Page 59 - 机械设计与制造技术研究

第一章 连接器设计开发及应用

物理修补。这种连接方式简单，无须对管道进行特殊处理即可快速有效地连接油
气管道，并能够对管道损坏位置进行应急处理。目前，我国哈尔滨工程大学水下
智能机械研究所对此连接方式的研究较为深入，并开发了平台管道卡压式水下连

接器。
4. 卡爪式水下连接器
卡爪式水下连接器已完全放弃使用螺栓进行连接，而是采用专用的非标准法
兰结构。这是一种安装简便的管道快速连接方式，通过特殊的机械结构实现无螺

栓安装连接。卡爪式水下连接器非标准法兰通过结构优化分为公头和母头两种相
互对应的装置形式，母头在法兰环向对称设计了卡爪结构，公头则在结构上设计
了易于勾爪紧固的凹槽结构。在实际应用过程中，卡爪式水下连接器的公头和母
头一般分别安装在管道末端。当连接器相互连接后，母头的卡爪结构有效紧密抓

合公头的凹槽结构，随后驱动环将卡爪锁紧，卡爪式水下连接器的上、下毂座密
封紧固并完成管道连接。
卡爪式水下连接器在结构形式上彻底放弃了螺栓连接，公母头结构相互对应，
具有自对准功能。因此，卡爪式水下连接器通常需要提前安装于管道末端，在水

下安装时只需要保证管道中心对正即可实现管道的快速连接。但是，卡爪式水下
连接器的卡爪、驱动环、密封圈等关键零部件设计复杂、加工难度大，加之管道
水下安装的密封要求严苛，目前暂无公开可参考的规范和标准。卡爪式水下连接
器的关键技术主要掌握于国外大型石油装备公司，国内科研人员若能突破该类型

水下连接器的加工工艺、零件的精密参数确定等技术壁垒，实现工厂化生产，则
可有效降低我国深水管道安装的工程成本，有望成为我国深水管道机械密封连接
的主要发展方向。目前，海上油气开采平台将这种结构形式运用在水下采油树与
井口或井口与防喷器之间的井口连接器中，并获得了优异的应用效果。根据连接

器锁定方式的不同，卡爪式水下连接器又可分为整体式和非整体式。整体式卡爪
连接器又称液压式卡爪连接器，其将锁紧装置与连接器构成完整系统。整体式卡
爪连接器可实现自锁紧功能，液压系统提供密封所需的自锁力，从而限制卡爪与
驱动环发生位移，防止管道连接失效。该种连接器结构简单，安装时间短，但由

于整套装置为一体式，在管道连接完成后被留在海底，导致建设成本及维护成本
相对较高。非整体式卡爪连接器又称机械式卡爪连接器，需要配备独立的锁紧工
具。该类连接器锁紧密封完全依靠自身结构的机械特性，其连接依托配套工具实

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