CN105736895B - 可调偏式海底管道快速修复连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可调偏式海底管道快速修复连接装置，应用于水下更换海底管道的修复连接作业。该连接装置采用金属和非金属等多种密封技术有机结合，保证连接装置与管道间的密封；调偏器依据调偏体和调偏座的球面配合及各球形垫片的共同作用实现海底管道的偏心调节，并采用○型密封圈密封和金属环密封实现连接装置与新更换管道间的密封；推进体轴向推进并挤压主密封器的各金属圈和金属环，实现连接装置与切割管道预制环面及推进体与主密封器间的密封；定位器依据锁紧机构完成连接装置的自动定位，辅密封盒采用填料密封和○型密封圈密封实现连接装置与切割管道原环面间的固定与密封，由此使得该连接装置具备修复时间短、作业强度低等特点。

Description

可调偏式海底管道快速修复连接装置

技术领域

本发明涉及一种海洋工程领域海底管道发生泄漏或损伤时用的快速修复连接装置，特别是涉及一种水下更换海底管道时存在偏心的可调偏式快速修复连接装置。

背景技术

海底管道在海洋工程领域的油气生产中发挥着重要作用，它将海上平台与平台、海上平台与陆地终端以及海上平台与FPSO(浮式生产储油卸货装置)等联接成一个有机整体，担负着油气井采出液、合格原油、伴生气等油气介质外输，化学药剂输送以及注水等重要生产任务。海底管道由于其海底工况运行环境的特殊性，存在风险大、失效概率高等实际情况，一旦发生泄漏，不仅造成海洋环境污染、油气资源浪费和油田生产中断，而且会对其下游及终端用户的正常生产和生活造成不利影响。

针对具体的海底管道损伤形式，目前可采取管卡堵漏、复合材料补强和水下管段更换三种主要手段，管卡堵漏修复技术采用机械式封堵，其优点在于实施简单、作业周期短，可用于腐蚀、母材缺陷、裂纹等原因引起的管道泄漏，但一旦海底管道出现严重破损或有较大变形，该技术就难以实现有效的封堵修复。复合材料补强修复技术，如注环氧树脂等材料，该修复技术易对海底管道的管体产生冲击破坏，且注剂设备本身复杂庞大，现场材料制作和水下操作工艺复杂，不利于海底管道的快速修复。水下管段更换修复技术其特点是适用范围广，可完成腐蚀或断裂等各种形式的海底管道破损修复，但缺点是修复用机械连接器这一关键备件的生产技术一直掌握在国外专业公司手中，国内还没有形成相应的研发与生产技术能力，其国外订货周期教长。

发明内容

为了有效解决海底管道的快速修复问题并克服现有修复技术与装备存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种适合海底管道发生泄漏或损伤时水下更换管段用的快速修复连接装置。该快速修复连接装置采用金属和非金属等多种密封技术有机结合，保证连接装置与管道间的固定与密封，并依据球面可调偏式的特殊构造和定位器的锁紧机构，实现修复作业中海底管道间的偏心调节和连接装置的自动定位，具备操作简单、修复时间短、作业强度低等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种可调偏式海底管道快速修复连接装置，从上而下依次由调偏器、推进体、主密封器、定位器和辅密封盒组成。调偏器与新更换的海底管道进行联接，而主密封器、定位器和辅密封盒与切割后的管端进行固定，修复作业中，该快速修复连接装置首先通过调偏器的调偏体与新更换的海底管道焊接预制在一起，然后实施吊装下水并与切割后的海底管道管端进行水下对接；接着通过调偏器调偏体和调偏座间的球面配合和各球形垫片的共同作用，完成新更换管道与切割管道间的偏心调节，并快速旋紧各调偏螺栓，依靠调偏体所传递的夹紧压力，上○型密封圈和上六边形金属环产生变形并形成○型密封圈密封和金属环密封；然后沿管道轴向移动整个快速修复连接装置，待定位器锁紧机构中的锁销滑入切割管道预制的环形沟槽后完成连接装置在切割管道上的定位；接着旋紧定位器的各夹紧螺柱，依靠定位本体所传递的推力，梯形金属圈轴向移动并逐步与切割管道预制环面贴合后产生变形，形成梯形金属圈密封；再接着旋紧推进体上的各推进螺柱，依次挤压矩形金属圈、锥形金属圈和下六边形金属环并产生变形，而形成金属圈密封及金属环密封；最后旋紧辅密封盒的各调节螺柱，通过压套挤压盘根并产生变形，而形成填料密封，最终实现新更换管道与切割管道间的连接。

该快速修复连接装置整体设计为厚壁筒形回转体构造，其主要部件的材质均与新更换管道和切割管道的材质保持一致，同时它采用金属圈和金属环两种金属密封与○型密封圈密封和填料密封两种非金属密封的多种密封技术有机结合，以取长补短而达到最佳的密封效果。其中，金属圈密封技术包括矩形金属圈、锥形金属圈和梯形金属圈，矩形金属圈、锥形金属圈和梯形金属圈由上而下依次同轴心布置于切割管道预制环面上且其内表面直径均大于切割管道预制环面的直径，各金属圈内部设置有均匀分布的金属丝且其外部包裹有金属箔片，各金属圈本体的材质均采用强度高和耐温性能强的金属，金属丝的材质均选用蒙乃尔合金，而金属箔片的材质则均与海底管道的材质相同。

金属环密封技术包括上六边形金属环和下六边形金属环，上六边形金属环含两个上下平行布置的六边形金属环，而下六边形金属环仅有一个并与各上六边形金属环同轴心放置，各金属环的截面均呈长六边形，下六边形金属环长形截面的中心线与海底管道的轴线相平行，而上六边形金属环各长形截面的中心线则均与海底管道的轴线交于同一点；各金属环采用粗金属环体，其金属环本体的材质均采用强度高和耐温性能强的金属，各金属环外部均包裹有金属箔片，金属箔片的材质均与海底管道的材质相同。

○型密封圈密封技术包括上○型密封圈和下○型密封圈，各○型密封圈的材质均选用耐腐蚀耐高温胶料；填料密封技术的填料采用环形盘根，其截面为矩形，盘根由预浸聚四氟乙烯乳液的碳素纤维编织而成。

调偏器依据调偏体和调偏座间的球面配合以及各球形垫片的共同作用实现海底管道间的偏心调节，并采用上○型密封圈和上六边形金属环以形成○型密封圈密封和金属环密封，实现连接装置与新更换管道间的密封，它包括调偏体、调偏座、上○型密封圈、上六边形金属环和球形垫片。调偏体通过焊接将快速修复连接装置与新更换管道预制在一起，它采用柱形筒体和球形筒体相结合的构造，调偏体上部柱形筒体的壁厚与新更换管道和切割管道的壁厚相同，而其下部球形筒体内球面和外球面的小端圆面直径分别与新更换管道和切割管道的内径和外径相等，同时调偏体球形筒体的内外球面同心且内外球面的球心均位于调偏器的轴线上，此外球形筒体的外球面进行防腐和喷漆处理。

调偏座的本体内表面采用圆柱面且其本体的内表面直径等于新更换管道的内径，而其本体的外环面则采用圆球面，该圆球面与调偏体球形筒体的内球面均进行精密研磨处理，且两球面始终保持同心而构成球面配合，调偏体和调偏座间的球面结合带的轴向长度需大于调偏座圆球面高度的二分之一，以保证二者之间较高的密封性。调偏座的圆球面由上而下设有分层布置的环形沟槽，共三层，各层环形沟槽均沿调偏座的圆球面倾斜放置，且其中心线所在锥面的锥顶点均与调偏体内外球面和调偏座圆球面的球心保持同心，调偏座上面两层环形沟槽的截面相同且均采用矩形和等腰梯形相结合的形状，其内依次配置上六边形金属环，而调偏座最下层环形沟槽的截面采用矩形，其内配置上○型密封圈。

调偏体和调偏座的下端均设置盘状法兰且其盘状法兰的四周加工有规格大小相同的调偏螺孔，调偏体调偏螺孔的下部和调偏座调偏螺孔的上部均设计有圆锥形的孔壁，各调偏螺栓均采用球形垫片，并分别置入调偏体调偏螺孔上部和调偏座调偏螺孔下部的凹槽内，而完成调偏体和调偏座的联接。由此，在新更换管道和切割管道间产生偏心时，通过调整各调偏螺栓的球形垫片，并依靠调偏体和调偏座间的侧向力及其球面配合自行调整，而达到海底管道调节偏心的目的。

推进体用来实现轴向推进而挤压主密封器的各金属圈和金属环。推进体的上端面通过焊接与调偏器调偏座的盘状法兰相联接，同时推进体的中部也设置有盘状法兰，并通过推进螺柱实现推进体与主密封器间的联接，且推进体的盘状法兰下端面设置环形沟槽，该环形沟槽的截面呈等腰梯形。推进体的内表面采用阶梯回转面结构，其内表面上部柱面的直径与新更换管道的内径相等，而内表面下部柱面的直径则与切割管道预制环面的直径相等。推进体外环面的下部加工有分层布置的环形凹槽，共两层，环形凹槽的截面呈矩形且其内充满润滑油。推进体内外环面的下部均进行精加工，且其外环面的上部进行防腐和喷漆处理，此外，推进体外环面的下部与主密封本体的内壁过渡配合且与主密封器推力环的内壁间隙配合，而推进体内表面的下部则与切割管道预制环面间隙配合，由此推进体与主密封本体之间形成摩擦副，同时与主密封器推力环和切割管道之间形成移动副。

主密封器采用梯形金属圈、矩形金属圈和锥形金属圈以形成金属圈密封，实现连接装置与切割管道预制环面间的固定与密封，同时通过下六边形金属环形成金属环密封，而实现推进体与主密封器间的密封。主密封器主要包括主密封本体、推力环、衬套、梯形金属圈、矩形金属圈、锥形金属圈和下六边形金属环，其中梯形金属圈的截面呈等腰梯形，矩形金属圈的截面呈矩形，而锥形金属圈的截面则呈直角梯形。主密封本体的上端面加工有与推进体盘状法兰相同规格大小的环形沟槽，且主密封本体环形沟槽和推进体环形沟槽中心线所在的柱面重合，主密封本体的环形沟槽内配置下六边形金属环。主密封本体上下端面的四周均加工有沿圆周方向均匀布置的螺纹盲孔，其中部则设计有沿圆周方向均匀排列的注胶孔眼，每个注胶孔眼的轴线均与主密封本体的轴线相垂直，且注胶孔眼的孔壁通过内螺纹与紧定螺钉进行联接。主密封本体的内表面上细下粗，其内表面的变截面处放置衬套，且其内表面的上下两端均进行精加工，而主密封本体的外环面则进行防腐和喷漆处理。

推力环和衬套均采用柱形筒体，推力环的截面呈类L的形状，而衬套的截面则呈楔形。推力环的内外环面均进行精加工，且其外环面与主密封本体的内表面过渡配合以形成摩擦副，而其内表面的下部则与切割管道预制环面间隙配合以形成移动副，同时推力环的上部环腔中配置矩形金属圈。衬套的外环面通过设置环形卡箍而定位于主密封本体的腔室中，衬套的环腔中配置锥形金属圈，而衬套筒体的中上部加工有与主密封本体注胶孔眼相同数量和规格大小的圆孔，该圆孔与注胶孔眼一一对应且其轴线重合。锥形金属圈的圈体上割有与衬套圆孔相对应的矩形割缝，割缝的缝隙与衬套轴线平行，且割缝的宽度大于衬套圆孔的直径，割缝内充满密封胶。衬套内表面的上部采用倒圆锥面，该倒圆锥面的锥度等于锥形金属圈外锥面的锥度同时大于衬套内壁与锥形金属圈间的当量摩擦角，而该倒圆锥面的锥高则大于锥形金属圈的高度，衬套内表面的下部也与切割管道预制环面间隙配合而形成移动副。衬套的下端面设计为圆锥面，与定位本体上端的锥面一起构成截面为等腰梯形的环腔并容纳梯形金属圈。

定位器依据其锁紧机构而实现整个连接装置在切割管道上的自动定位，它包括定位本体和锁紧机构，定位本体和主密封本体之间采用垫片辅助密封。定位本体含上筒体和下筒体两部分，其中上筒体的外环面与主密封本体的内壁过渡配合，而其上端锥面的锥度和锥高均与衬套下端面的锥度和锥高相同；定位本体的下筒体外环面进行防腐和喷漆处理，且其直径与调偏体和调偏座盘状法兰的外径、推进体盘状法兰的外径以及主密封本体外环面的直径均相等；同时其下筒体的四周设有分组排列的夹紧螺孔，每组三个夹紧螺孔，夹紧螺孔钻成圆形通孔并通过设置夹紧螺柱实现定位器在主密封器上的固定。定位本体的内表面与切割管道预制环面间隙配合，且其内表面的下部通过螺纹实现定位器与辅密封盒间的联接；定位本体的中部加工有沿圆周方向均匀布置的锁孔，锁孔内容纳有锁紧机构，锁孔与定位本体下筒体上的各组夹紧螺孔依次交错排列，各锁孔的轴线均与定位本体的轴线相垂直，各锁孔的孔壁进行精加工，且其最外侧孔壁上车制有螺纹。

锁紧机构实现连接装置的快速锁紧功能，它由锁销、弹簧和挡盖组成，锁销和挡盖均采用阶梯轴，挡盖外侧柱体的环面通过螺纹而将锁紧机构固定于定位本体上，其中央部位加工有六边形盲孔以方便挡盖的拆卸，挡盖内侧柱体的端面结合处形成轴肩；锁销的柱体环面与对应定位本体锁孔的孔壁间形成移动副，且锁销内侧柱体上加工有锲形坡口，而其外侧柱体端面结合处的轴肩与挡盖的轴肩共同定位贯穿其内的弹簧，由此完成锁销的径向伸缩运动。

辅密封盒采用盘根和下○型密封圈以形成填料密封和○型密封圈密封，实现连接装置与切割管道原环面间的固定与密封，它包括辅密封本体、压套、下○型密封圈和盘根。辅密封本体的外环面上车制有密封性管螺纹，其下端面的四周钻有沿圆周方向均匀布置的调节螺孔，并通过调节螺柱实现压套的轴向推进；辅密封本体的上部腔室加工有环形沟槽，该环形沟槽的截面采用矩形，其内配置下○型密封圈，而辅密封本体的下部腔室内填充盘根，且其下部腔室壁与压套的外环面间采用过渡配合而形成摩擦副。压套的外环面进行精加工，且其内表面的直径等于切割管道的外径，压套的下端采用盘形法兰，该盘形法兰的直径与辅密封本体的外环面直径相等。

本发明所能达到的技术效果是，该快速修复连接装置采用金属和非金属等多种密封技术有机结合，保证连接装置与管道间的固定与密封，并依据球面可调偏式的特殊构造和定位器锁紧机构，实现修复作业中海底管道间的偏心调节和连接装置的自动定位；调偏器依据调偏体和调偏座间的球面配合以及各球形垫片的共同作用实现海底管道间的偏心调节，并采用○型密封圈密封和金属环密封实现连接装置与新更换管道间的密封；推进体用来实现轴向推进而挤压主密封器的各金属圈和金属环，主密封器采用梯形金属圈、矩形金属圈和锥形金属圈以形成金属圈密封，实现连接装置与切割管道预制环面间的固定与密封，同时通过金属环密封实现推进体与主密封器间的密封；定位器依据其锁紧机构完成连接装置在切割管道上的自动定位，辅密封盒采用填料密封和○型密封圈密封实现连接装置与切割管道原环面间的固定与密封，由此使得该快速修复连接装置具备操作简单、修复时间短、作业强度低等特点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但本发明并不局限于以下实施例。

图1是根据本发明所提出的可调偏式海底管道快速修复连接装置的典型结构简图。

图2是可调偏式海底管道快速修复连接装置中调偏器的结构简图。

图3是可调偏式海底管道快速修复连接装置中推进体的结构简图。

图4是可调偏式海底管道快速修复连接装置中主密封器的结构简图。

图5是主密封器内部构件的结构简图。

图6是可调偏式海底管道快速修复连接装置中定位器和辅密封盒的结构简图。

图7是图6的A—A剖视图。

图8是可调偏式海底管道快速修复连接装置的偏心调节作业流程简图。

图9是可调偏式海底管道快速修复连接装置的主密封作业流程简图。

图10是可调偏式海底管道快速修复连接装置的辅密封作业流程简图。

图中1－调偏器，2－推进体，3－主密封器，4－定位器，5－辅密封盒，6－调偏体，7－上六边形金属环，8－上○型密封圈，9－调偏螺栓，10－球形垫片，11－调偏座，12－推进螺柱，13－下六边形金属环，14－矩形金属圈，15－推力环，16－锥形金属圈，17－紧定螺钉，18－衬套，19－梯形金属圈，20－主密封本体，21－定位本体，22－挡盖，23－弹簧，24－锁销，25－夹紧螺柱，26－调节螺柱，27－压套，28－辅密封本体，29－盘根，30－下○型密封圈，31－锁紧机构。

具体实施方式

在图1中，可调偏式海底管道快速修复连接装置由调偏器1、推进体2、主密封器3、定位器4和辅密封盒5组成。该快速修复连接装置组装前，调偏器1、推进体2、主密封器3和定位器4主体部件的外表面分别进行防腐和喷漆处理；调偏器1的球面结合处应任意方向旋转灵活且无阻滞，推进体2与主密封器3、定位器4与主密封器3以及辅密封盒5压套和辅密封本体之间可灵活移动，定位器4的锁紧机构可正常滑动，并保持主密封器3、定位器4和辅密封盒5腔体的清洁；同时检查各金属圈、金属环、○型密封圈和盘根有无缺陷和损伤，检查各螺纹联接处是否牢固且有无锈蚀。

在图1中，该快速修复连接装置组装时，调偏器1与新更换管道之间通过调偏体的焊接进行联接，推进体2通过焊接固定于调偏器1的调偏座上，推进体2与主密封器3之间通过推进螺柱进行联接，同时主密封器3与定位器4之间通过夹紧螺柱进行联接，辅密封盒5则通过密封性管螺纹而定位于定位器4上。

在图1中，该快速修复连接装置作业时，海底管道通过调偏器1进行偏心调节，新更换管道与连接装置之间通过旋紧调偏螺栓形成的○型密封圈密封和金属环密封进行密封，连接装置通过定位器4的锁紧机构在切割管道上进行定位，连接装置与切割管道预制环面之间通过旋紧定位器4夹紧螺柱形成的梯形金属圈密封和旋紧推进体2推进螺柱形成的金属圈密封及金属环密封进行固定与密封，连接装置与切割管道原环面之间通过旋紧辅密封盒5调节螺柱形成的填料密封进行固定与密封。

在图2中，调偏器1的调偏体6和调偏座11的内表面直径依据海底管道的内径进行调整，同时调偏体6腔体的壁厚与海底管道的壁厚保持一致，上六边形金属环7和上○型密封圈8的规格依据海底管道中油气介质物性和最大输送压力进行选型，调偏螺栓9的数量和螺纹强度则依据调偏体6和调偏座11夹紧上六边形金属环7和上○型密封圈8产生变形所需的压力进行设计，最后球形垫片10依据所设计的调偏螺栓9规格进行选型。海底管道通过调偏体6和调偏座11间的球面配合以及各球形垫片10的共同作用完成偏心调节，调偏体6和调偏座11间通过调偏螺栓9进行联接并采用上六边形金属环7和上○型密封圈8实现密封。

在图3中，推进体2的内表面直径依据海底管道的内径和外径进行调整，推进螺柱12的数量和螺纹强度依据挤压主密封器3金属圈和金属环产生变形所需的推力进行设计，推进体2通过旋紧各推进螺柱12实现轴向推进。

在图4和图5中，主密封器3的下六边形金属环13、矩形金属圈14、推力环15、锥形金属圈16、衬套18、梯形金属圈19和主密封本体20的内表面直径均依据海底管道的外径进行调整，主密封本体20的壁厚依据矩形金属圈14、锥形金属圈16和梯形金属圈19变形产生的径向推力进行设计，矩形金属圈14、锥形金属圈16和梯形金属圈19的规格依据海底管道中油气介质物性和最大输送压力进行选型，下六边形金属环13的规格则依据海底管道周围海水的物性和压力进行选型。

在图4和图5中，主密封器3的下六边形金属环13和矩形金属圈14通过推进体2下部的筒体部分挤压产生变形而形成密封，而锥形金属圈16则通过推力环15所传递的轴向推力和衬套18的挤压力产生变形并结合密封胶而形成密封；注胶作业在水上作业线完成，密封胶经主密封本体20的各注胶孔眼注入并保证其充满锥形金属圈16的各割缝，最后拧上各紧定螺钉17。

在图6和图7中，定位器4的定位本体21内表面直径依据海底管道的外径进行调整，而定位本体21的外环面直径则与主密封本体20的外环面直径保持一致，夹紧螺柱25的数量和螺纹强度依据定位本体21挤压梯形金属圈19产生变形所需的推力进行设计。梯形金属圈19通过定位本体21上筒体所传递的轴向推力和衬套18的挤压力产生变形而形成密封，定位器4的锁紧机构31通过挡盖22台肩和锁销24台肩共同定位的弹簧23完成锁销24的径向伸缩运动，从而实现整个连接装置在切割管道上的自动定位，锁紧机构31与各组夹紧螺柱25沿圆周方向依次交错排列。

在图6和图7中，辅密封盒5的压套27和辅密封本体28的内表面直径以及盘根29和下○型密封圈30的内径均依据海底管道的外径进行调整，定位本体21和辅密封本体28的密封性管螺纹强度以及盘根29和下○型密封圈30的规格依据海底管道周围海水的物性和压力进行选型，而调节螺柱26的数量和螺纹强度则依据压套27挤压盘根29产生变形所需的推力进行设计。盘根29通过压套27挤压产生变形而形成密封，而下○型密封圈30则通过辅密封本体28的环形沟槽和切割管道原环面共同挤压产生变形而形成密封。

在图8中，该快速修复连接装置的偏心调节作业流程为，调偏器1的调偏体6通过调偏螺栓9并配合球形垫片10与调偏座11进行联接，保持调偏螺栓9处于松弛状态，在新更换管道和切割管道间产生θ的偏心时，通过调整各调偏螺栓9的球形垫片10，依靠调偏体6和调偏座11间的侧向力及其球面配合自行调整，将新更换管道与切割管道间的夹角调为θ，从而使新更换管道两端的海底管道轴线保持平行，最后快速旋紧各调偏螺栓9，依靠调偏体6所传递的夹紧压力，两个上六边形金属环7和一个上○型密封圈8分别产生变形并形成○型密封圈密封和金属环密封，保证新更换管道与连接装置间的密封，完成海底管道的偏心调节。

在图9中，该快速修复连接装置的主密封作业流程为，整个快速修复连接装置的主密封器3、定位器4和辅密封盒5一起沿切割管道管端的外环面轴向移动，锁销24的轴肩与挡盖22的轴肩共同定位弹簧23并由此完成锁销24的径向伸缩运动，待定位器4锁紧机构31中的锁销24滑入切割管道预制的环形沟槽后，连接装置被卡在切割管道上并完成其自动定位；接着，先旋紧定位器4的各夹紧螺柱25，依靠定位本体21所传递的推力，主密封器3中的梯形金属圈19轴向移动并逐步与切割管道预制环面贴合后产生变形，形成梯形金属圈密封；然后，旋紧推进体2上的各推进螺柱12，依靠推进体2的下部筒体挤压主密封器3中的矩形金属圈14产生变形而形成矩形金属圈密封；接着，推进体2继续轴向移动，依靠推力环15所传递的推力和衬套18的挤压力，主密封器3中的锥形金属圈16产生变形并结合密封胶而形成锥形金属圈密封，由此保证切割管道预制环面与连接装置间的密封；最后，推进体2继续轴向移动至其环形沟槽卡入主密封器3中的下六边形金属环13，并挤压下六边形金属环13产生变形而形成金属环密封，保证推进体2与主密封器3间的密封，完成主密封作业。

在图10中，该快速修复连接装置的辅密封作业流程为，旋紧辅密封盒5的各调节螺柱26，通过压套27所传递的推力，挤压盘根29并产生变形而形成填料密封，保证切割管道原环面与连接装置间的密封，完成辅密封作业，由此依据连接装置实现新更换管道与切割管道间的连接。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种可调偏式海底管道快速修复连接装置，从上而下依次由调偏器、推进体、主密封器、定位器和辅密封盒组成，其整体设计为厚壁筒形回转体构造，同时它采用金属圈和金属环两种金属密封与○型密封圈密封和填料密封两种非金属密封的多种密封技术有机结合，保证连接装置与管道间的固定与密封，并依据球面可调偏式的特殊构造和定位器的锁紧机构，实现修复作业中海底管道间的偏心调节和连接装置的自动定位，其特征在于：

一调偏器；所述调偏器的调偏体采用柱形筒体和球形筒体相结合的构造，其球形筒体的内外球面同心且内外球面的球心均位于调偏器的轴线上；调偏座的本体外环面采用圆球面，该圆球面与调偏体球形筒体的内球面均进行精密研磨处理，且两球面始终保持同心而构成球面配合；调偏座的圆球面由上而下设有分层布置的环形沟槽，上面两层环形沟槽的截面相同且均采用矩形和等腰梯形相结合的形状，其内依次配置上六边形金属环，而调偏座最下层环形沟槽的截面采用矩形，其内配置上○型密封圈；各调偏螺栓均采用球形垫片，并分别置入调偏体调偏螺孔上部和调偏座调偏螺孔下部的凹槽内；

一推进体；所述推进体的盘状法兰下端面设置环形沟槽，该环形沟槽的截面呈等腰梯形，推进体的内表面采用阶梯回转面结构，而其外环面的下部加工有分层布置的环形凹槽；推进体与主密封本体之间形成摩擦副，同时与主密封器推力环和切割管道之间形成移动副；

一主密封器；所述主密封器的梯形金属圈的截面呈等腰梯形，矩形金属圈的截面呈矩形，而锥形金属圈的截面则呈直角梯形；主密封本体的上端面加工有与推进体盘状法兰相同规格大小的环形沟槽，该环形沟槽内配置下六边形金属环，主密封本体的中部设计有沿圆周方向均匀排列的注胶孔眼，主密封本体的内表面上细下粗，且其内表面的变截面处放置衬套；推力环和衬套均采用柱形筒体，推力环的截面呈类L的形状，而衬套的截面则呈楔形；推力环的外环面与主密封本体的内表面过渡配合以形成摩擦副，而其内表面的下部则与切割管道预制环面间隙配合以形成移动副；衬套筒体的中上部加工有与主密封本体注胶孔眼相同数量和规格大小的圆孔，锥形金属圈的圈体上割有与衬套圆孔相对应的矩形割缝，割缝内充满密封胶；衬套内表面的上部采用倒圆锥面，且其内表面的下部与切割管道预制环面间隙配合而形成移动副，同时衬套的下端面设计为圆锥面；

一定位器；所述定位器的定位本体含上筒体和下筒体两部分，其中下筒体的四周设有分组排列的夹紧螺孔，定位本体的中部加工有沿圆周方向均匀布置的锁孔，锁孔内容纳有锁紧机构，锁孔与定位本体下筒体上的各组夹紧螺孔依次交错排列；锁紧机构的锁销和挡盖均采用阶梯轴，锁销的柱体环面与对应定位本体锁孔的孔壁间形成移动副，且锁销内侧柱体上加工有锲形坡口；

一辅密封盒；所述辅密封盒的辅密封本体上部腔室加工有环形沟槽，该环形沟槽的截面采用矩形，其内配置下○型密封圈，而辅密封本体的下部腔室内填充盘根，且其下部腔室壁与压套的外环面间采用过渡配合而形成摩擦副。

2.根据权利要求1所述的可调偏式海底管道快速修复连接装置，其特征在于：所述可调偏式海底管道快速修复连接装置的金属圈密封技术包括矩形金属圈、锥形金属圈和梯形金属圈，矩形金属圈、锥形金属圈和梯形金属圈由上而下依次同轴心布置于切割管道预制环面上且其内表面直径均大于切割管道预制环面的直径，各金属圈内部设置有均匀分布的金属丝且其外部包裹有金属箔片，各金属圈本体的材质均采用强度高和耐温性能强的金属；

所述可调偏式海底管道快速修复连接装置的金属环密封技术包括上六边形金属环和下六边形金属环，上六边形金属环含两个上下平行布置的六边形金属环，而下六边形金属环仅有一个并与各上六边形金属环同轴心放置，各金属环的截面均呈长六边形，下六边形金属环长形截面的中心线与海底管道的轴线相平行，而上六边形金属环各长形截面的中心线则均与海底管道的轴线交于同一点；各金属环采用粗金属环体，其金属环本体的材质均采用强度高和耐温性能强的金属，各金属环外部均包裹有金属箔片；

所述可调偏式海底管道快速修复连接装置的○型密封圈密封技术包括上○型密封圈和下○型密封圈，各○型密封圈的材质均选用耐腐蚀耐高温胶料；填料密封技术的填料采用环形盘根，其截面为矩形，盘根由预浸聚四氟乙烯乳液的碳素纤维编织而成。

3.根据权利要求1所述的可调偏式海底管道快速修复连接装置，其特征在于：所述调偏器的调偏体上部柱形筒体的壁厚与新更换管道和切割管道的壁厚相同，而其下部球形筒体内球面和外球面的小端圆面直径分别与新更换管道和切割管道的内径和外径相等；

所述调偏座的本体内表面采用圆柱面且其本体的内表面直径等于新更换管道的内径，调偏体和调偏座间的球面结合带的轴向长度需大于调偏座圆球面高度的二分之一；

所述调偏座的圆球面上各层环形沟槽均沿调偏座的圆球面倾斜放置，且各层环形沟槽中心线所在锥面的锥顶点均与调偏体内外球面和调偏座圆球面的球心保持同心。

4.根据权利要求1或3所述的可调偏式海底管道快速修复连接装置，其特征在于：所述调偏体和调偏座的下端均设置盘状法兰且其盘状法兰的四周加工有规格大小相同的调偏螺孔，调偏体调偏螺孔的下部和调偏座调偏螺孔的上部均设计有圆锥形的孔壁；

在新更换管道和切割管道间产生偏心时，通过调整各调偏螺栓的球形垫片，并依靠调偏体和调偏座间的侧向力及其球面配合自行调整，而达到海底管道调节偏心的目的。

5.根据权利要求1所述的可调偏式海底管道快速修复连接装置，其特征在于：所述推进体的上端面通过焊接与调偏器调偏座的盘状法兰相联接，同时推进体的中部也设置有盘状法兰，并通过推进螺柱实现推进体与主密封器间的联接；

所述推进体的内表面上部柱面的直径与新更换管道的内径相等，而内表面下部柱面的直径则与切割管道预制环面的直径相等；推进体外环面的环形凹槽的截面呈矩形且其内充满润滑油，同时推进体内外环面的下部均进行精加工；

所述推进体外环面的下部与主密封本体的内壁过渡配合且与主密封器推力环的内壁间隙配合，而推进体内表面的下部则与切割管道预制环面间隙配合。

6.根据权利要求1所述的可调偏式海底管道快速修复连接装置，其特征在于：所述主密封器采用梯形金属圈、矩形金属圈和锥形金属圈以形成金属圈密封，实现连接装置与切割管道预制环面间的固定与密封，同时通过下六边形金属环形成金属环密封，而实现推进体与主密封器间的密封；

所述主密封本体的环形沟槽和推进体的环形沟槽中心线所在的柱面重合；

所述主密封本体的每个注胶孔眼的轴线均与主密封本体的轴线相垂直，且注胶孔眼的孔壁通过内螺纹与紧定螺钉进行联接。

7.根据权利要求1所述的可调偏式海底管道快速修复连接装置，其特征在于：所述推力环的内外环面均进行精加工，同时推力环的上部环腔中配置矩形金属圈；

所述衬套的外环面通过设置环形卡箍而定位于主密封本体的腔室中，衬套的环腔中配置锥形金属圈，而衬套筒体中上部的圆孔与注胶孔眼一一对应且其轴线重合；

所述锥形金属圈的割缝缝隙与衬套轴线平行，且割缝的宽度大于衬套圆孔的直径；

所述衬套内表面的倒圆锥面的锥度等于锥形金属圈外锥面的锥度同时大于衬套内壁与锥形金属圈间的当量摩擦角，而该倒圆锥面的锥高则大于锥形金属圈的高度；

所述衬套的下端面与定位本体上端的锥面一起构成截面为等腰梯形的环腔并容纳梯形金属圈。

8.根据权利要求1所述的可调偏式海底管道快速修复连接装置，其特征在于：所述定位器包括定位本体和锁紧机构，定位本体上筒体的外环面与主密封本体的内壁过渡配合，而其上端锥面的锥度和锥高均与衬套下端面的锥度和锥高相同；

所述定位本体的下筒体外环面直径与调偏体和调偏座盘状法兰的外径、推进体盘状法兰的外径以及主密封本体外环面的直径均相等；同时其下筒体四周的夹紧螺孔钻成圆形通孔并通过设置夹紧螺柱实现定位器在主密封器上的固定；

所述定位本体的内表面与切割管道预制环面间隙配合；

所述定位本体的各锁孔轴线均与定位本体的轴线相垂直，各锁孔的孔壁进行精加工。

9.根据权利要求1所述的可调偏式海底管道快速修复连接装置，其特征在于：所述定位器的锁紧机构由锁销、弹簧和挡盖组成，挡盖外侧柱体的环面通过螺纹而将锁紧机构固定于定位本体上，挡盖内侧柱体的端面结合处形成轴肩；

所述锁紧机构的锁销外侧柱体端面结合处的轴肩与挡盖的轴肩共同定位贯穿其内的弹簧，由此完成锁销的径向伸缩运动。

10.根据权利要求1所述的可调偏式海底管道快速修复连接装置，其特征在于：所述辅密封盒采用盘根和下○型密封圈以形成填料密封和○型密封圈密封，实现连接装置与切割管道原环面间的固定与密封；

所述辅密封本体的外环面上车制有密封性管螺纹，其下端面的四周钻有沿圆周方向均匀布置的调节螺孔，并通过调节螺柱实现压套的轴向推进；

所述压套的外环面进行精加工，且其内表面的直径等于切割管道的外径；

所述压套的下端采用盘形法兰，该盘形法兰的直径与辅密封本体的外环面直径相等。