郝敬雷，王玉偉，吳 蕾，王 峻，劉 琦

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 塘沽 300452）

隨著海洋工程領(lǐng)域的高速發(fā)展，海上油田、工程船舶、海底管道等領(lǐng)域的管道連接新技術(shù)逐漸的被應(yīng)用［1］。海上管道主要用于石油、天然氣、高壓水、液體和氣體介質(zhì)的輸送，由于傳統(tǒng)焊接連接技術(shù)工序多、效率低、耗能高、污染環(huán)境大等缺點(diǎn)且石油行業(yè)對(duì)施工防爆要求較高，所以管道非焊接連接方式應(yīng)用越來(lái)越廣泛，越來(lái)越受到廣大工程技術(shù)人員的青睞。現(xiàn)階段非焊接管道連接方式主要有溝槽式管道連接技術(shù)、卡套式管道連接技術(shù)、擴(kuò)口式管道連接技術(shù)、37°擴(kuò)口式法蘭連接技術(shù)、90°擴(kuò)口式法蘭連接技術(shù)、止推式法蘭連接技術(shù)、HAELOK機(jī)械壓力式管道連接技術(shù)等。溝槽式管道連接技術(shù)、卡套式管道連接技術(shù)、擴(kuò)口式管道連接技術(shù)、37°擴(kuò)口式法蘭連接技術(shù)、90°擴(kuò)口式法蘭連接技術(shù)、止推式法蘭連接技術(shù)等屬于常用的非焊接管道連接技術(shù)，已被大家所熟悉和掌握［2］。本文主要針對(duì)由我公司進(jìn)行二次創(chuàng)新的機(jī)械壓力接頭技術(shù)進(jìn)行介紹。

1 法蘭和機(jī)械壓力接頭綜合比較

1.1 法蘭使用限制

在海洋石油平臺(tái)上，管道與法蘭連接處一般采用焊接連接。但在特定條件下，管道連接不允許使用焊接連接方式，例如部分管線進(jìn)行防腐處理后，不能再次動(dòng)火（鍍鋅管線、內(nèi)涂塑管線等）；部分管線預(yù)制、安裝，特別是維修時(shí)，有空間限制。而機(jī)械壓力接頭的應(yīng)用能很好的解決以上問(wèn)題，在國(guó)外應(yīng)用實(shí)例很多。

1.2 法蘭較機(jī)械壓力接頭的優(yōu)點(diǎn)

在國(guó)內(nèi)的海洋石油平臺(tái)上，傳統(tǒng)的法蘭連接方式得到大規(guī)模使用，而機(jī)械壓力接頭則很少使用，原因主要有以下幾個(gè)方面：

（1）由于法蘭連接被普遍運(yùn)用，被標(biāo)準(zhǔn)化，節(jié)省設(shè)計(jì)流程。根據(jù)實(shí)際情況按標(biāo)準(zhǔn)選擇，而且產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化。而機(jī)械壓力接頭各種規(guī)格參數(shù)需要重新設(shè)計(jì)計(jì)算，相對(duì)于法蘭等成熟產(chǎn)品花費(fèi)大。

（2）由于機(jī)械壓力接頭沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化，并沒(méi)有大規(guī)模制造，從而造成該產(chǎn)品制造費(fèi)用相對(duì)于法蘭較高。

（3）法蘭外形簡(jiǎn)單，機(jī)械壓力接頭的形狀、制造精度相比法蘭要求高，加工制造也比法蘭復(fù)雜一些。

（4）法蘭使用范圍廣，使用和后期的維修經(jīng)驗(yàn)多，而機(jī)械壓力接頭因?yàn)閼?yīng)用較少，缺少使用和維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，一般不大容易被接受。

1.3 法蘭缺點(diǎn)

法蘭雖然優(yōu)點(diǎn)很多，但也有其突出缺點(diǎn)：連接件太多，絕大部分法蘭需要焊接，焊接后需要報(bào)檢，有安裝和使用的空間限制，拆卸后必須更換墊片等［3］。法蘭雖然能滿足海洋平臺(tái)大部分管線連接的需要，但是對(duì)于鍍鋅管線、內(nèi)涂塑管線、有空間限制的管線仍不適用。

1.4 機(jī)械壓力接頭優(yōu)點(diǎn)

機(jī)械壓力接頭有以下幾大優(yōu)點(diǎn)：

（1）施工工藝簡(jiǎn)化

管道焊接連接方法，工序較多，效率低；機(jī)械壓力接頭不涉及焊接，更沒(méi)有對(duì)連接處進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)，施工工人使用專用的液壓工具將管子端部插入到壓力接頭中，然后根據(jù)管線施工圖紙中的尺寸對(duì)管線進(jìn)行下料施工。

（2）提高工作效率，縮短施工工期

施工程序簡(jiǎn)單，可以使管線的預(yù)制、安裝更加快捷、方便，極大的節(jié)省施工工期，提高管線在預(yù)制、安裝時(shí)的場(chǎng)地使用率，節(jié)約施工資源及施工時(shí)間。綜合比較結(jié)果詳見表1和表2。

表1 法蘭和機(jī)械壓力接頭綜合比較（碳鋼管道）Table 1 The flange and the mechanical pressure joint comprehensive comparison（carbon steel）

（3）降低環(huán)境的污染、節(jié)能降耗，減少特殊工種對(duì)人的傷害。

避免明火作業(yè)、管線焊接、焊道無(wú)損檢測(cè)等作業(yè)對(duì)施工工人的傷害，降低對(duì)環(huán)境造成的污染和破壞；減化施工環(huán)節(jié)，提高施工安全可靠性；降低管道系統(tǒng)制造安裝過(guò)程的電能消耗，節(jié)能增效。

（4）在維修生產(chǎn)中的管線時(shí)，不動(dòng)明火，安全快速，方便簡(jiǎn)潔。

（5）機(jī)械壓力接頭技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯、性價(jià)比高。

現(xiàn)以西江DPP平臺(tái)柴油管道系統(tǒng)（碳鋼管道）和西江DPP淡水管道系統(tǒng)（316SS不銹鋼管道）為例，管道系統(tǒng)以采用法蘭和機(jī)械壓力接頭（機(jī)械壓力接頭實(shí)現(xiàn)本地化規(guī)模生產(chǎn)）連接，從工期、各單項(xiàng)和綜合費(fèi)用等進(jìn)行比較。西江DPP平臺(tái)柴油管道系統(tǒng)管線約700 m、淡水管道系統(tǒng)管線約500 m，管線尺寸從1/2″至8″。

1.5 機(jī)械壓力接頭局限性

表2 法蘭和機(jī)械壓力接頭綜合比較（不銹鋼管道）Table 2 The flange and the mechanical pressure joint comprehensive comparison（stainless steel）

1.6 機(jī)械壓力接頭密封原理

機(jī)械壓力接頭連接原理是在2根即將連接管線的端口處，外部套密封卡套，該卡套上設(shè)置2個(gè)壓緊環(huán)，壓緊環(huán)與卡套為整體構(gòu)造，在卡套外部設(shè)置一個(gè)壓緊機(jī)構(gòu)。在連接時(shí)由液壓工具對(duì)該壓緊機(jī)構(gòu)施加力，通過(guò)壓緊機(jī)構(gòu)對(duì)密封卡套擠壓加力，使卡套壓緊環(huán)縮小產(chǎn)生形變，擠壓在即將連接的管線外部，與管線外表面產(chǎn)生過(guò)盈配合，從而實(shí)現(xiàn)密封效果（圖1）。

圖1 機(jī)械壓力接頭密封原理Fig.1 Mechanical pressure joint sealing principle

機(jī)械壓力接頭也有其明顯的局限性。機(jī)械壓力接頭不能進(jìn)行維修；超高壓、大尺寸的機(jī)械壓力接頭的應(yīng)用還有待于研究開發(fā)；在施工中精度要求較高，必須使用切管機(jī)進(jìn)行管線切割保證管線垂直度90°±2°，打磨切口內(nèi)外表面，去除毛刺保證光滑；在維修時(shí)，被維修管線破損段被移走，同時(shí)將兩端安裝有機(jī)械接頭的短管放置到修理位置，這樣可能的泄漏點(diǎn)就由兩個(gè)增加到4個(gè)。

2 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)械壓力接頭連接技術(shù)的應(yīng)用，使復(fù)雜的管道連接工序變得簡(jiǎn)單、快捷、方便，是管道非焊接連接技術(shù)的又一進(jìn)步。雖然目前在國(guó)內(nèi)機(jī)械壓力接頭應(yīng)用并不廣泛，但是憑借著其眾多的優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)一定會(huì)在海洋工程和船舶領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用。

［1］王海萍，于彬，謝維維．維特利接頭在海洋石油平臺(tái)管道系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．天津航海,2008(3): 18-19．

［2］王天成．新型無(wú)焊接管道技術(shù)在石油機(jī)械中的應(yīng)用[J]．石油礦場(chǎng)機(jī)械,2007，36（3）：46-48.

［3］阮春田，張嘉林.卡箍連接的應(yīng)用及設(shè)計(jì)探討[J] ．化工管道與設(shè)備,2003(5):21-23.