某石化公司是一新建煉廠，加工能力為1000萬噸/年，該公司為燃料型，流程短、單體設備大，在開工初期存在設備靜密封泄漏的難題。易泄漏的部位主要集中在較大口徑的法蘭連接處，其中比較具有代表性的是該公司350萬噸/年重油催化裂化裝置的油漿蒸汽發生器的法蘭經常泄漏。
1.泄漏部位的概況
油漿蒸汽發生器(無單獨汽包)為釜式換熱器，開三備一，平常工藝操作波動較大。管箱法蘭公稱直徑為1850mm，殼程側介質為飽和整齊和除氧水(進口為101°~107°，出口為225°~230°)，管程介質為油漿(進口為340℃，出口為245℃~255℃)。泄漏部位為管箱側，管箱側使用墊片為石墨金屬纏繞墊片(金屬骨架，ζ=4.5)，緊固使用螺栓為雙頭螺栓(M56X3X850，材質為35CrMoA/30CrMoA)。
2.處理過程
在該處法蘭發生泄漏后，首先就墊片型式進行了更換，將石墨金屬纏繞墊片改換為波齒復合墊片，運行一段時間后仍發生泄漏。
對法蘭進行檢查，發現換熱器筒體法蘭水平度存在問題，偏差達2mm。法蘭規格偏大，在運行泄漏后加力緊固時受力不均產生了變形，對筒體法蘭面進行了現場機加工修復;換熱器管束法蘭面被泄漏蒸汽吹出溝槽，進行補焊并磨平，并對換熱器管束法蘭找平發現，水平度也同樣存在問題，進行法蘭面機加工。運行一段時間后，由于工藝波動頻繁，仍出現了泄漏。
對螺栓預緊進行了對比和研究，發現在螺栓緊固施工和預緊補償方面存在問題。通過了解，在國內其他煉廠，釜式蒸汽發生器泄漏問題普遍存在，均是在螺栓上加裝了補償墊圈或碟簧并進行科學緊固后解決了該難題。在加裝了補償墊圈，使用液壓扳手緊固后，解決了泄漏問題，運行至今效果良好。
3.設備法蘭緊固質量問題分析
一般影響法蘭密封可靠性的因素有：螺栓的預緊力、法蘭連接構件(法蘭、墊片和螺栓等)自身的狀況、操作條件的變化(介質、壓力、溫度)、安裝不當等，通過研究發現，螺栓預緊力是影響法蘭密封的一個重要因素、
所謂螺栓預緊力，就是在擰緊螺栓過程中擰緊力矩作用下的螺栓與被聯接件之間產生的沿螺栓軸心線方向的預緊力。對于法蘭緊固的螺栓而言，其預緊力的大小與螺栓的擰緊力矩、螺栓與螺母之間的摩擦力、螺母與被聯接件之間的摩擦力有關。
緊固施工時依靠傳統的大錘敲擊、人力扳扛等方法完全由人的感覺判斷，根本沒有精度而言。采用液壓扳手并加緊固件的扭矩和拉伸器的拉伸力來說，螺母是否轉到適當的位置都存在兩個未知的因素：對扭矩而言，轉動面及螺牙間的摩擦系數;對拉伸而言，超拉的預估值及人工旋緊螺母。再加上各種不同的應用因素、工況條件，所使用的螺栓及螺母的配合公差、垂直度和摩擦系數等影響與螺栓緊固有關的因素，使螺栓緊固的精度變得不易控制。
4.解決措施
4.1 對密封組件進行質量檢查確認
檢查法蘭的型式是否符合要求、密封面是否光潔、有誤機械損傷和銹蝕，徑向刻痕≤25%為合格、25%~50%由機動設備處確認、≥50%為不合格等，法蘭平整度小于法蘭外徑的0.15%。
新更換的螺栓及螺母的材質、型式、尺寸是否符合計劃要求;螺母在螺栓上轉動應靈活，不晃動;螺紋不允許有斷缺現象;螺栓不應有彎曲現象;螺栓規格≥M27以上時，按20%抽檢做無損檢測。
墊片的材質、型式、尺寸是否符合計劃要求，無徑向劃痕及外觀質量是否符合要求;更換的密封部件必須有材料質量證明文件或者合格證。
4.2 做好施工前的檢查工作
一般部位的法蘭密封墊片安裝和螺栓緊固必須由經驗豐富的熟練人員完成，安裝前必須對選用的墊片型式、材料及尺寸再次確認，安裝前仔細檢查法蘭、螺栓、螺母及墊片的質量，仔細檢查法蘭或接口安裝情況，看看有無偏口、錯口、張口、錯孔等缺陷。
4.3 選用合適的緊固力矩及工具
緊固力矩的計算應考慮螺栓的屈服強度、墊片的型式和厚度、螺栓規格、法蘭厚度及施工環境等，考慮到緊固過程中的力矩損失，一般在理論計算的基礎上，增加20%~30%。
法蘭螺栓緊固安裝應由手動扳手緊固逐步向使用定力矩專業緊固工具方式過渡。定力矩緊固通常有螺栓拉伸、定扭矩、扭矩拉伸三種方式。而對于高溫、高壓介質、中高壓臨氫介質或DN800以上設備、管道法蘭應采用四同步以上緊固方式，以提高緊固的可靠性。
4.4 選用緊固補償件
緩沖工藝條件波動造成的預緊力波動，大錘敲擊、液壓扳手在緊固過程中，正因為摩擦力、偏載、感官判斷等因素，無法均勻而精確地將螺栓所需要的載荷力施加到每根螺栓上而引起泄漏。據應英國海上操作者協會科學分析后得出的結論：81%的泄漏是由不精確的螺栓載荷力引起的。而加裝補償墊圈或碟形彈簧可以有效避免扭矩損失和偏載的產生，通過補償墊圈或碟簧的變形產生的應力補償轉換，可以很直接地將緊固螺栓所需要的載荷力均勻而精確地作用在每根螺栓上。對于換熱器小浮頭密封面寬度不小于15mm，安裝時可以考慮加裝補償墊圈或碟簧。
4.5 嚴格按照同步法緊固螺栓
使用機具緊固前應手動均勻將螺母初步擰緊，然后采用同步法對稱緊固螺栓。第一遍：按規定力矩值的50%以十字交叉的方法一次緊固螺栓。第二遍：按80%的力矩值隔個螺栓進行緊固。第三遍：按照順序法，按100%的力矩逐個對螺栓進行緊固。螺栓緊固后，檢查兩法蘭之間的間隙。最大與最小間隙之差應不大于0.5mm。第四遍：參照第三遍進行。對于使用有補償墊圈或碟簧的部位，可不用熱緊。
4.6 其他
安裝螺栓及螺母時，螺栓上鋼印的位置應便于檢查。對于高溫煙氣、中壓蒸汽或介質溫度≥300℃的螺栓螺紋部分必須涂抹高溫防咬合劑，其他螺栓必須涂二硫化鉬等潤滑劑。
5.結語
對于設備法蘭的緊固，應從施工技術、管理上加強，從機具、工具上做好保障。選用補償墊圈和碟簧，可有效實現緊固的質量。現場密封面的檢查、處理尤其是對法蘭面變形的檢測要到位。
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