管道法蘭聯接在工程管理中的運用

田葛錦 馮定顥 楊樂

[摘要] 本文結合筆者實際工作經驗，對管道法蘭的設計、聯接等問題進行具體分析與闡述，并對管道法蘭聯接在未來工程管理中的發展進行展望。

[關鍵詞] 管道法蘭； 連接； 工程管理； 運用

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2012 . 22. 041

[中圖分類號]TE8； F273[文獻標識碼]A[文章編號]1673 - 0194（2012）22- 0072- 02

0引言

石油作為人類生存發展最為重要的能源與戰略儲備，在當前陸地石油面臨增長困境的背景下，積極開拓油氣資源具有一定現實意義。隨著全球經濟一體化步伐的加快，對能源的需求量與日俱增，海上石油開發工程逐漸朝向深海領域發展，據相關數據顯示，深海能源的儲量高達陸地100倍，而深海石油的采集將成為今后石油戰略儲備的重要途徑。當前，海上石油開采的技術與方法不斷改進，海底管道的應用尤其廣泛。

選擇在深海海底鋪設管道，具有技術水平高、施工復雜、涉及專業繁多等特征，因此需要多工種技術人員的配合，是一項風險大、投資多的系統性海洋工程，其中如何完成海底管道的水下聯接工作，已成為鋪設深海管道的關鍵環節。

1管道法蘭聯接的設計與管理

一般情況下，法蘭聯接主要包括法蘭片、密封墊片以及螺栓螺母等構成，可分為法蘭墊片的設計、螺栓的設計以及法蘭本體設計三大主要部分。在實際工程運用過程中，很少由于壓力容器強度問題而引起法蘭失效，以密封不佳而出現泄漏事故為主；因此在設計法蘭聯接過程中，應加強對介質泄漏問題的重視與預防。

1.1法蘭墊片

設計法蘭墊片是整個法蘭聯接的基礎環節，以當前設計和應用規范來看，主要表現為墊片預緊密封中的壓力以及墊片系數等特征。對于墊片預緊密封壓力來說，主要指在沒有內壓的條件下，形成較為密封的連接處理，以最小壓緊力為主，以接觸面單位中的壓緊力來表示。所謂墊片系數，主要指在施加內壓過程中，在墊片中保持一定的壓力，確保密封壓力栓承擔可支配的泄漏介質壓力；在具體設計過程中，應結合具體的環境要求，包括管徑大小、介質特性等，合理選擇墊片的材質、種類及尺寸，計算在預緊狀態與操作狀態下的合理預緊力，以更好地滿足施工要求。

在實際工程運用過程中，多采用石棉墊片、膠皮墊片、石墨高壓增強墊片等；在非金屬材質的管道中，以膨脹聚四氟乙烯作為主要接口密封墊，可有效補償由于機械加工、缺陷或者剛性變形等原因產生的誤差，實現預緊力的平衡作用。

1.2螺栓

在進行螺栓設計過程中，應優先選擇合理的螺栓材料，實現理想化的螺栓受力情況；先假設條件為每一套螺栓均勻受力，結合墊片需要的壓緊力狀況，計算出螺栓的有效面積，以最大值作為實際應用的計算面積。應該注意的是實際配置螺栓的面積與該面積相比略??；在設計螺栓過程中，其關鍵點在于如何確定螺栓中心圓的直徑，并將數值盡量精確化，一般在設計過程中通過選擇恰當的螺栓規格與螺栓數量，來保障螺栓中心直徑的精確度。

1.3法蘭本體

有關法蘭本體的設計計算，可通過華脫樂斯法、鐵木辛柯法來實現，當前世界大多數國家更加認可使用華脫樂斯法。在實際生產實踐過程中，為了便于計算，一般情況下將法蘭劃分為整體法蘭與活套法蘭兩大類；任何法蘭都可以通過圓筒焊接連接頭以及法蘭環的牢固程度參數，判斷是否與整體法蘭或者活套法蘭相接近，然后再根據具體方式進行計算。應該注意的是在實際操作過程中，在公稱壓力范圍內，也具備標準體系可供選用。

2管道法蘭聯接的注意事項

在進行管道法蘭聯接過程中，應主要從以下幾方面加強注意：

（1） 在法蘭聯接過程中，應確保其具有相當的強度，在進行緊固過程中不會出現變形現象；保持法蘭密封面的清潔、平整；在安裝過程中注意清除銹斑或者油漬。

（2） 確保密封墊的耐油性以及抗老化性能，同時保持良好的機械強度與彈性；在安裝過程中，根據聯接位置的實際形狀確定具體截面與尺寸，并正確安放。

（3） 如果聯接突面的法蘭接觸面呈圓環狀，應注意避開螺栓孔，采用自制的密封墊更加有效；在螺栓預緊力相同的情況下，接觸面小，將提高壓強度，更利于密封操作；在聯接過程中，如果沒有出現突面而采取整體接觸的方式，將造成預緊力的分散，可能出現法蘭變形現象。

3未來展望

隨著海洋石油事業在我國的飛速發展，將涉及到越來越多的深水海域管道鋪設問題。對于較深水的石油管道來說，可能涉及到水下作業機具的配合作用，如接應工具、軸向對準機具等；以海底鋪設管道的實際情況來看，亟需自動化程度高、體積小巧便捷、可操作性強的作業機具，提高管道聯接的安全性、可靠性；我國應加快研究更多機具，既可提高海底鋪設管道的工作效率，也可極大降低成本，不再受到國外技術的約束。但是以當前實際情況來看，我國有關管道法蘭聯接的應用與實踐，與發達國家相比仍存在差距，需要進一步提升技術水平與核心競爭力。

當前，國外研究的法蘭連接機具既可以在深水中作業，也可在干式環境中作業，極大拓寬管道聯接作業的范圍。因此，在借鑒國外成功經驗的基礎上，我國應進一步加快對法蘭聯接機具與工藝的研究力度，從密封性能、管徑、聯接效率、安全性、可靠性等角度為出發點，積極應用先進的控制方法，進一步推動我國深海作業技術的發展。

主要參考文獻

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