羅偉雄，柯 真

（中海石油化學(xué)股份有限公司，海南 東方 572600）

1 概 述

中海石油化學(xué)股份有限公司800kt／a甲醇裝置，于2010年9月建成并投入試運(yùn)行，2011年6月6日第二進(jìn)出塔換熱器E123B北側(cè)封頭法蘭發(fā)生泄漏，不但使環(huán)境受到污染，也會(huì)使設(shè)備密封面受損，而停車檢修則會(huì)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)損失。E123B是甲醇裝置的一個(gè)重要的靜設(shè)備，其作用是將合成氣壓縮機(jī)來(lái)的合成氣與1＃粗甲醇分離塔的塔頂餾出蒸氣物料進(jìn)行混合，再通過(guò)循環(huán)機(jī)J121增壓，最后氣體在E123中預(yù)熱后送入2＃甲醇合成塔。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的考查，泄漏部位為封頭法蘭，法蘭外徑φ1 714mm，緊固螺栓為M52，共40顆螺栓。用液壓扳進(jìn)行螺栓緊固消漏，但油泵壓力打到螺栓許用壓力時(shí)，泄漏量沒(méi)有明顯減小，緊固螺栓消漏失敗。如果停車檢修更換封頭墊片，是非常麻煩的事，要拆不少管道，還要拆或氣割部分框架，且要耗5d左右的時(shí)間。而不停車帶壓堵漏技術(shù)在化工行業(yè)日益得到廣泛應(yīng)用，可以在裝置不停車的情況下解決泄漏問(wèn)題，避免重大的經(jīng)濟(jì)損失。但E123B封頭法蘭直徑過(guò)大，且泄漏介質(zhì)（CO、H2、CH4混合氣）為高溫高壓（320℃、8.5MPa）、易燃易爆氣體，這給堵漏帶來(lái)困難和高風(fēng)險(xiǎn)。為此，需要克服堵漏夾具設(shè)計(jì)與加工難題，制訂詳盡的實(shí)施步驟及安全措施，以確保E123B的成功消漏。

2 夾具設(shè)計(jì)與制作

堵漏的成功與否，夾具的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。夾具的基本要求：一是具有足夠的強(qiáng)度和剛度；二是夾具與原密封結(jié)構(gòu)間要有合適的間隙量；三是合理的注膠孔數(shù)；四是夾具應(yīng)根據(jù)需要可制成剖分，三或四等分等形式；五是材質(zhì)符合GB150《鋼制壓力容器》有關(guān)選材的規(guī)定。

由于公司沒(méi)有大型車床，帶材料到鄰近單位加工制作。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)勘查情況

泄漏點(diǎn)為法蘭，實(shí)測(cè)尺寸（見(jiàn)圖1）如下：法蘭直徑D＝1 714mm（含法蘭錯(cuò)口量2mm）；螺栓孔至外徑尺寸K＝28mm；法蘭最小間距Bi＝10mm；法蘭的寬度b＝400mm；法蘭連接螺栓數(shù)量及規(guī)格，40顆M52。

圖1 E123B封頭法蘭尺寸示意

泄漏點(diǎn)是法蘭密封面，宜采用凸形法蘭夾具。法蘭直徑超過(guò)500mm，為了便于夾具安裝，采用四等份結(jié)構(gòu)。

2.2 夾具重要參數(shù)的計(jì)算

計(jì)算公式與部分參數(shù)，查 《壓力容器壓力管道密封技術(shù)》。

2.2.1 夾具厚度計(jì)算

式中：S——夾具厚度，mm；

pc′——系統(tǒng)壓力（≥7MPa時(shí)，設(shè)計(jì)壓力取系統(tǒng)壓力；下同），MPa；

pc——設(shè)計(jì)壓力，MPa；

D——夾具內(nèi)徑（即法蘭外徑），mm；

［σ］t——許用應(yīng)力，MPa；

φ——焊接系數(shù)，取1。

將pc′＝8.5MPa、D＝1 714mm、 ［σ］t＝100MPa、pc＝13MPa代入式（1）計(jì)算得S＝77.9mm。夾具（如圖2）厚度S取80mm。

圖2 E123B封頭法蘭夾具示意

2.2.2 螺栓最小直徑計(jì)算

d——螺栓最小直徑，mm；

C——預(yù)緊力和剛度系數(shù)，取1.5；

Bi——法蘭間距，mm；

Di——夾具內(nèi)徑（即法蘭外徑），mm；

n——螺栓連接數(shù)量，取2。

將Bi＝10mm、pc′＝8.5MPa、Di＝1 714mm、［σ］t＝100MPa代入式（2）計(jì)算得d＝37.24mm。螺栓（如圖3）最小直徑d取38mm，即螺栓規(guī)格為M38。

圖3 E123B封頭法蘭夾具螺栓示意

2.2.3 耳板厚度計(jì)算

t——耳板厚度，mm；

Bi——法蘭間距，mm；

L——耳板螺孔中心至夾具外緣距離，mm；

pc——設(shè)計(jì)壓力，MPa；

D——夾具內(nèi)徑，mm；

b——耳板寬度，mm。

圖4 E123B封頭法蘭夾具耳板示意

將Bi＝10mm、L＝45mm、pc＝13MPa、D＝1 714mm、b＝160mm、［σ］t＝100MPa代入式（3）計(jì)算得t＝43mm。耳板（如圖4）厚度取45mm。

2.2.4 E123B堵漏夾具（如圖5）說(shuō)明

圖5 E123B堵漏夾具示意

圖5不按比例，以標(biāo)注尺寸為準(zhǔn)。其說(shuō)明如下。

（1）夾具由四等份組成；先銑出四塊兩端面，再組合點(diǎn)焊死，然后加工徑向尺寸，最后焊接耳板。

（2）二顆螺栓之間一個(gè)注膠孔，因此40顆螺栓加工40個(gè)注膠孔；耳板處的注膠孔，改在夾具側(cè)面加工。

（3）在夾具側(cè)面加工5×3mm的槽，便于捻壓夾具側(cè)面，阻止跑膠。

2.2.5 堵漏膠的選擇

（1）適應(yīng)泄漏介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。

（2）適應(yīng)泄漏介質(zhì)的溫度。

（3）據(jù)泄漏腔大小，對(duì)應(yīng)選擇流動(dòng)性膠。

綜合以上要求及現(xiàn)場(chǎng)情況，選用天津翔銳22＃膠。

3 安全措施

堵漏作業(yè)屬于特殊作業(yè)，特別是針對(duì)高溫高壓、易燃易爆的介質(zhì)。為了確保安全，制定如下措施。

（1）安全風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別升為公司級(jí)。

（2）公司消防隊(duì)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)入戰(zhàn)斗狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)另配滅火器。

（3）項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及主要操作人員須經(jīng)過(guò)堵漏培訓(xùn)，并取得證書。

（4）操作人員穿戴勞保用品，包括阻燃工作服、防燙手套、面部防護(hù)罩等。

（5）在夾具與法蘭面貼合處，涂抹二硫化鉬防止產(chǎn)生火星。

（6）使用防爆工具緊固螺栓。

（7）使用風(fēng)鏟等工具進(jìn)行跑膠操作時(shí)，用氮?dú)獯?，隔離或稀釋空氣中的氧氣。

（8）使用氣動(dòng)油泵，電動(dòng)油泵必須遠(yuǎn)離漏點(diǎn)。

（9）由于泄漏量大，為了降低漏點(diǎn)壓力，特別是考慮到操作人員的安全，將E123B壓力降到工藝操作最低許可壓力。

4 實(shí)施過(guò)程

4.1 夾具安裝

（1）夾具分別作好記號(hào)，避免裝混造成錯(cuò)口、張口而導(dǎo)致密封性能變差。

（2）每個(gè)注膠孔對(duì)準(zhǔn)兩螺栓之間。

（3）對(duì)接間隙可插入接口墊片消除縫隙。

4.2 注膠過(guò)程

（1）由于法蘭直徑過(guò)大，采用二支注膠槍同時(shí)進(jìn)行注膠；從遠(yuǎn)離漏點(diǎn)的兩側(cè)順次向漏點(diǎn)注膠。

（2）實(shí)施多點(diǎn)順次注入，使通過(guò)區(qū)域膠填滿注實(shí)。

（3）為防止把膠注入到系統(tǒng)中，控制注膠壓力，注膠過(guò)程平穩(wěn)勻速施壓。

（4）最后到漏點(diǎn)注膠保壓15min，其他注膠點(diǎn)也順次補(bǔ)膠壓緊，防止產(chǎn)生應(yīng)力松弛。

5 結(jié)束語(yǔ)

E123B泄漏不但造成環(huán)境污染，更是重大安全隱患。采用帶壓堵漏技術(shù)進(jìn)行處理，裝置可以在不停車情況下進(jìn)行檢修，避免重大經(jīng)濟(jì)損失。但泄漏部位為大封頭法蘭，介質(zhì)是高溫高壓、易燃易爆氣體，這給檢修帶來(lái)難度和高風(fēng)險(xiǎn)性。通過(guò)合理的夾具設(shè)計(jì)，制定詳盡的安全措施，規(guī)范操作過(guò)程，最后堵漏成功。直到2012年3月裝置計(jì)劃?rùn)z修，E123B未發(fā)生過(guò)泄漏；此次大修E123B更換法蘭墊片，并進(jìn)行管道技改（E123B封頭前增加法蘭）。