新型机械接头在深水平台工程中的应用的分析.pdfVIP

54卷增刊1 中 国 造 船 V01．54 l Special 2013年1月 SHIPBUILDINGOFCHINA Jan．2013 文章编号：1000-4882(2013)S1-0230—07 新型机械接头在深水平台工程中的应用研究 宋广兴，牛 勇，韩雁凌，庄 阳，黄 波，，李柯，陈 欢 (海洋石油工程公司， 青岛266520) 摘要 传统法兰接头易发生“跑、冒、滴、漏”，维护及修复比较麻烦，成为海洋平台的主要危险源。新型机 械接头——金属自紧式法兰，可以应用于严苛的高温高压工况，正确组装的话可实现零泄漏，无需后期维 护，弥补了传统ANSI法兰的缺陷，在深水平台中有着广阔的应用前景。本文研究了其机械性能，优缺点， 施工工艺及控制措施，为该接头的推广应用奠定了基础。 关 键 词：深水平台；传统法兰；金属自紧式法兰；施工工艺；控制措施 0引言 法兰接头是海洋石油工程中使用普遍，应用广泛的零部件。在管道工程中，它是管道、阀门和管 件中必不可少的零件；它也是机械设备、橇块及设备零部件中必备的零部件。其主要功能是密封，在 不同材质、不同等级及镀锌等管道之间及阀门与管道之间连接作用【l】。传统法兰接头易发生“跑、冒、 滴、漏”，维护及修复比较麻烦，已成为海洋平台的主要危险源，难以满足高压、强腐蚀、极高温、 高冲刷环境下的使用要求。平台介质多为易燃易爆流体，～旦发生泄漏极有可能引发重大安全事故， 危及平台的安全【21。特别是对于深水平台，其安全性要求更高，需要从平台整个生命周期考虑，保障 其安全性及环境适应性。因此，有必要采用新的安全性和可靠性更高的机械接头代替传统法兰。金属 自紧式法兰可以满足上述要求，且已取得DNV等船级社的认证，在国内广泛应用于石化、石油及煤 炼油等行业。在国外能源行业，特别是海洋工程领域，己将它广泛应用于高温高压等特殊条件系统中。 就目前趋势看，自紧式法兰在国内海洋工程，特别是深水工程中必将有良好的应用前景。 1传统法兰 传统法兰接头主要用于管线之间、管线和阀门之间及管线和设备之间的直接连接。法兰接头包含 一对法兰、一个垫片及若干个螺栓／螺母。在油气工程中有若干种法兰在应用。按结构型式分，有整 体法兰、活套法兰和螺纹法兰。常见的整体法兰有插焊法兰及对焊法兰。按法兰密封面型式分，有平 面法兰(FF)、凸面法兰(RF)、环槽面法兰(RTJ)等。 (1)传统法兰的特点 150～ 平面法兰刚度较差，主用于Class150及介质无毒的工况及系统中；凸面法兰主要用于Class Class 600的工况及系统中，其应用最为广泛；榫槽面法兰主要用于Class900及以上及易燃、易爆、 有毒介质工况及系统中。 接头组装完成后，通过螺栓预紧，按技术要求夹在两片法兰密封面中间的垫片产生一定变形，与 密封面紧密结合，使联接严密不漏。法兰密封面经过机械加工，表面质量精度较高。其上开有沟槽， 54卷增刊l 宋广兴，等：新型机械接头在深水平台工程中的应用研究 231 沟槽深度要合宜。沟槽太深或太浅，都需要很大的压缩载荷迫使相对较软的垫片压入密封面沟槽中， 以免发生泄漏。 (2)传统法兰的优缺点 法兰接头的强度及密封性较好、结构简单、成本低廉、可多次重复拆卸。 以凸面法兰为例，与RTJ法兰及紧凑型法兰相比较，在操作及维护方面有如下优点：①无须为 维护和维修方便而设置短管，简化了维护和材料处理流程；②无须拉伸或移动管道而方便拆装法兰接 头：③简单而有效地拆装单个零部件(如阀门等)，不须要大面积拆装相关管线设备等。在一定的安 装误差内，大量的螺栓仍能提供一定的冗余，确保正常运行。 为了建立平台安全水平评价，国内外相关单位长期以来进行了统计并建立了相关