特約撰稿人：凱特克集團(tuán)有限公司市場(chǎng)總監(jiān)王劍波

·凱特克螺栓預(yù)緊力控制技術(shù)推廣·

這個(gè)廠的法蘭泄漏是如何被“根治”的？

特約撰稿人：凱特克集團(tuán)有限公司市場(chǎng)總監(jiān)王劍波

化工廠煉油廠的設(shè)備及管線法蘭在長(zhǎng)期的運(yùn)行中受溫度和壓力等因素的影響容易發(fā)生泄漏現(xiàn)象。揚(yáng)子石化芳烴廠150萬噸/年連續(xù)重整裝置投產(chǎn)半年左右，在一次下雨過程中，反應(yīng)器頂封頭法蘭發(fā)生泄漏，經(jīng)拆去保溫層并將螺栓熱緊后泄漏得到控制。但是，反應(yīng)器頂封頭法蘭附近油氣味仍然很重，說明泄漏雖然得到控制，但是沒有根除。經(jīng)過凱特克貿(mào)易（上海）有限公司維修后，問題得到根本解決。

凱特克工作人員在維修現(xiàn)場(chǎng)

導(dǎo)致法蘭泄漏的原因有很多，如：密封面的形式和精度、密封墊性能、螺栓預(yù)緊力、設(shè)備的操作條件等，其中密封墊占一部分，法蘭密封面精度占一部分（因其結(jié)構(gòu)的特殊性需要對(duì)泄漏的法蘭進(jìn)行拆卸檢查）。

法蘭泄漏的“癥結(jié)”在哪里

揚(yáng)子芳烴廠150萬噸/年連續(xù)重整裝置自2014年末投產(chǎn)，運(yùn)行半年左右的時(shí)間后，反應(yīng)器頂封頭法蘭發(fā)生泄漏現(xiàn)象，經(jīng)過拆去保溫層并將螺栓熱緊后泄漏得到控制。但是，反應(yīng)器頂封頭法蘭附近油氣味仍然很重，說明泄漏雖然得到控制，但是依然存在。為了應(yīng)急，日常運(yùn)行中只好在反應(yīng)器附近配備兩臺(tái)消防車，隨時(shí)待命，以防萬一。但這畢竟是權(quán)宜之計(jì)，必須盡快找出泄漏的根本癥結(jié)，以除后患。

反應(yīng)器頭蓋設(shè)備情況如下：

?

密封墊片的情況

此封頭法蘭中密封墊片選用“雙金屬自密封波齒石墨復(fù)合墊”，該墊片是某密封件廠的專利產(chǎn)品，其優(yōu)勢(shì)是在高壓工況下具有自緊密封效果，但由于此法蘭工況內(nèi)部壓力僅0.3MPa，故此種墊片用在0.3MPa的工況體現(xiàn)不出明顯效果；由于法蘭處于500℃左右的高溫，材料蠕變松弛對(duì)法蘭連接面的密封性能影響顯著，當(dāng)墊片整個(gè)圓周上的壓緊力小于密封墊在此工作壓力下保證正常密封所需的最小壓緊力時(shí)即產(chǎn)生泄漏；此外，據(jù)重整車間介紹，提供的螺栓擰緊扭矩為700~800N.m，后來熱緊時(shí)加載到1000~1100N.m，因而可判斷泄漏的原因一部分也源于螺栓擰緊扭矩所產(chǎn)生的螺栓力太小，不足以維持設(shè)備長(zhǎng)周期的可靠運(yùn)行（現(xiàn)場(chǎng)僅運(yùn)行4000多小時(shí)就產(chǎn)生了泄漏）。

螺栓預(yù)緊的影響

易燃易爆介質(zhì)法蘭的密封對(duì)螺栓預(yù)緊力的均勻性和精確性要求極高。如果整個(gè)法蘭面上的螺栓預(yù)緊力不均勻，就會(huì)引起法蘭偏載，進(jìn)而導(dǎo)致密封墊片上的初始預(yù)緊應(yīng)力不均勻，墊片周向預(yù)緊應(yīng)力最小處就成為了密封的最薄弱環(huán)節(jié)，而墊片上應(yīng)力最大的地方有可能超過墊片的壓潰強(qiáng)度導(dǎo)致密封墊的損壞，都有可能成為法蘭連接運(yùn)行過程中潛在的泄漏點(diǎn)。同樣，如果螺栓預(yù)緊力控制不準(zhǔn)確，就會(huì)引起螺栓預(yù)緊力不足或超載，螺栓預(yù)緊力不足加上蠕變松弛的影響會(huì)導(dǎo)致在較短時(shí)間內(nèi)墊片工作密封比壓小于最低壓緊力而造成泄漏，若螺栓預(yù)緊力過大則墊片被壓潰而沒有了回彈性，且螺栓力過大會(huì)加快螺栓的蠕變松弛，綜合作用下最終仍然保證不了法蘭連接在設(shè)備檢修周期內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生泄漏。

對(duì)癥下藥，有的放矢

密封墊片的選用

大直徑柔性石墨纏繞墊片由于纏繞工藝的影響質(zhì)量很不穩(wěn)定，一般纏繞較松使其回彈性較差，因此不建議選用；普通的波齒石墨復(fù)合墊片制造工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定，但一般也用在高壓下，需要很大的螺栓力才能發(fā)揮出其回彈效應(yīng)，用在此處也不合適。凱特克經(jīng)過多方調(diào)研，推薦使用美國(guó)福來西墊片技術(shù)公司特別開發(fā)的密封墊——Change 墊片替換以前使用的密封墊。Change 墊片是專為熱循環(huán)頻繁工況量身打造，相比石墨纏繞墊和波齒復(fù)合墊都有更好的回彈性和耐用性。

結(jié)合了纏繞墊片和齒形墊片的雙重優(yōu)勢(shì)：

極高的回彈性

高溫蠕變極小

防壓潰特性，無需內(nèi)環(huán)

卓越的密封性能，尤其在熱循環(huán)工況

適用于絕大部分法蘭

幾乎可用所有的工業(yè)金屬材料制成

重型鋼帶形成獨(dú)特的固體墊片

獨(dú)特外形纏繞起來像一個(gè)齒形

纏繞就像一個(gè)纏繞墊片，貼面像齒形

緊固方法的選用：

使用傳統(tǒng)緊固方式進(jìn)行緊固時(shí)，如呆扳手、液壓扳手等工具，由于力臂的存在，作用力會(huì)對(duì)螺栓形成側(cè)向偏載，使螺栓螺母之間的摩擦力增大且無法預(yù)知，損失的扭矩也無法確定，加之螺紋嚙合部分及螺栓螺母與被連接件之間的表面摩擦?xí)龃笈ぞ氐膿p失，因此雖然施加的扭矩都一致，但卻無法保證精確的螺栓載荷。當(dāng)溫度、壓力發(fā)生變化時(shí)，一圈螺栓的預(yù)緊力將發(fā)生不一致的變化，當(dāng)螺栓預(yù)緊力不能滿足墊片密封所需要的最小預(yù)緊力時(shí)即會(huì)產(chǎn)生泄漏。

本次安裝的緊固方法采用凱特克四同步的“拉伸達(dá)載荷”預(yù)緊力控制技術(shù)進(jìn)行同步緊固。

HYTOR C “拉伸達(dá)載荷”技術(shù)是通過精確的計(jì)算和運(yùn)用專用工具保證每一條螺栓連接的完整性，并通過多部工具同時(shí)對(duì)法蘭螺栓進(jìn)行緊固,保證整個(gè)連接面的平行閉合。當(dāng)確認(rèn)保證不泄漏的螺栓預(yù)緊力的數(shù)值后，使用HYTOR C的扭矩拉伸機(jī)結(jié)合無反作用力臂、無偏載的緊固方式來確保達(dá)到該數(shù)值。

拉伸達(dá)載荷

使用“拉伸達(dá)載荷”技術(shù)的特點(diǎn)

緊固操作過程不需要手扶機(jī)具,更加安全、簡(jiǎn)便；

不需要反作用力臂，不需要支點(diǎn)，更加可靠，精度更高；

不需要熱緊，升溫后不會(huì)發(fā)生泄漏，更加科學(xué)，不需要重復(fù)施工；

同步緊固，法蘭平行閉合，緊固步驟更少，提升緊固質(zhì)量和效率；

螺栓載荷精度不需要校驗(yàn)，直接設(shè)定保證載荷精度高于10%；

無偏載系統(tǒng)，防泄漏、不咬牙。

法蘭回裝時(shí)，使用正確的密封墊，緊固螺栓時(shí)，消除偏載對(duì)螺栓的影響，則緊固過程中的摩擦力能夠得到很好的控制，螺栓沒有受到偏載，減小了未知的摩擦力，扭矩就能精確的轉(zhuǎn)換為螺栓的預(yù)緊力，而采用HY T OR C獨(dú)有的“拉伸達(dá)載荷”技術(shù)，在緊固過程無偏載，緊固精度高且均勻，結(jié)合Flexitallic密封墊，就能實(shí)現(xiàn)真正意義上 “零泄漏”。

妙手回春，獲得肯定

此次安裝是凱特克團(tuán)隊(duì)在揚(yáng)子石化的第一次安裝，無論是安裝速度，還是以后的運(yùn)行效果，都取得了預(yù)期目標(biāo)。

為此，揚(yáng)子石油化工有限公司芳烴廠特地給予凱特克公司書面肯定：

“2015年8月，凱特克技術(shù)工程師對(duì)我廠重整裝置反應(yīng)器頂封頭法蘭進(jìn)行了工況調(diào)研，并提出了零泄漏堅(jiān)固優(yōu)化方案（DISC墊圈+Flexitallic密封墊），經(jīng)過揚(yáng)子石化機(jī)動(dòng)部、我廠技術(shù)人員與凱特克技術(shù)人員技術(shù)交流，決定重整裝置反應(yīng)器頂封頭法蘭采用HY T OR C公司DISC拉伸墊圈配合Flexitallic密封墊（高溫固力特T hermiculitr+Change墊片）方案，并于2015年10月在重整裝置反應(yīng)器頂封頭法蘭位置安裝使用凱特克M42 DISC墊圈72顆。安裝期間凱特克人員采用其軟件科學(xué)計(jì)算預(yù)緊扭矩值、四同步扭矩拉伸機(jī)進(jìn)行緊固，此位置在開車期間，一次性成功，兌現(xiàn)無需熱緊消除泄漏的承諾。裝置于2015年10月底開始運(yùn)行到目前為止沒有發(fā)生任何泄漏?！?/p>