机械压力接头在海洋石油平台上的应用探讨.pdf

第 4 3卷第 1期 2 0 1 4年 1月 当 代 化 工 C o n t e m p o r a r y C h e mi c a l I n d u s t r y V o 1 ．4 3．N 0 ． 1 J a n u a r y，2 0 1 4 机械压力接头在海洋石油平台上的应用探讨 郝敬雷，王玉伟 ，吴 蕾，王 峻，刘 琦 海洋石油工程股份有限公司， 天津 塘沽 3 0 0 4 5 2 摘 要通过对传统法兰和机械压力接头进行对比介绍并对二者在材料 、安装、检验等方面的IB ,-t 和费用 做综合性比较，阐述了它们各自的优缺点、机械压力接头的密封原理及其在使用中的局限性，说明了机械压力 接头在海洋石油平台的应用前景。 关键词 机械压力接头；法兰 中图分类号T E 9 5 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 4O 1 0 1 2 4 0 2 Di s c us s i o n o n Appl i c a t i o n o f M e c ha ni c a l Pr e s s u r e Co n n e c t i o n s i n Of f s h o r e 0i l P l a t f o r ms H A O - l e i ，W A NG Y u w e i ，WUL e i ，W A NGJ u n ，L I UQi Off s h o r e O i l E n g i n e e r i n g C o mp a n y L i mi t e d ， T i a n j i n T a n g g u 3 0 0 4 5 2 ，C h i n a Abs t r a c t Ad v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f t r a d i t i o n a l f l a n g e a n d me c h a n i c a l p r e s s u r e c o n n e c t i o n s we r e a n a l y z e d b y c o mp r e h e n s i v e c o mp a ris o n o f t h e i r c h a r a c t e r i s t i c s ，a n d s e a l p rin c i p l e a n d a p p l i c a t i o n l i mi t a t i o n o f t h e me c h a n i c a l p r e s s u r e c o n n e c t i o n s we r e d i s c u s s e d a s we l l a s i t s a p p l i c a t i o n p r o s p e c t i n o ffs h o r e o i l p l a t f o r ms ． Ke y w o r d s Me c h a n i c a l p r e s s u r e j o i n t ； F l a n g e ； S e a l p ri n c i p l e 随着海洋工程领域的高速发展 ，海上油 田、工 程船舶、 海底管道等领域的管道连接新技术逐渐的 被应用 ⋯。海上管道主要用于石油 、天然气 、高压 水、液体和气体介质的输送，由于传统焊接连接技 术工序多、 效率低、耗能高、污染环境大等缺点且 石油行业对施工防爆要求较高， 所以管道非焊接连 接方式应用越来越广泛， 越来越受到广大工程技术 人员的青睐。现阶段非焊接管道连接方式主要有沟 槽式管道连接技术、卡套式管道连接技术、扩口式 管道连接技术、3 7 。扩口式法兰连接技术、9 0 。扩 口式法兰连接技术、 止推式法兰连接技术、 H A E L O K 机械压力式管道连接技术等。沟槽式管道连接技 术 、卡套式管道连接技术 、扩 口式管道连接技术 、 3 7 。扩 口式法兰连接技术 、9 O 。扩 口式法兰连接技 术、 止推式法兰连接技术等属于常用的非焊接管道 连接技术 ，已被大家所熟悉和掌握 。本文主要针 对由我公司进行二次创新的机械压力接头技术进 行介绍。 l 法兰和机械压力接头综合比较 1 ． 1 法兰使用限制 在海洋石油平台上， 管道与法兰连接处一般采 用焊接连接。但在特定条件下，管道连接不允许使 用焊接连接方式，例如部分管线进行防腐处理后， 不能再次动火 镀锌管线、内涂塑管线等 ；部分 管线预制、 安装，特别是维修时，有空间限制。而 机械压力接头的应用能很好的解决以上问题， 在国 外应用实例很多。 1 ． 2 法兰较机械压力接头的优点 在国内的海洋石油平台上， 传统的法兰连接方 式得到大规模使用，而机械压力接头则很少使用， 原因主要有 以下几个方面 1 由于法兰连接被普遍运用， 被标准化， 节 省设计流程。根据实际情况按标准选择，而且产品 规格型号标准化。而机械压力接头各种规格参数需 要重新设计计算，相对于法兰等成熟产品花费大。 2 由于机械压力接头没有标准化，并没有 大规模制造， 从而造成该产品制造费用相对于法兰 较高 。 3 法兰外形简单，机械压力接头的形状 、 制造精度相比法兰要求高， 加工制造也比法兰复杂 一 些 。 4 法兰使用范围广，使用和后期的维修经 验多， 而机械压力接头因为应用较少，缺少使用和 维护的经验，一般不大容易被接受。 1 ． 3 法兰缺点 法兰虽然优点很多，但也有其突出缺点连接 件太多， 绝大部分法兰需要焊接， 焊接后需要报检， 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 7 0 5 作者简介 郝敬雷 1 9 7 8 - ，男 ，江苏徐州人，工程师，2 0 0 3年毕业于西南石油学院化学工程与工艺专业。E - m a i l h a o j l m a i l ． c o o e c ． c o m ． c n 。 第 4 3 卷第 1 期 郝敬雷，等机械压力接头在海洋石油平台上的应用探讨 1 2 5 有安装和使用的空间限制， 拆卸后必须更换垫片等 系统管线约 7 0 0 m、 淡水管道系统管线约 5 0 0 m， 管 [ 3 1 。法兰虽然能满足海洋平台大部分管线连接的需 线尺寸从 l ， 2 ”至 8 ”。 要，但是对于镀锌管线、内涂塑管线、有空间限制 1 ． 5 机械压力接头局限性 的管线仍不适用。 1 ． 4 机械压力接头优点 机械压力接头有 以下几大优点 1 施工工艺简化 管道焊接连接方法，工序较多，效率低；机械 压力接头不涉及焊接，更没有对连接处进行无损检 验，施工工人使用专用的液压工具将管子端部插入 到压力接头 中，然后根据管线施工图纸中的尺寸对 管线进行下料施工。 2 提高工作效率，缩短施工工期 施工程序简单，可以使管线的预制、安装更加 快捷、方便，极大的节省施工工期，提高管线在预 制、安装时的场地使用率，节约施工资源及施工时 间。综合比较结果详见表 1 和表 2 。 表 1 法兰和机械压力接头综合比较 碳钢管道 T a b l e 1 Th e fl a n g e a n d t h e me c h a n i c a l p r e s s u r e j o i n t c o mp r e h e n s i v e c o mp a r i s o n c a r b o n s t e e 1 3 降低环境的污染、节能降耗，减少特殊 工种对人的伤害。 避免明火作业、管线焊接、焊道无损检测等作 业对施工工人的伤害， 降低对环境造成的污染和破 坏；减化施工环节，提高施工安全可靠性；降低管 道系统制造安装过程的电能消耗 ，节能增效 。 4 在维修生产中的管线时，不动明火，安 全快速，方便简洁。 5 机械压力接头技术经济优势明显、性价 比高。 现以西江 D P P 平台柴油管道系统 碳钢管道 和西江 D P P 淡水管道系统 3 1 6 S S 不锈钢管道 为 例，管道系统以采用法兰和机械压力接头 机械压 力接头实现本地化规模生产 连接，从工期、各单 项和综合费用等进行比较。 西江 D P P平台柴油管道 表 2 法兰和机械压力接头综合比较 不锈钢管道 T a b l e 2 T h e fl a n g e a n d t h e me c h a n i c a l p r e s s u r e j o i n t c o mp r e h e n s i v e c o mp a r i s o n s t a i n l e s s s t e e 1 1 ． 6 机械压力接头密封原理 机械压力接头连接原理是在 2 根即将连接管线 的端 口处 ，外部套密封卡套 ，该卡套上设置 2 个压 紧环，压紧环与卡套为整体构造， 在卡套外部设置 一 个压紧机构。在连接时由液压工具对该压紧机构 施加力，通过压紧机构对密封卡套挤压加力，使卡 套压紧环缩小产生形变， 挤压在即将连接的管线外 部，与管线外表面产生过盈配合， 从而实现密封效 果 图 1 o 图 1 机械压 力接 头密封原理 F i g ． 1 Me c h a n i c a l p r e s s u r e j o i n t s e a l i n g p ri n c i p l e 机械压力接头也有其 明显 的局 限性 。机械压力 接头不能进行维修； 超高压、 大尺寸的机械压力接 头的应用还有待于研究开发； 在施工中精度要求较 高，必须使用切管机进行管线切割保证管线垂直度 9 0 。 2 。，打磨切口内外表面，去除毛刺保证光 滑；在维修时，被维修管线破损段被移走，同时将 两端安装有机械接头的短管放置到修理位置， 这样 可能的泄漏点就由两个增加到 4 个。 下转第1 2 8 页 兰 垡 3 V锥流量计标定试验数据分析 在相同条件下， 对 V锥流量计 8 9 X 1 2 在 试验室的标定系统上进行了标定研究。V锥流量计 标定试验程序的显示界面如图6 所示。 在 V锥流量计标定试验过程中， 标准罐 2 的标 准容积为 0 ．7 m ，主要数据的记录如表 l 所示。 工 2 0 1 4年 1月 别捷尔斯法 P e t e r s 图6 V锥流量计标定数据控制窗口 Fi g ． 6 V- c o n e fl o wme t e r c a l i b r a t i o n d a t a c o n t r o l wi n d o w 通过计算得到表 1 ，对流出系数 C 进行分析 1 流出系数 c 的算术平均值 1 ．0 0 1 1 8 8 6 ； 2 流出系数 C 算术平均值的校核 1 2 l 2 1 c 一， z 0 ． 0 0 0 0 0 01 8 2 ≤ 0． 0 0 0 00 01 ‘ ， ’ 经过校核计算，可以看出计算结果是正确的。 3 流出系数 C 标准差的计算 别捷尔斯法 P e t e r s ∑ 1 ． 2 5 3 X 皇 一 0 ． 0 0 1 0 8 2 5 8 2 ‘4 n n 一 1 、 贝塞尔法 B e s s e 1 0． 0 0 0 8 9 9 4 3 6 4 流出系数 c 算术平均值的标准差 ∑Iv ／ J i 1 2 5 3x i l 0‘ 。 。。 3 2 5 5 ， z 、 ／ 【 一1 贝塞尔法 B e s s e 1 0 ． 0 0 0 2 5 9 6 4 5 0 “ ．7 2 0 00 25 96 45 n 4 结 论 1 标定方法简单易懂， 数据处理严紧， 为其 他流量计的标定提供了一定的依据。 2 通过对 V锥流量计标定试验数据分析计 算表明该 V锥流量计的精度达到了 1 ％。因此利用 V锥流量计可准确计量蒸汽流量及干度，提高能量 的利用率。 3 此标定方法可作为将来不同型号 V锥流 量计标定的基础，开展大流量，高压差，高流速的 误差测量研究 。 参考文献 [ 1 ] 潘振．基于 v锥流量计的成品油管道顺序输送检测技术研究[ D 】 ． 中 国石油大学 ，2 0 1 0 2 1 2 2 ． [ 2] 胡俊，董峰．基于 V 型内锥流量计测量气冰 两相流的研究[J 】 ．工程 热物理学报 ，2 0 0 7 曾 刊 I 2 0 5 2 0 8 [ 3]D o n g F ． ， T a n C ． ， L i W．， e t a 1 ． F l o w R a t e Me a s u r e me n t o f O i l w a te r T w o - p h a s e F l o w B a s e d o n V - c o n e F l o w m e t e r [A ] ．T h e 6 t h I n te r n a t io n a l S y mp o s i u m o n Me a s u r e me n t T e c h n iq u e s f o r Mu h i p h a s e F l o w s [C ] ． O k i n a w a ， J a p a n ， 2 008 1 - 1 0 ． [ 4] 张纯静 ，申龙涉 ， 晏永飞，等．锥形流量计的标定及其误差分析[J 】 ． 辽宁石油化工大学学报，2 0 1 2 0 2 5 4 5 7 ． [ 5]王斌． 浅析锥形流量计与孔板流量计 的比较[ J J ． 计量技术，2 0 1 0 ， 1 8 3 7 3 8 ． [ 6]孙波． 关于锥形流量计的研究使用【 J 1 _ 科技信息， 2 0 1 0 ， 2 3 9 3 3 9 5 4 ． [ 7]李道霖． 电气控制与 P L C原理及应用[ M】 ． 北京 电子工业出版社， 2 0 0 4 5 2 一l 1 3 ． [ 8]董国庆．流量标 定装置控制系统的改进[ J 】 ．工业生产与技术进步， 2 0 0 0 ， 2 8 2 1 1 1 -1 1 5 ． 上接第 1 2 5页 2 结束语 机械压力接头连接技术的应用， 使复杂的管道连 接工序变得简单、 快捷、 方便， 是管道非焊接连接技 术的又一进步。 虽然目前在国内机械压力接头应用并 不广泛， 但是凭借着其众多的优点， 在未来一定会在 海洋工程和船舶领域得到更为广泛的应用。 参考文献 [ 1 ]王海萍，于彬 ，谢维维．维特利接头在海洋石油平台管道系统 中 的应用[J ] ．天津航海， 2 0 0 8 3 1 8 1 9 ． [ 2]王天成．新型无焊接管道技术在石油机械中的应用[ J ] ．石油矿场 机械， 2 0 0 7 ，3 6 3 4 6 4 8 ． [ 3 ]阮春田，张嘉林． 卡箍连接的应用及设计探讨[ J ]．化工管道与设 备，2 003 5 2 1 2 3 ．