在深海管道法兰连接机具的研究和应用领域中,美国Sonsub公司、挪威Acergy公司和瑞士的AllseasGroup公司均拥有相关技术和产品。其中Sonsub公司和Acergy公司的深海管道法兰连接机具最具有代表性,并都有实际工程应用。

1)Sonsub公司水下管道连接BRUTUS系统的法兰连接机具.法兰连接机具由两部分构成,分别是螺栓插入张紧机具BITT和螺母库NM。螺栓插入张紧机具和螺母库上安装有ROV接口模块,ROV可以携带螺栓插入张紧工具和螺母库在水下运动,并向螺栓插入张紧工具和螺母库提供动力和控制信号,同时将反馈信号传递给工作母船。为了方便水下操作,螺栓插入张紧工具和螺母库上安装有浮力材料,使其处于零浮力状态。

机具对孔操作由水下电视监测,通过视觉观察不断调整误差,完成对孔作业。对螺栓预紧力监测采用传感器,以便精确控制预紧力。2000年在挪威外海400m深处完成了406.4mm管道法兰的连接和254.0mm软管法兰的连接。该机具最大工作水深是3000m,最大连接管径是609.6mm,适用于API标准法兰。

2)Acergy公司的MATIS系统.该机具结构是一体的,所有功能部件都安装在外框架上,包括螺栓插入功能部件、螺母拧紧功能部件、机械手和一个存储螺栓、螺母、密封垫片的机具仓等。采用模块化设计可依据连接管道尺寸、工作水深和连接管道形式的不同采用不同的组合方式。螺栓插入功能部件和螺母拧紧功能部件被安装在一个滑动梁上,在液压缸的推动下螺栓插入功能部件和螺母拧紧功能部件可沿着滑梁移动,完成螺栓插入等动作。

法兰连接机具上设置ROV接口和浮力块,整套机具可由ROV水下携带,并从ROV获得动力和控制信号。ROV可以在工作母船上安装到连接机具上,也可以在水下与连接机具结合。对孔操作由水下电视监测,通过视觉观察不断调整误差,完成对孔作业。该机具装有一个存储螺栓、螺母和密封垫片的机具仓,携带的螺栓、螺母和密封垫片数量能够满足三对法兰的连接,所以一次下水可以进行多次连接,并减少了由于螺栓、螺母或垫片跌落造成的连接失败概率。