國產(chǎn)機械連接器在海底管道維修中的應(yīng)用

成二輝，張海波，梁光輝，楊乾，杜應(yīng)軍

海洋石油工程股份有限公司，天津300452

國產(chǎn)機械連接器在海底管道維修中的應(yīng)用

成二輝，張海波，梁光輝，楊乾，杜應(yīng)軍

海洋石油工程股份有限公司，天津300452

機械連接器在海底管道維修領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用，由于受到國外公司的技術(shù)壟斷與技術(shù)封鎖，機械連接器都依賴進口。文章介紹了首套國產(chǎn)機械連接器在海底管道維修中的應(yīng)用，包括：國產(chǎn)機械連接器的使用背景，安裝前的準備工作以及安裝程序。安裝過程包含了輔助工具的準備、管道直度和橢圓度測量、就位、螺栓緊固、自密封試驗、防腐處理以及保護。該機械連接器的成功應(yīng)用打破了國外專業(yè)公司的技術(shù)壟斷，填補了國內(nèi)空白，為機械連接器的國產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)，具有很好的推廣價值。

機械連接器；海底管道；維修；應(yīng)用

0 引言

機械連接器屬于成熟的海底管道連接產(chǎn)品，能夠滿足管道的設(shè)計及試驗載荷，在國內(nèi)外已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。受國外公司的技術(shù)壟斷與技術(shù)封鎖，機械連接器大多依賴進口，國外機械連接器的供貨商有QCS公司、OIL STATES公司等。國內(nèi)機械連接器的設(shè)計制造處于起步階段，目前國內(nèi)已經(jīng)制造出DN273.1mm、壓力等級為10 MPa的機械連接器，并取得了第三方認證。該機械連接器已經(jīng)在渤海灣海底管道（簡稱海管）維修中得到成功應(yīng)用，打破了國外公司的技術(shù)壟斷，填補了國內(nèi)空白，具有很好的推廣價值[1-8]。

1 機械連接器的特點

機械連接器一端采用機械式的壓緊密封與管道連接，另一端的法蘭面與工業(yè)標準法蘭或其他設(shè)備連接，其實物如圖1所示。機械連接器維修的特點：

（1）機械連接器屬于濕式非焊接形式的海管維修設(shè)備，滿足各類海區(qū)、水深的作業(yè)要求。

（2）由于無需焊接所以不需要第三方檢驗合格的焊接程序和焊工。

（3）不需要特種船舶等設(shè)備。

（4）具有一定量的長度調(diào)節(jié)功能。

（5）雖然不能保證原有管道的整體性能不變，但可提供足夠的機械強度和可靠性。

圖1 機械連接器實物

2 國產(chǎn)機械連接器的使用背景

渤海某平臺一條外徑為273.1 mm的注水管道膨脹彎上的法蘭由于損壞需要更換，但此膨脹彎不具備起吊至水面更換法蘭的條件，因而只能將原法蘭更換為機械連接器。由于國外機械連接器供貨時間長，且價格高，不能滿足此項目的工程需要，且當時國內(nèi)已制造出規(guī)格匹配的機械連接器，因而此次維修為國產(chǎn)機械連接器的首次使用創(chuàng)造了條件。平臺所在位置水深19 m，施工時間為2013年7月。

3 國產(chǎn)機械連接器的首次應(yīng)用

3.1 陸地試驗

雖然廠家的機械連接器已經(jīng)取得國家專利并得到中國船級社的認證，但由于是首次使用，在機械連接器出廠前再一次進行了水壓試驗，試驗壓力15 MPa，保壓時間30 min，滿足項目需要。

3.2 安裝培訓(xùn)

據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)所有機械連接器的使用都有國外廠家的現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)。由于本次安裝的機械連接器為國產(chǎn)機械連接器，安裝工作只能由施工單位自主完成，因而對潛水員的培訓(xùn)非常重要，培訓(xùn)由潛水監(jiān)督及現(xiàn)場技術(shù)人員負責(zé)，圖2為在施工船舶上安裝機械連接器的培訓(xùn)照片。

3.3 作業(yè)面開挖

作業(yè)面開挖是指在機械連接器擬安裝位置處，挖一個長×寬×深為3 m×3 m×1.5 m的作業(yè)坑，以滿足涂層清理設(shè)備的安裝、膨脹彎端部法蘭的切割以及機械連接器的安裝要求。

圖2 安裝培訓(xùn)

3.4 管道表面處理

根據(jù)機械連接器安裝密封的要求，管道表面處理要求露出金屬白?，F(xiàn)場使用高壓水設(shè)備進行了機械連接器安裝位置的涂層清理，清理長度約為1 m。

3.5 機械連接器的安裝

3.5.1 所需設(shè)備（見表1）

表1 機械連接器安裝所需設(shè)備

3.5.2 海管橢圓度、直度測量

使用D 273.1 mm橢圓度測量儀對切口到標記長度處的裸管進行測量，判斷是否滿足機械連接器安裝的要求；使用長約1.22 m（48 in）的水平直尺，過切口測量時鐘方向間隔均勻的四個點（比如12、3、6、9點鐘），檢查海管的直度，管體與直尺的距離不應(yīng)超過0.15 cm（1/16 in）。

3.5.3 機械連接器就位

（1）合理起吊機械連接器（起吊時要保證至少用到兩個吊點），將其移到船側(cè)水面以上。

（2）在潛水員的指引下，下放機械連接器。下放過程中要注意：其一，不能直接將連接器下放到管道上，而是下放至管道旁邊。其二，要避免機械連接器接觸到海床。其三，在接近安裝位置時，檢查確認機械連接器上組件是否在位以及連接器內(nèi)部是否有雜物進入。如果有上述情況發(fā)生，連接器必須吊裝出水，經(jīng)過清理及檢查后才能再次入水。

（3）將連接器緩緩套進清理好的管道內(nèi)，直到無法繼續(xù)推進（管道端部與連接器內(nèi)部臺階接觸），測量連接器套筒法蘭端面與之前裸管上的標記之間的距離。機械連接器下放就位見圖3，與海管對接位置見圖4。

圖3 機械連接器下放至海面

圖4 機械連接器與海管相對位置

3.5.4 螺栓緊固

使用液壓拉伸器對螺栓進行液壓拉伸緊固，操作步驟如下：

（1）安裝50%拉伸頭到法蘭上（即間隔安裝拉伸頭），加壓到指定壓力的50%，測試系統(tǒng)是否有泄漏。如無泄漏，將壓力打到指定壓力，此步驟中因法蘭行程明顯，因此要求油泵壓力不能過大。

（2）根據(jù)拉伸器廠家提供的加力程序，對剩余螺栓進行加力上緊。最終確保所有螺栓已被加力到指定預(yù)緊力。

3.5.5 自密封試驗

螺栓加力完成后對機械連接器進行自密封試驗，以檢驗機械連接器與海管之間密封的有效性。步驟如下：

（1）將試壓軟管連接到機械連接器試壓口上，泵入少量水以清除系統(tǒng)內(nèi)殘留的空氣。

（2）加壓至11 MPa，并在壓力穩(wěn)定后保壓30 min。壓力試驗合格后卸壓，移除試壓軟管，并用絲堵將試壓口堵上。

3.5.6 注入油脂

在機械連接器的高壓黃油接頭處安裝高壓黃油槍，注入黃油，從夾頭部位將水擠出。多余的黃油會從夾頭法蘭縫隙或者管件外徑處的夾頭法蘭面溢出。注入油脂的目的是進行機械連接器的內(nèi)部防腐處理。

3.5.7 機械連接器的保護

在試壓完成及油脂注入后，機械連接器的安裝工作完成。最后用沙袋將之前開挖的作業(yè)坑回填，以保護安裝完成后的機械連接器。

4 結(jié)束語

該套國產(chǎn)機械連接器的成功應(yīng)用打破了國外公司的技術(shù)封鎖，填補了國內(nèi)空白，為機械連接器的國產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)，具有很好的推廣價值。盡管國產(chǎn)機械連接器已在海底管道維修作業(yè)中得到成功應(yīng)用，但是國產(chǎn)機械連接器的密封形式以及制造質(zhì)量與進口機械連接器還有一定的差距。本次機械連接器用于海底注水管道的連接，如果用于油氣管道更需謹慎。

[1]劉春厚，潘東民，吳誼山.海底管道維修方法綜述[J].中國海上油氣，2004，16（1）：59-62.

[2]劉春厚，潘東民，高峰.海底雙重保溫管道水下修復(fù)工程實例[J].中國海上油氣（工程），2003，15（6）：2-4.

[3]侯濤，安國亭.海底管道損傷處的修復(fù)方法[J].海洋工程，2003，214：40-43．

[4]張劍波，袁超紅.海底管道檢測與維修技術(shù)[J].石油礦場機械，2005，34（5）：6-10．

[5]侯濤，安國亭.海底管道損傷的原因分析及修復(fù)[J].中國海洋平臺，2002，17（4）：37-39．

[6]陳家慶，焦向東.水下破損管道維修技術(shù)及相關(guān)問題[J].石油礦場機械，2004，33（1）：33-37．

[7]魏中格，齊雅茹，劉鴻升，等[J].海底管道維修技術(shù)[J].石油工程建設(shè)，2002，28（4）：30-32．

[8]潘東民，馬洪新，梁光輝，等.海底油氣管道水下修復(fù)技術(shù)開發(fā)及工程應(yīng)用[J].天津科技，2009，（2）：17-20．

Application ofDomestic MechanicalEnd Connector in Subsea Pipeline Repair

Cheng Erhui，Zhang Haibo，Liang Guanghui，Yang Qian，Du Yingjun
CNOOC Offshore OilEngineering Co.，Ltd.，Tianjin 300452，China

Mechanical end connector has been widely used in the field of subsea pipeline repair，due to the technological monopoly and technological blockade of foreign companies，mechanical end connectors rely on imports.This paper introduces the application of the first domestic mechanical end connector in subsea pipeline repair，including the application background，preparation work and installation procedure.The installation process includes preparing auxiliary tools，measuring pipe straightness and ellipticity，positioning，tightening bolts，testing self sealing，performing anticorrosion treatment and protection.Its successful application broke the technological monopoly of foreign professional companies，filled domestic blank，and paved the way for domestic mechanical end connector production，so it has excellent promotionalvalue.

mechanicalend connector；subsea pipeline；maintenance；application

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.04.019

成二輝（1981-），男，河北定州人，工程師，2008年畢業(yè)于西安石油大學(xué)化工過程機械專業(yè)，碩士，現(xiàn)從事海底管道維修技術(shù)研究工作。

2013-11-12；

2014-05-28