韓海英 沈志恒 魏占東 孫 宇 崔 軍
1.中國(guó)石油天然氣第七建設(shè)有限公司 山東青島 266300;2.盛虹煉化(連云港)有限公司 江蘇連云港 222000
錦西石化150 萬(wàn)t/ a 渣油加氫裝置工程,高水壓試驗(yàn)法蘭間墊片為臨時(shí)對(duì)夾式結(jié)構(gòu)。因墊片需要采用金屬材料制作,對(duì)其與法蘭或盲板結(jié)合面的貼合性、無(wú)間隙和不滲水性有較高的要求??紤]到同類(lèi)工程中采用鉛板密封墊片時(shí),平均一次成功率僅為50.6%,本工程采用保溫鋁皮替代鉛板制作墊片的方案,墊片安裝位置與形式包括法蘭間盲板結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1)、法蘭間無(wú)盲板結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2)和法蘭與法蘭蓋結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖3)等3 種。并按照現(xiàn)場(chǎng)QC 小組活動(dòng)[1]的程序展開(kāi)了“提高渣油加氫裝置高壓工藝管道水壓試驗(yàn)一次成功率”工作,解決了以往鉛板制作墊片高水壓試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)、問(wèn)題處理難等問(wèn)題,將水壓試驗(yàn)一次成功率提高到了90.3%。
圖1 法蘭間盲板結(jié)構(gòu)圖
圖2 法蘭間無(wú)盲板結(jié)構(gòu)圖
圖3 法蘭與法蘭蓋結(jié)構(gòu)圖
錦西石化150 萬(wàn)t/ a 渣油加氫裝置工程,高水壓試驗(yàn)包含高壓靜密封1470 個(gè)。高壓靜密封部位最大規(guī)格RJ型式法蘭為DN350 CL2500,螺栓7872 付,螺栓最大規(guī)格為M72×3;高水壓臨時(shí)試驗(yàn)部位176 個(gè),用水量約1000m3;共計(jì)分11 個(gè)試驗(yàn)包;最高強(qiáng)度試驗(yàn)45.22MPa,穩(wěn)壓10min;設(shè)計(jì)壓力30.15MPa,穩(wěn)壓30min;無(wú)降壓、無(wú)泄漏和無(wú)變形為高水壓試驗(yàn)合格[2]。
為找出主要問(wèn)題,通過(guò)一次投產(chǎn)成功的同類(lèi)工程,高水壓試驗(yàn)臨時(shí)部位391 個(gè),有193 個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)。結(jié)果表明,臨時(shí)墊片密封問(wèn)題118 個(gè)和螺栓緊固問(wèn)題46個(gè),占總問(wèn)題85%,如果能解決這兩個(gè)問(wèn)題,高水壓試驗(yàn)一次成功率依據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查進(jìn)行了目標(biāo)測(cè)算:[(1- 50.6%)×85%+50.6%]×100=92.6%。
考慮到施工過(guò)程中的困難和其他因素影響,將總問(wèn)題的百分比與測(cè)算百分比平均:(85%+92.6%)÷2=88.8%。即設(shè)定目標(biāo)為: 高水壓試驗(yàn)一次成功率達(dá)到88.8%。
同類(lèi)工程2 臺(tái)高壓泵,20 個(gè)試壓包,90d 完成試驗(yàn)。據(jù)此推算錦西石化150 萬(wàn)t/ a 渣油加氫裝置工程1 臺(tái)高壓泵進(jìn)行試驗(yàn)需要99d,然而里程碑試驗(yàn)工期為75d,才能保證后續(xù)工程順利實(shí)施。
利用關(guān)聯(lián)圖就墊片密封和螺栓緊固這兩個(gè)主要原因進(jìn)行徹底分析,追溯至11 個(gè)末梢原因,即培訓(xùn)不到位、墊片過(guò)厚、墊片過(guò)軟、螺栓緊固力小、反復(fù)升降壓、試驗(yàn)周期長(zhǎng)、螺栓緊固不同步、氣溫差大、壓力表失準(zhǔn)、穩(wěn)壓閥內(nèi)漏、高壓泵波動(dòng)等。并分析出影響高水壓試驗(yàn)一次成功率的主要原因,即墊片過(guò)厚、墊片過(guò)軟、螺栓緊固力小、螺栓緊固不同步等。
對(duì)策措施見(jiàn)表1 所示。
3.2.1 實(shí)施一
安裝在法蘭、盲板間再加上過(guò)厚的墊片,極易導(dǎo)致密封部位法蘭間平行度超差或張口,且墊片變形后測(cè)量厚薄差值近6mm(見(jiàn)圖4)不易糾偏。依據(jù)法蘭間安裝平行度小于0.4mm 的規(guī)范要求,及法蘭與墊片間密封表面粗糙度加工標(biāo)準(zhǔn)一般不大于Ra3.2 的要求[3],選用墊片厚度時(shí),考慮了墊片受螺栓緊固力后,即可以消除法蘭平行度偏差,壓縮變形后又可以補(bǔ)償或消除密封面粗糙度而貼合緊密的較薄厚度的墊片。即將10mm 厚度金屬墊片,用0.6mm 厚的金屬制作的墊片替換。
圖4 墊片變形后測(cè)量厚薄差值圖
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)就地取材,采用保溫材料的0.6mm 厚金屬邊角余料制作墊片。螺栓緊固后,經(jīng)數(shù)顯游標(biāo)卡尺檢查,墊片壓縮量在0.2~0.4mm 之間,墊片變形厚薄差最大0.4mm,且目視無(wú)明顯變形。法蘭間盲板結(jié)構(gòu)和法蘭與法蘭蓋結(jié)構(gòu)實(shí)物圖如圖5 所示。試驗(yàn)合格后,墊片狀態(tài)實(shí)物圖如圖6 所示。既保證了法蘭間安裝平行度要求,又保證了金屬墊片壓縮量對(duì)粗糙密封表面的貼合度的密封,墊片厚度符合要求。
圖5 法蘭間盲板結(jié)構(gòu)和法蘭與法蘭蓋結(jié)構(gòu)實(shí)物圖
圖6 試驗(yàn)合格后墊片狀態(tài)實(shí)物圖
3.2.2 實(shí)施二
針對(duì)墊片過(guò)軟要因,根據(jù)金屬鉛墊片在螺栓緊固后,極易產(chǎn)生較大且明顯的塑性變形,即鉛板密封墊片壓潰變形(見(jiàn)圖7);鉛板與法蘭密封面間因壓潰而導(dǎo)致松弛,貼合程度大大降低,易出現(xiàn)間隙而在高水壓實(shí)驗(yàn)過(guò)程中泄漏。選用比金屬鉛硬,且在螺栓緊固后墊片無(wú)明顯塑性變形、不易壓潰的金屬鋁材料制作墊片。
圖7 鉛板密封墊片壓潰變形圖
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)就地取材,采用保溫鋁皮材料制作墊片。經(jīng)水壓試驗(yàn)合格后檢查,鋁皮密封墊片基本無(wú)塑性變形、無(wú)明顯壓潰現(xiàn)象,與法蘭、盲板結(jié)合面貼合均勻平整,墊片硬度符合要求。法蘭間無(wú)盲板結(jié)構(gòu)形式如圖8 所示,試驗(yàn)合格后墊片狀態(tài)如圖9 所示。
圖8 法蘭間無(wú)盲板結(jié)構(gòu)形式實(shí)物圖
圖9 試驗(yàn)合格后墊片狀態(tài)實(shí)物圖
3.2.3 實(shí)施三
針對(duì)螺栓緊固不同步要因,采取科學(xué)的緊固程序,對(duì)所有高壓靜密封和試驗(yàn)螺栓進(jìn)行緊固,并加大對(duì)每個(gè)試壓包中各靜密封安裝螺栓緊固的質(zhì)量檢查。采用數(shù)顯游標(biāo)卡尺法蘭軸對(duì)稱(chēng)檢查法蘭間平行度;用0.25kg 小錘敲擊法檢查螺栓松緊度,經(jīng)緊固力的80%和120%抽查法檢查螺栓的松緊度。
11 個(gè)試壓包,高壓靜密封法蘭螺栓6724 付,全部采用兩同步或四同步液壓緊固設(shè)備緊固螺栓。經(jīng)法蘭間平行度檢查和每個(gè)試壓包進(jìn)行2 次升降壓后,發(fā)現(xiàn)螺栓緊固均勻度符合要求。兩同步螺栓緊固過(guò)程如圖10 所示。
圖10 兩同步螺栓緊固
3.2.4 實(shí)施四
針對(duì)螺栓緊固力小要因,對(duì)高壓靜密封法蘭螺栓緊固及試驗(yàn)螺栓進(jìn)行緊固。在技術(shù)方案給出推薦數(shù)據(jù),并經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、總包經(jīng)批準(zhǔn)技術(shù)交底后實(shí)施,按螺栓規(guī)格選用匹配的緊固工具或液壓緊固設(shè)備,要求螺栓緊固力與對(duì)應(yīng)的液壓緊固設(shè)備的數(shù)據(jù)表嚴(yán)格匹配。
螺栓全部緊固完成后,經(jīng)緊固力的80%和120%抽查法對(duì)螺栓緊固力偏差進(jìn)行校核,確保了螺栓緊固力的有效,螺栓緊固力符合要求。螺栓緊固后法蘭間隙變化測(cè)量過(guò)程實(shí)物圖如圖11 所示。
圖11 螺栓緊固后法蘭間隙變化測(cè)量
高水壓試驗(yàn)0.6mm 鋁皮密封墊片密封部位的泄漏共計(jì)8 個(gè)部位,其他泄漏9 個(gè),一次試驗(yàn)泄漏共計(jì)17 個(gè)部位,一次試驗(yàn)成功率90.3%,比里程碑試驗(yàn)工期提前3d 完成,比推算工期提前27d,經(jīng)濟(jì)效益可觀。并提高了職工的技術(shù)水平和質(zhì)量意識(shí),為公司今后承建類(lèi)似工程積累了經(jīng)驗(yàn),增強(qiáng)了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
錦西石化150 萬(wàn)t/ a 渣油加氫裝置工程高水壓試驗(yàn)一次成功率大大提高,同時(shí)提高了分析和解決問(wèn)題的能力。在今后的施工中還需要進(jìn)一步優(yōu)化,以工程中保溫鋁皮或鍍鋅鐵皮表面光潔度表面為輔助,可大大克服試驗(yàn)密封表面的粗糙度,最終實(shí)現(xiàn)“水壓試驗(yàn)法蘭間能量隔離無(wú)密封墊片技術(shù)”,有助于水壓試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。