武耀祖

（中國(guó)石油吐哈油田公司鄯善采油廠，新疆鄯善 838202）

一種新型空冷器管束堵漏工具

武耀祖

（中國(guó)石油吐哈油田公司鄯善采油廠，新疆鄯善 838202）

在已有空冷器管束堵漏工具的基礎(chǔ)上，制作一種新型堵漏工具，專(zhuān)門(mén)用于絲堵式管箱空冷器管束泄漏的快速安全堵漏，控制空冷器泄漏安全風(fēng)險(xiǎn)，減少裝置停運(yùn)造成的經(jīng)濟(jì)損失。

空冷器；管束；堵漏；工具

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.59

0 引言

空氣冷卻器，又稱(chēng)空冷式換熱器，簡(jiǎn)稱(chēng)空冷器，是利用空氣作為冷卻介質(zhì)將工藝介質(zhì)（熱流）冷卻到所需要溫度（終冷溫度）的設(shè)備。由于空冷器是節(jié)約工業(yè)用水、避免環(huán)境污染的有效設(shè)備，因此在煉油、化工、天然氣處理與加工等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

管束作為空冷器的核心部件，由翅片管、管箱及框架組成，造價(jià)約占空冷器主體的60%。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，由于腐蝕、侵蝕、錯(cuò)誤操作等均可能導(dǎo)致管束穿孔泄漏。如果空冷器內(nèi)是油氣、液態(tài)烴等易燃易爆的危險(xiǎn)介質(zhì)，泄漏達(dá)到一定的濃度遇空氣會(huì)發(fā)生燃燒爆炸，造成嚴(yán)重后果。因此，一旦發(fā)生空冷器穿孔泄漏應(yīng)立即采取緊急措施實(shí)施快速堵漏方案進(jìn)行搶險(xiǎn)，以把生產(chǎn)損失降低到最小，把不安全狀態(tài)控制在萌芽階段，防止意外事故的發(fā)生。

1 空冷器管束泄漏常規(guī)處理方法及缺點(diǎn)

空冷器管束發(fā)生泄漏后，通常的做法是：先將相關(guān)設(shè)備停止運(yùn)行，對(duì)空冷器管束及相關(guān)管道隔離后進(jìn)行蒸汽吹掃置換，達(dá)到動(dòng)火安全要求后將泄漏管束切割、焊接處理。這樣的做法在理論上合理有效，可以解決部分問(wèn)題，對(duì)部分空冷器泄漏管束有封閉作用，但其缺點(diǎn)也非常明顯。

（1）空冷器是管束高度密集的設(shè)備，管束發(fā)生泄漏后，除非是外層翅片管，內(nèi)層翅片管不具備切割或焊接工作需要的空間。如果按照管道堵漏的方法，即使采取打卡注膠等不動(dòng)火施工也存在內(nèi)層翅片管無(wú)法實(shí)施的問(wèn)題。

（2）空冷器管束內(nèi)一般為油氣、液態(tài)烴等易燃易爆介質(zhì)，且空冷器一般安裝在設(shè)備密集、防火防爆等級(jí)要求高的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)進(jìn)行焊接、打磨或切割等作業(yè)，存在很大安全風(fēng)險(xiǎn)。

（3）蒸汽吹掃置換后，空冷器內(nèi)殘留的液態(tài)水很難清理干凈，對(duì)于禁止水進(jìn)入的工藝系統(tǒng)，清理工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

（4）施工環(huán)節(jié)復(fù)雜，施工時(shí)間長(zhǎng)，裝置停運(yùn)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失較大。

2 新型堵漏工具

針對(duì)空冷器管束泄漏后堵漏施工的難點(diǎn)，根據(jù)絲堵式空冷器管束結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，相關(guān)文獻(xiàn)已經(jīng)介紹了相應(yīng)的堵漏工具，但文獻(xiàn)中的堵漏工具存在安裝時(shí)絲堵面密封形式被改變形成新的泄漏點(diǎn)、堵頭放入不方便等問(wèn)題，以及存在封堵密封面被破壞的可能性，降低了堵漏一次成功率。因此，通過(guò)對(duì)堵漏工具研究，制作出一種新型的專(zhuān)門(mén)用于絲堵式管箱空冷器管束泄漏的快速安全堵漏工具，在空冷器管束泄漏后快速堵漏，控制空冷器泄漏安全風(fēng)險(xiǎn)，有效減少裝置系統(tǒng)停運(yùn)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

2.1 新型堵漏工具結(jié)構(gòu)

如圖1所示，新型快速堵漏工具主要由密封體和壓冒兩部分組成。密封桿頭和密封桿體通過(guò)螺紋連接組成密封體，密封桿頭材料采取黃銅H70，該材料硬度適中，密封效果好，成本相對(duì)低廉。密封桿體上裝有O形密封圈，起密封空冷器管箱內(nèi)介質(zhì)作用。壓冒是被加長(zhǎng)并深入空冷器管箱一端內(nèi)部被加工出安裝密封體孔的絲堵，壓冒外側(cè)端和管箱的連接方式、密封方式等保持和原絲堵完全一致，外側(cè)端中心再加工一螺紋孔，安裝頂絲。密封體可以在壓冒的孔內(nèi)前后移動(dòng)。如果空冷器管束泄漏部位位于翅片管的非連接部位，可以使用該快速堵漏工具進(jìn)行堵漏。

圖1 新型堵漏工具結(jié)構(gòu)

2.2 安裝步驟

打開(kāi)管箱上泄漏翅片管兩端對(duì)應(yīng)的絲堵，將新型堵漏工具安裝到相應(yīng)的絲堵孔上。安裝新型工具前，檢查確認(rèn)壓冒中心頂絲沒(méi)有深入到密封體孔內(nèi)，密封體完全推到壓冒一側(cè)，防止在壓緊壓冒過(guò)程中密封桿頭和管束端面接觸，傷害密封體密封面，導(dǎo)致堵漏失?。贿€有可能造成壓冒壓不緊，壓冒與管箱密封處形成新的泄漏點(diǎn)。待壓冒完全壓緊到位后，頂絲上涂抹螺紋密封膠，旋入頂絲，直到將密封體推到管束上，密封桿頭上的錐面牢牢堵死泄漏的管束，堵漏完成。為防止空冷器恢復(fù)運(yùn)行后熱脹冷縮、振動(dòng)等引起堵漏的密封部位松動(dòng)，定期對(duì)頂絲的松緊程度進(jìn)行檢查。

2.3 新型工具制作要點(diǎn)

在工具制作前，必須對(duì)泄漏空冷器翅片管、管板與管箱內(nèi)部的距離、絲堵等相關(guān)尺寸進(jìn)行測(cè)量或根據(jù)空冷器圖紙進(jìn)行確定，必須使密封桿頭的直徑大于翅片管的內(nèi)徑，防止直徑偏小難以形成良好的密封面；密封體長(zhǎng)度和壓冒孔深度要保證密封體推入壓冒孔內(nèi)、壓緊壓冒時(shí)，密封桿頭不接觸到翅片管端頭為好；壓冒與管箱螺紋連接及密封部位尺寸必須和原絲堵完全一致，這樣在確保對(duì)泄漏翅片管堵漏的同時(shí)，絲堵原部位的密封形式保持不變。

2.4 翅片管與管板脹焊部位的堵漏

管束與管板的脹焊部位發(fā)生泄漏，不能用錐形密封體來(lái)進(jìn)行堵漏，而是將專(zhuān)用堵漏工具的密封桿頭更換為圖2所示的結(jié)構(gòu)，再按照上述的方式進(jìn)行安裝。密封桿頭上安裝黃銅H70材料的密封圈，密封圈內(nèi)徑必須大于翅片管的外徑。安裝時(shí)，對(duì)翅片管周?chē)墓馨暹M(jìn)行清潔，然后將密封桿頭頂緊到管板上，黃銅密封圈與管板形成密封，消除泄漏。

3 新型堵漏工具的優(yōu)點(diǎn)

（1）保持了絲堵基本的密封形式，不會(huì)形成新的泄漏點(diǎn)。

（2）不需要單獨(dú)放入管箱的零部件，解決了密封堵頭放入的問(wèn)題。

（3）密封體被推到管束上，解決了安裝過(guò)程中密封體一起旋轉(zhuǎn)，密封面可能被切割破壞一次堵漏不成功的問(wèn)題。

（4）可有效解決空冷器在制造過(guò)程中形成的絲堵孔和相應(yīng)翅片管中心有一定偏差時(shí)的堵漏問(wèn)題，堵漏成功率更高。

（5）密封體的密封頭可以更換，根據(jù)空冷器管束泄漏部位，通過(guò)更換密封頭解決脹焊部位的堵漏問(wèn)題，降低加工成本，適用范圍更廣。

（6）該工具稍加改造，可用于空冷器翅片管打壓找漏。

圖2 密封桿頭結(jié)構(gòu)

4 應(yīng)用效果

吐哈油田公司的丘陵LPG裝置空冷器1-EA4由意大利FBM HUDSON公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)，操作壓力4.2 MPa，設(shè)計(jì)壓力4.9 MPa，進(jìn)口操作溫度72.4℃，出口操作溫度47℃；管束共有4層，雙管程。1996年投入運(yùn)行，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間16.8萬(wàn)h。2016年11月4日，發(fā)現(xiàn)該空冷器底層1根翅片管穿孔泄漏，立即加工文獻(xiàn)所示的工具進(jìn)行堵漏，但堵漏后試壓仍存在一定泄漏量，堵漏不徹底。將堵漏工具拆除后觀察分析，發(fā)現(xiàn)堵漏工具密封部位由于旋轉(zhuǎn)，黃銅密封體被翅片管管端口切割變形，失去了密封性能。為了縮短裝置停運(yùn)時(shí)間，該翅片管剛好處于管束最底層，最后利用該密封工具堵漏外加在泄漏點(diǎn)打卡注膠的方式，方才堵漏成功。

對(duì)堵漏工具進(jìn)行改造，制作新型堵漏工具。2016年12月2日，對(duì)泄漏空冷器停運(yùn)找漏，共發(fā)現(xiàn)有8根翅片管穿孔泄漏，隨后用新型快速堵漏工具施工，6 h內(nèi)完成了裝置停運(yùn)泄壓、堵漏、試壓、投運(yùn)工作，所有泄漏翅片管一次堵漏成功，大大縮短了裝置停運(yùn)時(shí)間。在2017年1月、2月另外4根翅片管堵漏作業(yè)均一次堵漏成功。通過(guò)使用該新型堵漏工具，確保了空冷器在更新前LPG裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

改進(jìn)空冷器堵漏工具，制作一種新型快速堵漏工具，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用取得良好效果，解決了絲堵式空冷器管束泄漏后安全快速堵漏的難題，減少了裝置停運(yùn)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，為使用同類(lèi)型空冷器的生產(chǎn)企業(yè)和施工企業(yè)提供一種制作方便、堵漏效果良好選擇。

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〔編輯 李 波〕