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北京石油化工学院本科毕业设计（论文）开题报告题目名称: 高压焊接实验舱管路系统设计题目类型: 设计类学生姓名：罗佳伟专业：油气储运工程学院：机械工程学院年级：储071指导教师：王中辉2011年3月3日一、选题背景、研究意义及文献综述1、选题背景当前，致力于海洋开发的国家或大公司都建有水下焊接模拟实验装置，在模拟实验装置中还可以进行焊接工艺评定实验。
为此，要研究适用于高压干水法下焊接的模拟实验系统，该模拟试验系统包括高压焊接实验舱、管路系统、监控系统、焊接系统等，本课题主要研究高压焊接实验舱的管路系统即氩气的回路系统包括（进气系统和回收系统）。
在设计回路系统时要进行管路系统的设计计算，压缩机、管件、仪表等的选型。
本课题来源于北京市教委项目“1500米水深高压焊接实验舱设计研究”，课题研究符合北京石油化工学院“能源工程先进连接技术北京高等学校工程研究中心”的发展方向，课题的成功实施为研究水下焊接技术打下基础。
2、研究意义提出一套完整的管路系统设计计算方法，包括管径管道压降计算和管道选型、压缩机选型、阀门的选用和安装设计及其管道的布置设计。
为高压焊接实验舱氩气的回路系统设计提供依据。
此项目研究成果对于高压焊接实验舱的具体使用具有重要的理论意义和实际应用价值。
依据所设计的国内唯一一套全尺寸的高压干法模拟试验舱，可以进行1500米水深环境MIG焊、等离子弧焊工艺试验。
可为海底管道维修提供焊接工艺参数。
使我校在水下管道维修领域占有一席之地，在能源先进连接技术领域处于国内(国际)领先水平。
3、文献综述前言首先介绍了水下焊接技术的发展史，包括水下焊接的分类和水下焊接的发展历程。
接下来介绍了国内外高压干水法下焊接模拟实验装置（高压管路焊接实验舱）的发展现状，重点论述了为高压焊接试验舱、高压环境气体调配储罐以及焊接保护气吹送配备完整的供气系统。
包括高压焊接试验舱设计方案即首先在环境气体调配储罐内将压缩空气和氩气按照适当比例混合、并达到要求的压力级别，然后将该气体充入高压焊接试验舱内，焊接试验需要吹送的氩气由独立的气路提供，焊接过程中的压力稳定通过高压焊接试验舱上的溢气阀实现，试验完毕的气体通过氩气压缩机回收到环境气体调配储罐以供循环使用。
研究与探索摘要：管道运输的历史距今已有140多年，与管道建设相关联的施工工具、防腐技术等等在这一百多年中也发生很大改变。
在我国，虽然种种困难和问题还存在于管道防腐蚀方面，但通过新技术和新材料的发明和采用，我国的管道技术方面也得到了很大的发展空间，技术也日益完善，并且已经形成一套与国情相吻合的管道防腐体系。
在近几年，我国的石油管道防腐技术取得了新的突破，并且我们相信在不久将来，我国管道建设及防腐技术也必然会取得更高的成就。
关键词：石油管道；防腐技术；新突破；新发展1 我国石油管道防腐技术取得新突破及其应用在20世纪80年代，欧洲选择了3PE防腐层技术。
在近几年内，我国引进此防腐层自主运用此项技术。
在辞基础之上，辐射交联聚乙烯热收缩套也得到国内广泛的认可与应用，并作为与3PE防腐层配套的补强材料，使得成为防腐技术的又一新材料。
我国“第九届中国专利新技术新产品博览会”上，双金属复合防腐管道技术摘得桂冠，此项技术用于管道防腐可大大增长管道寿命。
双金属复合防腐管道技术将带来我国管道技术上的革命，前景广阔且市场推广价值高。
在轮南至吐鲁番管道工程中，液态聚氨酯被我国首次运用作为补口技术，施工中采用全自动机械喷涂，比传统的手工烘烤热收缩套技术作业速度更快，更易于检测，而且可以更大限度的消除人为因素的影响。
从2009年开始，管道研究院和中油防腐公司相继进行了“热收缩带补口施工装备及配套技术研究”和“聚乙烯热缩防腐制品及配套材料研制”课题的研究。
相关行业内的专业人员表示，此次开发的干膜安装产品技术性能满足GB/T23257及西二线东段技术要求，应用于管道防腐补口；黏弹体防腐技术在西二线东段27座站场48座阀室使用，取得了非常不错的效果。
据我国一些地方性新区有关部门的透露， 2011年，这些地方性集中的、陆续的推出了一些重大的项目。
在这些重大的项目中，我国石油管道防腐技术取得的新突破得到了充分的应用，石油化工程的项目占到了三分之一左右，并且该投资的规模也占到了此地方全市比例的35%。
Grayloc卡兰产品简介在1950年代，随着人类对能源需求量的不断增加以及能源开采技术的不断提高，传统法兰已越来越难满足在高压、高温以及高低温振荡、高冲刷环境中管路的使用，安全事故频频发生促使工程技术人员希望开发出一种更加安全、可靠的传统法兰替代品。
1952年，由Grayloc® Products公司发明并开始制造卡式管道连接件（Clamp Connector），通常我们称这个产品为：卡兰。
该产品一经问世就得到了欧美主要石油公司的追捧及认可并被大量使用于条件复杂苛刻的项目中。
Grayloc卡兰发展至今逾60年，经过这60年的不断改进，其技术已非常成熟且至今未发生过一起因该产品自身质量问题而发生的安全事故。
今天，在欧美很多能源企业的设备使用内部标准中，当管道压力超过Class 1500#后，使用Grayloc卡兰替代常规法兰已成为一种制度而被强制执行。
从1990年代开始，Grayloc卡兰已经在中国国内的许多项目上得到了很好的应用。
Grayloc ® 既是公司的名称，同时也是这种连接形式的名称。
下图是Grayloc 卡兰的基本构成。
1. HUB接管：一套Grayloc 卡兰有2个HUB，它需要和管道，设备、阀门等外部装置焊接连接。
有多种材料可选：碳钢、不锈钢、合金、蒙乃尔、英科耐尔、钛金、锆金属等等。
2. 密封环：根据管路实际压力温度介质等要求，经设计计算后选用相应材质的金属材料定制而成。
密封环是Grayloc卡兰的核心。
3. 卡子（夹具）：Grayloc卡兰由一对夹具构成，夹具安装好以后HUB能完美的镶嵌其中。
夹具的主要作用为固定HUB，在密封过程中并非核心组件。
因此，无论管路内部条件如何苛刻，夹具都可用一般碳钢锻造而成。
4. 螺栓：全套法兰仅由四个全螺纹螺栓以及八个螺母固定。
螺母为球面螺母，以保证安装锁紧时螺栓定位在螺栓孔的中心位置，以保证卡兰整体的准确安装。
结构特点：下图说明了Grayloc卡兰在安装过程中如何达到密封的性能。
油气储运中输油管道防腐工艺的发展与应用张静摘要：油气管道对于运输油气有着十分重大的意义。
将石油运往各大工业发展区或者其他的需求地，可以促进当地经济社会的不断发展。
但是，在运输过程中就容易出现管道被腐蚀的问题。
管道被腐蚀，油气泄露，环境污染是一回事，石油资源的浪费又是另一回事。
关键词：油气运输；输油管道；防腐工艺；应用引言随着现代国民经济的不断发展，人们对资源的使用率也在飞速的提升，石油能源就是其中之一。
随着石油的需求量不断增加，使得输油管道越来越长。
在进行石油储运的过程当中，输油管道的防腐处理一直是人们所关注的一项重要项目，因为防腐处理技术会直接关系到管道的使用，会对管道的使用寿命产生严重的影响。
采用一些防腐措施可以有效地防止管道被外力破坏产生的腐蚀穿孔发生泄露的现象，提升管道的使用寿命，提升经济效益。
1.存在的问题1.1特点涉及到石油管道，那么首先要对石油管道的特点有所了解，根据其要求来进行相应改善，减少油气腐蚀管道等问题发生的概率。
油气包含石油以及天然气这两种物质，这两种物质都是易燃易爆物品。
在具体的运输过程中，一般将这两种物质与其他较为稳定的物质联系在一起，在它们的周围形成一个隔离层，避免其与其中的氧气发生反应，进而引发爆炸。
相对应地，油气运输管道管道，其存在的意义就是为了让这种爆炸的物品平安的运输到需求地，让这种大容量、强长距离的能源运输线路能够平稳地进行下去。
实践过程中，一旦出现石油或者是天然气泄漏，就容易出现爆炸的现象。
这与他们本身的特性有关，自身的密度比较小，质量也是比较轻的，容易低洼地区聚集。
积累到了一定程度，就与空气中的氧气发生反应，彻底爆炸。
而且油气本身对于生物的生存与发展有着毒副作用，对于生物的生存与发展产生不利的影响。
等到发现已之时，周经泄露之时，环境已经被污染，甚至于生物多样性已经逐渐减少了。
所以，加强防护是十分必要的。
1.2危害管道本身如果不具备强大的防腐功能，则易发生石油泄漏的问题。
本科毕业论⽂（卡抓连接器）摘要海洋油⽓资源开发是海洋资源开发的⼀个重要⽅⾯，⽽海底输油⽓管道是油⽓资源开发的关键设施之⼀，海底管道回接技术⼜是⽔下⽣产系统的关键所在，主要应⽤于⽔下系统海底平台间软管与硬管的连接。
国外海洋⼤国的海底回接技术飞速发展，⽽我国还没有完善的深⽔海底的回接施⼯技术体系。
课题内容源于国家863计划项⽬“深⽔海底管道⽔下回接技术”的⼀部分，主要⽬的是研制具有⾃主知识产权的管道法兰卡⽖连接器。
本⽂介绍了国外发展⽐较成熟的⼏种连接器形式和海管回接⼯艺过程，对管道法兰卡⽖连接器实际⼯作原理和回接过程进⾏了阐述和分析。
根据课题的实际要求提出了管道法兰卡⽖连接器的整体设计⽅案和回接⽅式。
依据美标中对卡箍的设计标准进⾏分析计算，结合国内⽯油⾏业管件的使⽤标准，再结合实际海况设计要求，利⽤三维软件Pro/E设计出⼀套管道卡⽖法兰连接机具，包括卡⽖连接机构的设计和对接引导装置的设计。
关键词：海管回接技术卡箍设计卡⽖连接器ABSTRACTOffshore oil and gas exploration is one of the important aspects of the marine resources exploitation，and the undersea oil and gas pipeline is the key facility to exploit oil and gas resources．Therefore，submarine pipeline tie-back technolog ywhich used to connect the flexible pipe or the rigid pipe is the basic point of Underwater Production System．The submarine pipeline tie-back technology hasrevealed a rapid development in some Ocean States，whereas there is still a blank in this field in Our country．The research subject comes from the project“The study of offshore pipeline connection technology in deepwater”，which is a part of the national“863”program．The purpose of the thesis is to R&D vertical claw flange connector of offshore pipeline with independent intellectual property right．First，based on research of the development status of the submarine pipeline connection technology in the worldwide，this paper focuses on several mature connection forms and means of pipeline tie-back technology from overseas as well as describes the actual work theory of vertical jaw connector,and analyses the Process of connection Based on the actual needs of the subject，the general scheme and tie-back mod of the equipment is introduced．Second,the analysis and calculation about the clamp mechanism is executed based on American standard．Based on the pipe fittings standard in domestic oil industry and the design requirements for the actual sea state，the structure design of the equipment is performed with 3D design software of Pro/E，which consists of mechanism design of the jaw connector and alignment device-oriented institutions．Key words：Offshore Pipeline Connection Technology；Clamp Design；Claw Connector⽬录中⽂摘要 ................................................................. I 英⽂摘要 ................................................................ II 第1章绪论 .. (1)1.1 引⾔ (1)1．2 课题的背景和意义 (2)1．3 国内外海底管道连接技术发展概述 (2)1．3．1 国外海底管道连接技术发展概况 (2)1．3．2 国内海底管道连接技术发展概况 (6)1．4 课题的来源及研究⽬的和意义 (6)1．5 设计主要研究内容 (7)第2章管道法兰卡⽖连接器整体⽅案 (8)2．1 引⾔ (8)2．2 管道法兰卡⽖机具设计要求及实现的功能 (8)2．2．1 卡⽖机具的设计要求 (8)2．2．2 卡⽖连接器实现的功能 (9)2．3 管道法兰卡⽖机具回接过程分析 (9)2．3．1 管道法兰卡⽖机具⼯作原理 (10)2．3．2 管道法兰卡⽖连接器回接过程分析 (11)2.4 管道法兰卡⽖机具总体⽅案设计 (12)2.4.1 卡⽖机具的回接⽅案 (12)2．4．2 卡⽖连接器作业过程 (14)2．5 本章⼩结 (15)第3章管道法兰卡⽖连接器结构设计 (16)3．1 引⾔ (16)3．2 回接管道设计 (16)3．3 卡箍法兰设计 (18)3．4 垂直式卡⽖回接机具的结构设计 (26)3．4．1 总体结构概括 (26)3．4．2 卡⽖连接器设计 (28)3．4．3 对接引导装置结构设计 (30)3．5 本章⼩结 (31)结束语 (32)参考⽂献 (33)致谢 (34)第1章绪论1.1 引⾔⽯油是⼀种重要能源和优质化⼯原料、是关系国计民⽣的重要战略物资，⽯油⼯业国民经济的重要基础产业。
梗丝膨胀工艺的响应面优化谢伟强;康金岭【摘要】With the index of filling value of finished product tobacco stem wire for reference,on the basis of single factor experiment,using three factors three levels of response surface method,the influence of tobacco stem wire process parameters upon stem wire expansion effect was investigated.Results shows that the tobacco stem cutting width,expansion moisture content,flash steam have great effects on filling value,and that the regression equation has been established is effective and significant; the optimal condition of stem wire processing is obtained as follow:stem cutting width is 0.16 mm,expansion moisture content is 38.2％,flash steam is 900 kg/h.Under above optimum expansion parameters,filling value of tobacco stem wire is highest.%以成品梗丝填充值指标为参考,在单因素试验的基础上,运用三因素三水平曲面响应分析法,研究制梗丝过程中工艺参数对梗丝膨胀效果的影响.结果表明,切梗宽度、膨胀含水率、闪蒸蒸汽量对梗丝填充值影响显著,试验还建立了回归方程,模型有效且显著；梗丝膨胀最佳工艺为切梗宽度0.16 mm,膨胀含水率38.2％,闪蒸蒸汽量900 kg/h.该条件下,梗丝填充值最高.【期刊名称】《食品与机械》【年(卷),期】2013(029)003【总页数】4页(P242-245)【关键词】梗丝;膨胀;闪蒸;填充值【作者】谢伟强;康金岭【作者单位】广西中烟工业有限责任公司柳州卷烟厂,广西柳州545005;广西中烟工业有限责任公司柳州卷烟厂,广西柳州545005【正文语种】中文梗丝膨胀是卷烟制梗丝环节的一个关键工序，其主要的工艺任务是把充分吸收水分后的梗丝，根据配方需求和工艺要求进行脱水膨胀，以减少梗丝在卷烟燃吸时产生的木质气、灼烧感和辛辣感［1］，梗丝膨胀能有效改善梗丝品质，改善产品的质量，降低卷烟对人体的有害性，提高梗丝在高档烟中的使用比例［2］，因此优化梗丝膨胀加工工艺极其重要。
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论文题目：高压管道的
“Grayloc”卡兰连接技术
单位：x x x x x x x x x x x x x
姓名：x x x
现专业
技术职务：助理工程师
申报专业
技术职务：工程师
目录
中文摘要 (1)
关键词 (1)
一、绪论 (2)
二、卡兰的介绍 (2)
三、卡兰的安装工艺流程 (3)
四、卡兰安装的优点 (6)
五、结论 (8)
中文摘要国电石化宁夏英力特宁东煤基化学有限公司年产20万吨1，4-丁二醇工程合成装置的合成加氢高压管道总长约961米，主要管径为2寸至10寸，设计压力为34.8MPa，设计温度为205℃。
管道与管件、阀门、设备之间的连接方式采用“Grayloc”卡兰连接，这种连接技术，增强了管路系统的密封性，且便于拆卸、检修、排污、事故处理等工作。
本文详细论述了卡兰连接的工艺方法及技术要求,并阐述了高压管道系统之间采用卡兰连接与采用法兰连接或者焊接相比较的优势。
希望本篇文章对其他项目施工有借鉴帮助作用。
关键词高压管道 Grayloc 卡兰安装优点
一、绪论
随着人类对煤炭需求量的不断增加以及煤化工技术的不断提高，对管路系统的连接件在高压、高温以及高低温振荡、高冲刷环境中使用的稳定性要求越来越高，促使工程技术人员开发出了一种更加安全、更加可靠的管道连接件—“Grayloc”卡兰。
它的出现极大的提高了高压管道系统之间连接密封性能，且安装简单方便，能缩短施工工期，减少施工费用成本，该技术的推广对于化工装置中高压管道的施工及装置后期检修有着显著的意义。
二、卡兰的介绍
1、卡兰连接技术应用卡兰（Grayloc），由Grayloc® Products公司发明并开始制造，应用于大多欧美主要石油公司。
近年来，因其自有的优势，在中国国内的许多项目上得到了很好的应用和推广。
如燕山石化高压聚乙烯装置、中化泉州炼油厂、燕山中国石化与杜邦合资公司EVA 装置、国电石化宁夏英力特BDO装置等。
2、卡兰的组成
卡兰由四部分组成，分别为HUB接管、密封环、卡子（夹具）、螺栓螺母。
（如下图1）
图1
2.1 HUB接管：一套卡兰有2个HUB接管，它们都需要与管道、设备、阀门等外部元件进行焊接连接（HUB接管一头自带U型坡口）；有多种材料可选：碳钢、不锈钢、合金、蒙乃尔、英科耐尔、钛金、锆金属等等，一般和连接管道的材质相同。
2.2密封环：一套卡兰有1个密封环，它是根据管路实际的压力温度介质等特性要求，经设计计算后选用相应材质的金属材料定制而成，密封环是卡兰的核心。
2.3 卡子（夹具）：卡兰HUB接管焊接好后通过一对卡子（夹具）进行固定。
2.4 螺栓、螺母：卡兰一对夹具是由四个全螺纹螺栓，八个球面螺母固定。
球面螺母可保证安装锁紧时螺栓定位在螺栓孔的中心位置，以保证卡兰整体的准确安装。
三、卡兰的安装工艺流程
卡兰的安装体积小，重量轻，连接件整体直径小，长度短，定位时不需要螺栓孔对位，因此安装简单，省事省力省安装费用,安装工艺流程为HUB接管检查→HUB接管定位、安装→密封环检查安装→夹子安装→螺栓、螺母安装→拧紧螺母
1、HUB接管检查
安装前需要检验HUB接管的密封面是否有毛刺，可以使用钢丝绒或细纱布轻轻抛光HUB接管的环型密封面以清除锈斑、毛刺和较深的划痕。
但绝对不可以用硬质的东西或密封环去研磨HUB接管的密封面，这样不仅会损坏密封环，也会损坏HUB的密封面因而影响密封性能，检查完后，准备定位HUB接管。
2、HUB接管定位、安装
HUB接管可以装配在管道或其他设备上，其焊接要求、焊接质量、轴线定位与其他管道与法兰的安装工艺相同，但轴线定位比法兰更容易，因为其只有对称的4套螺栓，不需要定位螺栓孔。
HUB接管内径与管道
内径的偏差不应超过管道壁厚的10%，且不大于0.5mm；HUB接管的密封面应于管子中心线垂直，垂直度的偏差不应大于HUB接管外径的0.25%，且不大于2mm。
3、安装密封环
安装前先仔细检查密封环，看密封环表面是否由毛刺、坑洞等情况，若有较为明显的毛刺、坑洞，则需要用毛刷轻微处理。
然后用四氯乙烯清除HUB接管密封面上的所有润滑油、润滑脂和附着物，用干净、柔软的材料（一般用干净的抹布）清理密封环上镀有一层MoS2或PTFE，需要小心防止损坏镀层，它起着减少安装扭矩及密封的作用。
最后将密封环放入HUB接管上，如果落入的密封环没有安装余量（密封环在HUB接管中不能轻轻晃动），则必须更换新的密封环。
（加上密封环密封的工作原理）（如下图2）
图2
4、安装卡子
安装前，在卡子内部与HUB接触的部位涂抹润滑脂以便于安装。
其安装的角度可以没有严格的要求，但在水平管道上应以使螺栓处于水平位置为第一选择。
5、安装螺栓及球面螺母
球面螺母的球型凸面必须面对卡子的球型凹面，以便于螺栓的定位，
在螺栓的螺纹部分及球面部分涂抹润滑脂，它可以减少拧紧过程的扭矩。
6、拧紧螺母
按照对角的方式拧紧每个螺母，并且保证两个夹子有对称的位置。
使用扭矩扳手按照附表一拧紧螺母后，应使用锤子敲打连接卡子，然后按照扭矩要求再拧紧螺母，如此反复1至3次，直到拧紧扭矩。
为了防止由于整个连接的其他部件变形造成永久的损坏，安装螺母的最大扭矩不得超过附表一中扭矩的两倍。
对于管道定位不准或有较大的管道机械负载的情况，安装扭矩可以是附表中扭矩值的1.5到2倍。
（附表一：安装扭矩，一对夹子，四套螺栓连接件扭矩要求）
四、卡兰安装的优点
在高压管道系统连接中，采用卡兰连接有着明显的优势，相对于传统的法兰连接，它具有更强的密封性；对于焊接来说，它具有后期检修、排污等方面的拆装灵活性。
具体优点有以下几条：
1、对于高压或者高温管道连接，“Grayloc”卡兰提供了比普通法兰更好的密封性能（因为密封环有两个密封面，在管内用压力的情况下，密封性能会更好），更强的抵抗管道拉伸，弯曲，压迫等应力的能力。
2、“Grayloc”卡兰较同规格、同压力等级要求的法兰重量轻、体积小、长度短，因此在安装时快捷轻便，减少了安装时间，有效降低安装过程的人工和机械费用等施工成本。
3、“Grayloc”卡兰安装过程仅由四个螺栓完成，夹具可绕HUB进行360度旋转任意确定螺栓方向，安装过程中无需考虑螺栓孔的调整，实践证明，安装4-6个卡兰所用时间与安装一个传统法兰所需时间相同。
4、“Grayloc”卡兰安装力矩更小，卡兰安装力矩仅为传统法兰所需力矩的30%。
5、一个“Grayloc”卡兰的使用寿命可达30年甚至更长，且可用于所有规格的管路连接因而使得备件的库存量大为减少。
6、“Grayloc”卡兰产品形式多样，HUB 可以变形为：盲板HUB，变径HUB，热电偶 HUB等，密封环可以变形为：变径密封环，盲板，限流孔板，节流孔板。
（如下图3和下图4）
图3 图4
7、“Grayloc”卡兰连接形式多样，如用于管道与设备口的连接，管道与管件之间的连接，管道间阀门的连接。
（如下图5和下图6）
图5 图6
8、采用“Grayloc”卡兰连接，便于装置投产后的检修、管道排污、改变工艺流程。
如下图所示，正常生产情况下，弯头通过卡兰连接于管路系统中，但如果生产一段时间后，管道内有异物、或者管道内的介质暂时在生产中不需要，就拆除此段卡兰连接，使弯头连接于下处排污管道。
按照原来的做法，在大多高压管道连接中，管道基本采用焊接连接，要处理上述问题，就需要切割焊口，这样不仅要增加施工费用，而且在切割过程中操作不当的话，极易造成管件损伤，甚至在下次开车前需要更换该管件，因此卡兰安装的方便性、经济性就凸显出来。
（图7、图8）
图7 图8
五、结论
“Grayloc”卡兰在实际施工过程中，由于其安装简单方便，便于拆装，性能稳定，密封性能好、抗腐蚀强度高，形式多样，用途广泛，并且安装起来省时省力，总体上提高了施工效率、降低了施工的成本费用，因此，该技术会在将来的化工生产中得到更好的应用。
本文结合该项目的一些施工经验，简明扼要的论述了“Grayloc”卡兰的安装工艺，希望对以后的项目上在遇到此连接方式有所帮助。
参考文献及中文解释
[1] Grayloc ®卡兰
[2] HUB 卡兰的接管
[3] GB50236 现场设备、工艺管道焊接工程施工及验收规范
[4] GB/T20801-2006 压力管道规范--工艺管道焊接工程施工及验收规范
[5] 国电石化宁夏英力特宁东煤基化学有限公司年产20万吨1，4-丁二醇工程合成装置的合成加氢高压管道施工图纸。
