随着陆地油气资源的逐渐减少,世界各国开始把目标转向海洋油气资源,这在很大程度上缓解了油气资源紧张问题。但海洋环境恶劣,生产工况复杂,油气泄露等问题也不容小觑。水下连接器作为海洋输送管道之间,以及采油设备之间重要的连接设备,在石油天然气运输过程中起着相当重要的作用。其中卡箍式水下连接器构成简单,安装精度较低,且相较于其他类型连接器尺寸小,应用方便,价格低,密封性能良好,使用前景广泛。而目前国内有关卡箍式水下连接器的研究较少,且没有成熟的产品应用于海洋油气开采市场。因此,本文针对6英寸管道使用的卡箍式水下连接器展开研究,探究其密封性能。本文首先分析了卡箍式水下连接器的工作原理,探究了其密封机理以及接触机理,并建立了连接器的等效力学模型,通过理论分析得出了影响密封性能的关键因素:线密封比压,接触宽度,接触半径以及接触变形。然后运用ABAQUS有限元软件构造了关键密封结构的二维轴对称模型,分别从金属密封环的厚度,套节倾角与密封环斜面倾角的角度差,套节与密封环肋板间的预紧间隙以及温度等因素对密封性能进行了研究。得出的结论如下:(1)金属密封环的厚度逐渐减小,会使接触半径逐渐减小,接触变形增大,密封环的回弹量也越大,同时线密封比压逐渐增大,有利于密封的建立。(2)随着金属密封环斜面倾角与套节斜面之间的角度差的增大,线密封比压及接触宽度发生缓慢增加,并且随着角度差的增大,接触半径会逐渐减小,而接触变形增大,有助于良好密封状态的形成。(3)金属密封环肋板与套节之间的间隙对这几个密封因素影响均较大,当间隙增大,接触半径会减小,线密封比压、接触宽度及接触变形均发生明显增大,同时间隙值对密封环的整体应力水平影响最大,因此要合理选择预紧间隙,在防止应力过大的基础之上,达到一个良好的密封效果。(4)随着温度的升高,线密封比压逐渐升高,水下连接器的密封性能越可靠。然而温度的增加对金属密封环表面的接触宽度影响较小,但是密封环整体却趋于屈服,因此要合理控制温度。同时,由于温度对密封环受到的接触压力影响更大,所以在接触半径随温度升高而增大的时候,线密封比压不减反增,有利于密封建立。