韓海英 沈志恒 魏占東 孫 宇 崔 軍

1.中國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t/ a 渣油加氫裝置工程，高水壓試驗法蘭間墊片為臨時對夾式結(jié)構(gòu)。因墊片需要采用金屬材料制作，對其與法蘭或盲板結(jié)合面的貼合性、無間隙和不滲水性有較高的要求。考慮到同類工程中采用鉛板密封墊片時，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)（見圖1）、法蘭間無盲板結(jié)構(gòu)（見圖2）和法蘭與法蘭蓋結(jié)構(gòu)（見圖3）等3 種。并按照現(xiàn)場QC 小組活動[1]的程序展開了“提高渣油加氫裝置高壓工藝管道水壓試驗一次成功率”工作，解決了以往鉛板制作墊片高水壓試驗時間長、問題處理難等問題,將水壓試驗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 法蘭間無盲板結(jié)構(gòu)圖

圖3 法蘭與法蘭蓋結(jié)構(gòu)圖

1 現(xiàn)狀調(diào)查及設(shè)定目標(biāo)

1.1 調(diào)查一

錦西石化150 萬t/ a 渣油加氫裝置工程，高水壓試驗包含高壓靜密封1470 個。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；高水壓臨時試驗部位176 個，用水量約1000m3；共計分11 個試驗包；最高強度試驗45.22MPa，穩(wěn)壓10min；設(shè)計壓力30.15MPa，穩(wěn)壓30min；無降壓、無泄漏和無變形為高水壓試驗合格［2］。

1.2 調(diào)查二

為找出主要問題，通過一次投產(chǎn)成功的同類工程，高水壓試驗臨時部位391 個，有193 個問題進行分類統(tǒng)計。結(jié)果表明，臨時墊片密封問題118 個和螺栓緊固問題46個，占總問題85%，如果能解決這兩個問題，高水壓試驗一次成功率依據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查進行了目標(biāo)測算：［（1- 50.6%）×85%+50.6%]×100＝92.6%。

考慮到施工過程中的困難和其他因素影響，將總問題的百分比與測算百分比平均：（85%+92.6%）÷2＝88.8%。即設(shè)定目標(biāo)為: 高水壓試驗一次成功率達(dá)到88.8%。

1.3 調(diào)查三

同類工程2 臺高壓泵，20 個試壓包，90d 完成試驗。據(jù)此推算錦西石化150 萬t/ a 渣油加氫裝置工程1 臺高壓泵進行試驗需要99d，然而里程碑試驗工期為75d，才能保證后續(xù)工程順利實施。

2 原因分析

利用關(guān)聯(lián)圖就墊片密封和螺栓緊固這兩個主要原因進行徹底分析,追溯至11 個末梢原因，即培訓(xùn)不到位、墊片過厚、墊片過軟、螺栓緊固力小、反復(fù)升降壓、試驗周期長、螺栓緊固不同步、氣溫差大、壓力表失準(zhǔn)、穩(wěn)壓閥內(nèi)漏、高壓泵波動等。并分析出影響高水壓試驗一次成功率的主要原因，即墊片過厚、墊片過軟、螺栓緊固力小、螺栓緊固不同步等。

3 制定對策及對策實施

3.1 制定對策

對策措施見表1 所示。

3.2 對策實施

3.2.1 實施一

安裝在法蘭、盲板間再加上過厚的墊片，極易導(dǎo)致密封部位法蘭間平行度超差或張口，且墊片變形后測量厚薄差值近6mm（見圖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，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 墊片變形后測量厚薄差值圖

經(jīng)現(xiàn)場就地取材，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)實物圖如圖5 所示。試驗合格后，墊片狀態(tài)實物圖如圖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)實物圖

圖6 試驗合格后墊片狀態(tài)實物圖

3.2.2 實施二

針對墊片過軟要因，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)間隙而在高水壓實驗過程中泄漏。選用比金屬鉛硬，且在螺栓緊固后墊片無明顯塑性變形、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)場就地取材，采用保溫鋁皮材料制作墊片。經(jīng)水壓試驗合格后檢查，鋁皮密封墊片基本無塑性變形、無明顯壓潰現(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。法蘭間無盲板結(jié)構(gòu)形式如圖8 所示，試驗合格后墊片狀態(tài)如圖9 所示。

圖8 法蘭間無盲板結(jié)構(gòu)形式實物圖

圖9 試驗合格后墊片狀態(tài)實物圖

3.2.3 實施三

針對螺栓緊固不同步要因，采取科學(xué)的緊固程序，對所有高壓靜密封和試驗螺栓進行緊固，并加大對每個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)卡尺法蘭軸對稱檢查法蘭間平行度；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試壓包進行2 次升降壓后，發(fā)現(xiàn)螺栓緊固均勻度符合要求。兩同步螺栓緊固過程如圖10 所示。

圖10 兩同步螺栓緊固

3.2.4 實施四

針對螺栓緊固力小要因，對高壓靜密封法蘭螺栓緊固及試驗螺栓進行緊固。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%抽查法對螺栓緊固力偏差進行校核，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量過程實物圖如圖11 所示。

圖11 螺栓緊固后法蘭間隙變化測量

4 效果檢查及制定鞏固措施

高水壓試驗0.6mm 鋁皮密封墊片密封部位的泄漏共計8 個部位，其他泄漏9 個，一次試驗泄漏共計17 個部位，一次試驗成功率90.3%，比里程碑試驗工期提前3d 完成,比推算工期提前27d，經(jīng)濟效益可觀。并提高了職工的技術(shù)水平和質(zhì)量意識，為公司今后承建類似工程積累了經(jīng)驗，增強了市場競爭力。

5 結(jié)語

錦西石化150 萬t/ a 渣油加氫裝置工程高水壓試驗一次成功率大大提高，同時提高了分析和解決問題的能力。在今后的施工中還需要進一步優(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，可大大克服試驗密封表面的粗糙度，最終實現(xiàn)“水壓試驗法蘭間能量隔離無密封墊片技術(shù)”，有助于水壓試驗的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。