本技術(shù)涉及海洋油氣資源開采裝備，具體涉及一種對接焊連接立管的復合材料結(jié)構(gòu)的錐形應(yīng)力接頭。

背景技術(shù)：

1、在海洋水下油氣資源勘探與開采系統(tǒng)中，立管系統(tǒng)作為水上平臺和水下設(shè)備的連接通道，是平臺和海底之間介質(zhì)傳輸?shù)摹把屎怼?，是水下生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。鋼懸鏈立管(scr)是深水油氣開發(fā)的重要立管形式，應(yīng)力接頭作為scr系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置，實現(xiàn)了立管與平臺的連接，在承受著幾百噸的恒定立管張力的同時，也承受著立管在環(huán)境載荷作用下的長期擺動。由于應(yīng)力接頭所承受的復雜載荷及所處環(huán)境的惡劣性，導致應(yīng)力接頭是scr系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，存在著結(jié)構(gòu)失效和泄露的風險。目前有單一材料如f56鍛材或gr-23型或gr-29型的應(yīng)力接頭，單一材料f56鍛材的應(yīng)力接頭抗彎曲性能較差容易疲勞斷裂失效且耐腐蝕性能較差。單一材料f56鍛材的gr-23型或gr-29型的應(yīng)力接頭的生產(chǎn)制造工藝單一，導致價格昂貴的價格昂貴，且與立管只能通過法蘭連接，連接處容易出現(xiàn)泄漏等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的是提供一種對接焊連接立管的復合材料結(jié)構(gòu)的錐形應(yīng)力接頭，該應(yīng)力接頭強度高，耐腐蝕，使用壽命長。

2、為達到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

3、一種對接焊連接立管的復合材料結(jié)構(gòu)的錐形應(yīng)力接頭，包括主體管和固定在主體管頂端用于連接海洋油氣資源開采平臺的上連接法蘭，主體管的外表面冶金附著有厚度依次減小的鈦合金外加強層。

4、進一步地，外加強層的剖面線呈拋物線狀。

5、進一步地，所述上連接法蘭的材質(zhì)為astm?a694的f56鍛材，主體管的材質(zhì)為astma694的f56鍛材或api?5l?x56管材，鈦合金為astm?b265?gr-23型或gr-29型。

6、進一步地，所述上連接法蘭和主體管為一體成型結(jié)構(gòu)。

7、進一步地，所述上連接法蘭與主體管焊接固定。

8、相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，本實用新型具有以下有益效果：

9、1、本實用新型在主體管外表面冶金附著外加強層，由于應(yīng)力接頭從下端至上端承受的彎矩逐漸增大，因此外加強層設(shè)計成錐形結(jié)構(gòu)，錐形結(jié)構(gòu)的具體尺寸可以根據(jù)具體工況載荷進行設(shè)計計算，通過3d粉末冶金成型技術(shù)在主體管的外表面附著一層鈦合金，相比傳統(tǒng)單一材質(zhì)的應(yīng)力接頭，本實用新型使用鈦材作為復合材料且通過3d粉末冶金成型技術(shù)進行制造，一方面避免傳統(tǒng)鍛造工藝帶來的材料浪費有效地降低生產(chǎn)制造成本，另一方面，鈦材具有良好的機械性能和耐腐蝕性，能增強主體管的強度，使其能夠承受更多的負荷而不易斷裂其能經(jīng)受住海底作業(yè)時的高溫氯化物、硫化物、氨等介質(zhì)的腐蝕，保證了海洋資源開采裝備的安全性和使用壽命。

10、2、本實用新型主體管外表面的鈦合金厚度依次降低，呈錐狀，錐形結(jié)構(gòu)的具體尺寸可以根據(jù)具體工況載荷進行設(shè)計計算，其上端與海洋油氣資源開采平臺連接，受環(huán)境載荷后，易擺動，連接處的應(yīng)力增大，易失效，而錐狀上部的加強層厚度大，能增加其性能對抗應(yīng)力，有助于在不同深度下均勻分配應(yīng)力，減少應(yīng)力集中，從而提高接頭的疲勞壽命和整體穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種對接焊連接立管的復合材料結(jié)構(gòu)的錐形應(yīng)力接頭，其特征在于，包括主體管(2)和固定在主體管(2)頂端用于連接海洋油氣資源開采平臺的上連接法蘭(1)，主體管(2)的外表面冶金附著有厚度依次減小的鈦合金外加強層(3)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述對接焊連接立管的復合材料結(jié)構(gòu)的錐形應(yīng)力接頭，其特征在于，所述外加強層(3)的剖面線呈拋物線狀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述對接焊連接立管的復合材料結(jié)構(gòu)的錐形應(yīng)力接頭，其特征在于，所述上連接法蘭(1)的材質(zhì)為astm?a694的f56鍛材，主體管(2)的材質(zhì)為astm?a694的f56鍛材或api?5l?x56管材，鈦合金為astm?b265?gr-23型或gr-29型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述對接焊連接立管的復合材料結(jié)構(gòu)的錐形應(yīng)力接頭，其特征在于，所述上連接法蘭(1)和主體管(2)為一體成型結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述對接焊連接立管的復合材料結(jié)構(gòu)的錐形應(yīng)力接頭，其特征在于，所述上連接法蘭(1)與主體管(2)焊接固定。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種對接焊連接立管的復合材料結(jié)構(gòu)的錐形應(yīng)力接頭，包括主體管和固定在主體管頂端用于連接海洋油氣資源開采平臺的上連接法蘭，主體管的外表面冶金附著有鈦材外加強層，通過在主體管外表面冶金附著鈦材外加強層，增強主體管的強度，使其能夠承受更多的負荷而不易斷裂其能經(jīng)受住海底作業(yè)時的高溫氯化物、硫化物、氨等介質(zhì)的腐蝕，保證了海洋資源開采裝備的安全性和使用壽命，用于海上油田開采設(shè)備。

技術(shù)研發(fā)人員：武永鋒,李華軍,劉新宇,張燕飛,賓志湘,吳澤,劉康,王磊,曾冬,呂永超,李云帥,彭方超
受保護的技術(shù)使用者：中海石油（中國）有限公司海南分公司
技術(shù)研發(fā)日：20240730
技術(shù)公布日：2025/5/15