浮頭式換熱器試壓泄漏原因分析與密封改進

何文洲

（中國石油錦西煉油化工總廠工程總公司，遼寧 葫蘆島 125001）

浮頭式換熱器是石油石化行業中重要的冷換設備，應用普遍。水壓試驗是一道必要的檢驗工序，密封是否完好將直接影響試壓效率、質量和成本。

一、浮頭式換熱器試壓胎具密封形式

浮頭式換熱器專用試壓胎具由試驗壓環和浮頭專用試壓組合工具兩部分組成，浮頭端密封胎具形式多樣，主要有填料密封試壓胎具、C型環密封試壓胎具和O型環密封試壓胎具，下面對這幾種形式逐一敘述。

1.填料密封試壓胎具

填料密封屬于強制密封，其結構如圖1所示。換熱器的殼體法蘭與試壓胎具通過螺栓連接，兩者之間使用橡膠石棉板作為密封元件。浮動管板環向與試壓胎具之間的密封為盤根。

2.C型環密封試壓胎具

C型環密封屬自緊密封，其結構如圖2所示。在試壓胎具與浮動管板環向接觸面上依靠C型環左右2個凸出的圓弧面與試壓胎具凹槽左右平面接觸實現密封。預緊時，C型環受到軸向的彈性壓縮，在接觸處產生預緊比壓。當內壓上升時，介質進入C型環的內腔，C型環軸向張開，使密封比壓增大達到自緊。

圖1 填料密封試壓胎具原理圖

3.O型環密封試壓胎具

O型環密封原理與C型環密封試壓胎具類似，其結構如圖3所示。安裝試壓胎具時徑向或軸向方面的初始壓力賦予O型環自身的初始密封能力，由系統壓力產生的密封力與初始密封力合成總的密封力，隨系統壓力的提高而提高。胎圖2 C型環密封試壓胎具具上配置壓板，利用壓板上的長圓孔可以解決胎具通用性問題。

二、試壓過程易產生泄漏原因

當前試壓胎具的3種密封型式中，O型環密封試壓胎具占有優勢，效果好，通用性強。但在安裝時易被擠壞，這是產生泄漏的原因之一。

另外，胎具安裝的經驗和技巧比較重要，螺栓的預緊在一定程度上會影響密封效果。預緊力過大會使密封件壓壞，過小則達不到密封件壓緊和實現初始密封的效果。螺栓預緊過程中還容易出現漏擰、過勁等易導致密封失效的情況。

三、密封改進

1.試壓胎具密封槽的改進

當密封材料使用O型環，而密封槽采用半圓形時，密封效果不好，半圓槽棱邊容易擠壞橡膠條而發生泄漏。經實踐對比發現密封槽形采用V形較好，V形槽易于加工，并且能適應高、中、低壓密封（圖3）。

2.密封材料的選擇

常用的O型環材料一般有氟橡膠、硅橡膠和丁腈橡膠。氟橡膠性能優越，但成本高；硅橡膠耐水性差，不耐磨以及抗拉性低；而丁腈橡膠隔水性、耐磨性、耐水性、氣密性好，耐礦物油，粘接力強，經濟適用。橡膠O型環可用橡膠條粘連，也可以自制胎具O型環。安裝橡膠條前要先清理胎具V形槽，以保證橡膠條鑲嵌得均勻、緊密。

3.螺栓預緊規范化

安裝密封胎具時不僅操作要程序化，螺栓安裝也要標準化。安裝浮頭式專用胎具時適當增加壓板和螺栓的數量以及提高螺栓的預緊力可增加密封能力。螺栓緊固至少應分三遍進行，每遍的起點應相互錯開120°，緊固順序按圖4的規定執行，緊力要適度。

4.試壓胎具形成系列化管理

浮頭式換熱器試壓施工專用胎具可按公稱直徑形成系列化，10.0MPa以下常用不同壓力等級的密封，能用同一公稱直徑的胎具。如DN500的胎具可適用于1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa、6.3MPa、10.0MPa壓力等級的換熱器試壓施工。形成系列化后專用胎具易于加工和管理，節約各項成本，一套胎具就可以節約80%的制造費用。

四、結語

通過大量施工實踐證明，改進后的O型環試壓胎具具有密封效果好、裝配簡便，施工工期短、泄漏率低的特點，能夠保證施工質量，創造了顯著的間接經濟效益。

[1]徐鋼，麥郁穗，錢頌文等.石油化工廠設備檢修手冊第八分冊換熱器[M].中國石化出版社，2005.188-199.

[2]祁彥偉.浮頭式換熱器試壓胎具的改進[J].石油化工設備，2007,36(01):57-59.

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