中化二建集团有限公司工程系列专业技术职务任职资格参评论文论文题目: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205C。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 可靠的管道连接件一“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X螺栓 螺母。（如下图1）Seal Ring密封环Studs& Nuts 栓蝎母 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、安装一密封环检查安装一夹子安装一 螺栓、螺母安装一拧紧螺母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24、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。螺栓尺寸螺栓长度英寸 inches卡子尺寸平均扭矩(Ft.-Lb.)(N.M)(Kgf.M)1/2-13 UNC-23 1/211723.052.355/8-11UNC-251 1/23547.454.843/4-10 UNC-25 1/4, 62, 2 1/2-35574.577.67/8-9 UNC-27, 6 3/44, C, B90122.0212.441-8 UNC-28 1/25, D, E140189.8119.361 1/8-8 UN-29 3/86, F205277.9428.341 1/4-8 UN-210 1/28290393.1940.091 1/8-8 UN-211 3/4XF330447.4245.621 3/8-8 UN-211X8, G, XG390528.7753.921 5/8-8 UN-214 1/4, 14 1/8, 17H, 10H,X14650881.2889.871 3/4-8 UN-216, 19 1/2X10H, 12M,X168701179.56120.281 7/8-8 UN-221 1/2X1811701586.31161.762-8 UN-216 1/2, 18 1/2, 243/4P, X12 虬X2013001762.56179.732 1/4-8 UN-227, 20 3/4, 24X24, 30, 3V18702535.38258.542 1/2-8 UN-222, 31, 29 1/2,20S, U, 32, 36,3w,5p25703484.45355.322 3/4-8 UN-228 3/4Y35004745.36483.893 1/2-8 UN-235 1/24071009626.31981.61（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47、“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68、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7“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