[发明专利]基于冷作硬化效应的冲扭断管装置和方法

说明书

一种基于冷作硬化效应的冲扭断管装置包括管固定器、管燃烧冷却器和管分割冲扭器。管燃烧冷却器包括燃烧舱推动缸、燃烧舱、引信和冷却头；管分割冲扭器包括冲扭卡爪推动缸、旋转滑轨和冲扭卡爪，其中旋转滑轨与外部旋转驱动机构构成联动配合。其方法是：管固定器固定管道；管燃烧冷却器连同管分割冲扭器固定在管道的自由端，燃烧舱内填充燃料，引信点燃燃料，实现快速燃烧并对管道进行加热，冷却头迅速向加热面喷射液氮并实现快速冷却；管分割冲扭器快速旋转冲扭，使管道断裂。利用钢材冷作硬化变脆效应和大扭矩冲扭原理实现海底管道切割，能够提高切割自动化程度和管道切割效率，从而降低海底管道拆除成本。

技术领域

本发明涉及一种基于冷作硬化效应的冲扭断管装置和方法，特别涉及一种利用钢材冷作硬化变脆效应和大扭矩冲扭原理实现海底管道分割的方法，并应用该种方法实现断管的装置，属于海洋工程领域。

技术背景

随着海洋石油开发的不断深入，海底敷设了大量的管道，用于输送原油、生产用水等液体物资。由于依托平台失去原有的功能、海底管道达到使用寿命等原因，部分海底管道被弃置，急需拆除。目前主要采用氧-乙炔切割方式对海底管道进行切割，即：利用浮吊将海底管道一端吊装至工程船上，由人员进行手动氧-乙炔切割。存在切割效率低、人员劳动强度大、作业风险大的缺陷，不能满足现阶段海底管道弃置作业的要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种基于冷作硬化效应的冲扭断管装置和方法，利用钢材冷作硬化变脆效应和大扭矩冲扭原理实现海底管道切割，能够提高切割自动化程度和管道切割效率，同时具有管径适应能力强等特点，从而降低海底管道拆除综合成本。

本发明所的基于冷作硬化效应的冲扭断管装置，主要由管固定器、管燃烧冷却器和管分割冲扭器三部分组成。

所述管燃烧冷却器包括燃烧舱推动缸、燃烧舱、引信和冷却头；其中，燃烧舱连接在燃烧舱推动缸的前端，并呈环段状，引信引入燃烧舱内；冷却头内端环绕在燃烧舱的侧面，并与外部冷介质连接。

所述管分割冲扭器包括冲扭卡爪推动缸、旋转滑轨和冲扭卡爪，其中旋转滑轨与外部旋转驱动机构构成联动配合。

所述管固定器包括固定卡爪推动缸、固定卡爪，固定卡爪推动缸推动固定卡爪径向运动。

前述基于冷作硬化效应的冲扭断管装置的断管方法是：

1．管固定器用于固定管道，安装于管道连续端，固定卡爪推动缸推动固定卡爪夹紧管道实现固定；

2．管燃烧冷却器连同管分割冲扭器套接并固定在管道的自由端，燃烧舱内填充燃料，引信点燃燃料，实现快速燃烧并对管道进行加热，冷却头迅速向加热面喷射液氮并实现快速冷却，使管道钢材晶格分布不均匀并变脆；

3．快速冷却的同时，管分割冲扭器通过旋转滑轨与外部旋转驱动机构联动，快速旋转冲扭，使管道断裂。

发明的有益效果：

本发明的基于冷作硬化效应的冲扭断管装置和方法，利用钢材冷作硬化变脆效应和大扭矩冲扭原理实现海底管道切割，能够提高切割自动化程度和管道切割效率，同时具有管径适应能力强等特点，从而降低海底管道拆除综合成本。

附图说明

图1为一种基于冷作硬化效应的冲扭断管装置示意图。

图中：1管道 ， 2管固定器 ， 3管燃烧冷却器 ， 4管分割冲扭器，5固定卡爪推动缸，6固定卡爪，7燃烧舱推动缸，8燃烧舱，9燃烧舱引信，10燃料，11冷却头，12冲扭卡爪推动缸，13旋转滑轨，14冲扭卡爪。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例１：