催化裝置的設備和管道法蘭密封問題，不僅涉及到節能和污染，而且關系到的裝置的安全生產和長周期運行。隨著工藝操作條件的越來越苛刻，同時，裝置長周期運行的要求越來越高，設備和管道法蘭密封問題就顯得越來越突出。預緊碟簧在法蘭密封中的使用，尤其是在余鍋系統中的使用，取得了一定的效果，為裝置的安全、平穩、長周期運行提供了保障。

　　1.催化余鍋系統法蘭密封泄漏的原因

　　造成法蘭密封泄漏的因素很多，如法蘭的質量不好，密封面的缺陷，法蘭錯位或傾斜，墊片缺陷，螺栓預緊不當，介質對墊片、法蘭密封面的腐蝕，介質壓力及溫度的變化等。

　　有統計顯示，法蘭密封泄漏，有50%~80%是由于螺栓預緊力下降造成的。一般，對螺栓施加的原始預緊力使其有一定的伸長量，并使墊片產生一定的壓縮量，即形成一定的比壓。但由于介質溫度、壓力變化或機械振動等原因，將使螺栓預緊力發生變化，密封比壓下降而造成密封泄漏。催化余鍋系統的法蘭密封泄漏絕大部分屬于此類。

　　2.碟簧的工作原理

　　針對法蘭螺栓預緊力松弛這一現狀，可在螺栓兩側或一側安裝預緊碟簧，以碟簧的微小變形量提供足夠的預緊力負荷，從而降低法蘭泄漏風險。

　　碟簧的結構如圖1所示。

　　圖中，Do為最大外徑，D1為最小內奸;Ho為碟簧總高度;h為碟簧行程;β為錐形角;t為碟簧厚度;R為底環半徑。

　　碟簧的壓縮變形量f與預緊力p的關系：

　　式中：μ為泊松系數 E為屈服強度 f為碟簧壓縮量 M為比例因素，其中

　　μ和E取決于碟簧材質和熱處理工藝;M取決于碟簧的結構形式，α=D1/Do。一般來說，α越大，碟簧的剛度越大。

　　3.碟簧的選用、安裝注意事項

　　H/t值的大小對碟簧的載荷—變形曲線有巨大的影響：當h/t≈0.4時，碟簧載荷—變形曲線近于直線，變形隨負荷增大成線性增長;當h/t≈1.414，碟簧變形量f=0.8h時，負荷達到最大值，變形再增大時，負荷也不再增大，出現碟簧剛度趨近于零的區域;當h/t>1.414時，碟簧載荷—變形曲線呈拋物線狀，跨過轉折點后，隨著變形量的增加，負荷反而減小，出現負剛度特性。

　　顯而易見，選用碟簧不能出現零剛度或負剛度特性，h/t應≤1.3，最好選用h/t≈0.4，即線性變形式碟簧。本文以下所述碟簧即以此為準。

　　碟簧在選用和安裝過程中還要充分考慮碟簧、密封、螺栓的各種受力，以保證碟簧預緊力與變形關系處于有效區域內。

　　碟簧變形量與碟簧預緊力、密封所需最小預緊力、密封與螺栓屈服極限間的關系如圖2.

　　從圖2，可以看出，當爹好預緊扭力小于密封所需最小預緊力時，密封無效。當按照正常螺栓扭力上進法蘭時，碟簧與普通墊圈作用相同，無法起到有效補償作用;當碟簧預緊力在建議最大、最小扭力之間時，螺栓預緊力可達到有效補償;當碟簧預緊扭力大于正常最大扭力，甚至達到密封、螺栓的屈服極限時，就有密封壓潰、螺栓拉斷的可能，導致嚴重后果。

　　碟簧的初始預緊復合可用下式求得：(圖2下面的式子)

　　4.碟簧在二催化裝置余鍋系統的應用

　　二催化裝置外取熱器上水出入口法蘭及油漿蒸汽發生器換209管箱、大鍋法蘭在2004~2006年裝置運行期間多次發生泄漏，不得不進行打卡子處理。其泄漏原因在于外取熱器負荷的經常變化造成水汽的流量、壓力波動。外取熱器上水出入口法蘭規格分別為DN10 PN100和DN80 PN100，螺栓型號分別為M27和M22(均為35CrMoA);換209型號為Φ1000X7547(250)，管、殼程設計壓力、溫度分別為2.45MPa、370℃和5.39MPa、270℃，螺栓型號為M42和M36(均為25Cr2MoVA)。

　　總之，使用法蘭預緊碟簧解決泄漏問題，具有安裝簡單、補償性強的特點，可有效改善法蘭密封性能，治理法蘭密封泄漏問題，降低維護、堵漏成本，確保裝置的運行平穩、安全。

　　高溫碟簧針對不同螺栓的規格、材質設定預緊力，作為螺栓預緊力的補償，在有效工作區域內，壓力與行程關系為線性，其補償力會隨著螺栓預緊力的增加而增加，從而達到預緊的效果。

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