国产机械连接器在海底管道维修中的应用

成二辉，张海波，梁光辉，杨乾，杜应军

海洋石油工程股份有限公司，天津300452

国产机械连接器在海底管道维修中的应用

成二辉，张海波，梁光辉，杨乾，杜应军

海洋石油工程股份有限公司，天津300452

机械连接器在海底管道维修领域已广泛应用，由于受到国外公司的技术垄断与技术封锁，机械连接器都依赖进口。文章介绍了首套国产机械连接器在海底管道维修中的应用，包括：国产机械连接器的使用背景，安装前的准备工作以及安装程序。安装过程包含了辅助工具的准备、管道直度和椭圆度测量、就位、螺栓紧固、自密封试验、防腐处理以及保护。该机械连接器的成功应用打破了国外专业公司的技术垄断，填补了国内空白，为机械连接器的国产化奠定了基础，具有很好的推广价值。

机械连接器；海底管道；维修；应用

0 引言

机械连接器属于成熟的海底管道连接产品，能够满足管道的设计及试验载荷，在国内外已经有了广泛的应用。受国外公司的技术垄断与技术封锁，机械连接器大多依赖进口，国外机械连接器的供货商有QCS公司、OIL STATES公司等。国内机械连接器的设计制造处于起步阶段，目前国内已经制造出DN273.1mm、压力等级为10 MPa的机械连接器，并取得了第三方认证。该机械连接器已经在渤海湾海底管道（简称海管）维修中得到成功应用，打破了国外公司的技术垄断，填补了国内空白，具有很好的推广价值[1-8]。

1 机械连接器的特点

机械连接器一端采用机械式的压紧密封与管道连接，另一端的法兰面与工业标准法兰或其他设备连接，其实物如图1所示。机械连接器维修的特点：

（1）机械连接器属于湿式非焊接形式的海管维修设备，满足各类海区、水深的作业要求。

（2）由于无需焊接所以不需要第三方检验合格的焊接程序和焊工。

（3）不需要特种船舶等设备。

（4）具有一定量的长度调节功能。

（5）虽然不能保证原有管道的整体性能不变，但可提供足够的机械强度和可靠性。

图1 机械连接器实物

2 国产机械连接器的使用背景

渤海某平台一条外径为273.1 mm的注水管道膨胀弯上的法兰由于损坏需要更换，但此膨胀弯不具备起吊至水面更换法兰的条件，因而只能将原法兰更换为机械连接器。由于国外机械连接器供货时间长，且价格高，不能满足此项目的工程需要，且当时国内已制造出规格匹配的机械连接器，因而此次维修为国产机械连接器的首次使用创造了条件。平台所在位置水深19 m，施工时间为2013年7月。

3 国产机械连接器的首次应用

3.1 陆地试验

虽然厂家的机械连接器已经取得国家专利并得到中国船级社的认证，但由于是首次使用，在机械连接器出厂前再一次进行了水压试验，试验压力15 MPa，保压时间30 min，满足项目需要。

3.2 安装培训

据统计，目前国内所有机械连接器的使用都有国外厂家的现场技术指导。由于本次安装的机械连接器为国产机械连接器，安装工作只能由施工单位自主完成，因而对潜水员的培训非常重要，培训由潜水监督及现场技术人员负责，图2为在施工船舶上安装机械连接器的培训照片。

3.3 作业面开挖

作业面开挖是指在机械连接器拟安装位置处，挖一个长×宽×深为3 m×3 m×1.5 m的作业坑，以满足涂层清理设备的安装、膨胀弯端部法兰的切割以及机械连接器的安装要求。

图2 安装培训

3.4 管道表面处理

根据机械连接器安装密封的要求，管道表面处理要求露出金属白。现场使用高压水设备进行了机械连接器安装位置的涂层清理，清理长度约为1 m。

3.5 机械连接器的安装

3.5.1 所需设备（见表1）

表1 机械连接器安装所需设备

3.5.2 海管椭圆度、直度测量

使用D 273.1 mm椭圆度测量仪对切口到标记长度处的裸管进行测量，判断是否满足机械连接器安装的要求；使用长约1.22 m（48 in）的水平直尺，过切口测量时钟方向间隔均匀的四个点（比如12、3、6、9点钟），检查海管的直度，管体与直尺的距离不应超过0.15 cm（1/16 in）。

3.5.3 机械连接器就位

（1）合理起吊机械连接器（起吊时要保证至少用到两个吊点），将其移到船侧水面以上。

（2）在潜水员的指引下，下放机械连接器。下放过程中要注意：其一，不能直接将连接器下放到管道上，而是下放至管道旁边。其二，要避免机械连接器接触到海床。其三，在接近安装位置时，检查确认机械连接器上组件是否在位以及连接器内部是否有杂物进入。如果有上述情况发生，连接器必须吊装出水，经过清理及检查后才能再次入水。

（3）将连接器缓缓套进清理好的管道内，直到无法继续推进（管道端部与连接器内部台阶接触），测量连接器套筒法兰端面与之前裸管上的标记之间的距离。机械连接器下放就位见图3，与海管对接位置见图4。

图3 机械连接器下放至海面

图4 机械连接器与海管相对位置

3.5.4 螺栓紧固

使用液压拉伸器对螺栓进行液压拉伸紧固，操作步骤如下：

（1）安装50%拉伸头到法兰上（即间隔安装拉伸头），加压到指定压力的50%，测试系统是否有泄漏。如无泄漏，将压力打到指定压力，此步骤中因法兰行程明显，因此要求油泵压力不能过大。

（2）根据拉伸器厂家提供的加力程序，对剩余螺栓进行加力上紧。最终确保所有螺栓已被加力到指定预紧力。

3.5.5 自密封试验

螺栓加力完成后对机械连接器进行自密封试验，以检验机械连接器与海管之间密封的有效性。步骤如下：

（1）将试压软管连接到机械连接器试压口上，泵入少量水以清除系统内残留的空气。

（2）加压至11 MPa，并在压力稳定后保压30 min。压力试验合格后卸压，移除试压软管，并用丝堵将试压口堵上。

3.5.6 注入油脂

在机械连接器的高压黄油接头处安装高压黄油枪，注入黄油，从夹头部位将水挤出。多余的黄油会从夹头法兰缝隙或者管件外径处的夹头法兰面溢出。注入油脂的目的是进行机械连接器的内部防腐处理。

3.5.7 机械连接器的保护

在试压完成及油脂注入后，机械连接器的安装工作完成。最后用沙袋将之前开挖的作业坑回填，以保护安装完成后的机械连接器。

4 结束语

该套国产机械连接器的成功应用打破了国外公司的技术封锁，填补了国内空白，为机械连接器的国产化奠定了基础，具有很好的推广价值。尽管国产机械连接器已在海底管道维修作业中得到成功应用，但是国产机械连接器的密封形式以及制造质量与进口机械连接器还有一定的差距。本次机械连接器用于海底注水管道的连接，如果用于油气管道更需谨慎。

[1]刘春厚，潘东民，吴谊山.海底管道维修方法综述[J].中国海上油气，2004，16（1）：59-62.

[2]刘春厚，潘东民，高峰.海底双重保温管道水下修复工程实例[J].中国海上油气（工程），2003，15（6）：2-4.

[3]侯涛，安国亭.海底管道损伤处的修复方法[J].海洋工程，2003，214：40-43．

[4]张剑波，袁超红.海底管道检测与维修技术[J].石油矿场机械，2005，34（5）：6-10．

[5]侯涛，安国亭.海底管道损伤的原因分析及修复[J].中国海洋平台，2002，17（4）：37-39．

[6]陈家庆，焦向东.水下破损管道维修技术及相关问题[J].石油矿场机械，2004，33（1）：33-37．

[7]魏中格，齐雅茹，刘鸿升，等[J].海底管道维修技术[J].石油工程建设，2002，28（4）：30-32．

[8]潘东民，马洪新，梁光辉，等.海底油气管道水下修复技术开发及工程应用[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

成二辉（1981-），男，河北定州人，工程师，2008年毕业于西安石油大学化工过程机械专业，硕士，现从事海底管道维修技术研究工作。

2013-11-12；

2014-05-28