型装置和第二成型装置的下游卷绕主异型带和副异型带。根据本专利技术的设备的特征在于，全部副成型头的成对的下和上副滚轮安装成相对于盘台能自由转动。实际上，本申请人发现制造这种加强结构的重要参数，其为主异型带与副异型带之间的从主带材与副带材之间开始的速度差。实际上，对该速度差的不良控制会造成加强结构的几何不稳定性，因此限制所述加强结构的抗径向作用力的强度。该速度差在根据本专利技术的设备中通过仅驱动主成型头来加以控制。副成型头的成对副滚轮自由转动地进行安装。因此，副带材、因而副异型带，由主异型带牵拉，从而可准确地控制和调节副异型带到达卷绕装置上的速度。这表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造设备(1)，用于制造在水下环境输送石油和/或天然气流体用的柔性管(2)的加强结构(8)，制造设备具有盘台(10)，盘台上布置有：/n-用于成型主带材(81a)的第一成型装置(11)，具有至少一个主成型头(13)，所述至少一个主成型头配置成接纳主带材(81a)，所述至少一个主成型头(13)具有至少一对下和上主滚轮(13a，13b)，所述至少一对下和上主滚轮能使主带材(81a)折曲以形成主异型带(8a)，/n-用于成型副带材(81b)的第二成型装置(12)，具有至少一个副成型头(14)，所述至少一个副成型头配置成接纳副带材(81b)，所述至少一个副成型头(14)具有至少一对下和上副滚轮(14a，14b)，所述至少一对下和上副滚轮能使副带材(81b)折曲而以形成副异型带(8b)，/n-用于驱动所述至少一个主成型头(13)的驱动装置，/n-卷绕装置，用于在第一成型装置(11)和第二成型装置(12)的下游卷绕主异型带(8a)和副异型带(8b)，以形成所述加强结构(8)，/n其特征在于，全部副成型头(14)的成对的下和上副滚轮(14a，14b)安装成相对于盘台(10)能自由转动。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170622 FR 17006791.一种制造设备(1)，用于制造在水下环境输送石油和/或天然气流体用的柔性管(2)的加强结构(8)，制造设备具有盘台(10)，盘台上布置有：
-用于成型主带材(81a)的第一成型装置(11)，具有至少一个主成型头(13)，所述至少一个主成型头配置成接纳主带材(81a)，所述至少一个主成型头(13)具有至少一对下和上主滚轮(13a，13b)，所述至少一对下和上主滚轮能使主带材(81a)折曲以形成主异型带(8a)，
-用于成型副带材(81b)的第二成型装置(12)，具有至少一个副成型头(14)，所述至少一个副成型头配置成接纳副带材(81b)，所述至少一个副成型头(14)具有至少一对下和上副滚轮(14a，14b)，所述至少一对下和上副滚轮能使副带材(81b)折曲而以形成副异型带(8b)，
-用于驱动所述至少一个主成型头(13)的驱动装置，
-卷绕装置，用于在第一成型装置(11)和第二成型装置(12)的下游卷绕主异型带(8a)和副异型带(8b)，以形成所述加强结构(8)，
其特征在于，全部副成型头(14)的成对的下和上副滚轮(14a，14b)安装成相对于盘台(10)能自由转动。


2.根据权利要求1所述的制造设备，其特征在于，主成型头(13)配置成接纳一厚度(e1)的主带材(81a)；并且，副成型头(14)配置成接纳一厚度(e2)的副带材(81b)，主带材的厚度(e1)等于或者大于副带材的厚度(e2)。


3.根据权利要求1或2所述的制造设备，其特征在于，成对的下和上副滚轮(14a，14b)能使副带材(81b)折曲成S形或者T形的截面。


4.根据前述权利要求中任一项所述的制造设备，其特征在于，下和/或上主滚轮(13a，13b)分别布置在下和/或上副滚轮(14a，14b)的轴线上。


5.根据前述权利要求中任一项所述的制造设备，其特征在于，盘台(10)围绕轴线(A-A’)进行转动活动。


6.根据前述权利要求中任一项所述的制造设备，其特征在于，卷绕装置具有支承构件(23)，用于支撑主异型带(8a)和副异型带(8b)。


7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·塞西勒特，M·布维尔，E·德斯巴泽尔，
申请(专利权)人：泰克尼普法国公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR