一起氧氣閥門法蘭密封泄漏的原因分析和處理

王繼鐸（本鋼板材股份有限公司氧氣廠,遼寧 本溪 117000 ）

一起氧氣閥門法蘭密封泄漏的原因分析和處理

王繼鐸
（本鋼板材股份有限公司氧氣廠,遼寧 本溪 117000 ）

本文對DN400氧氣閥門法蘭密封泄漏的處理過程進行了描述和總結(jié)，并探討了今后避免再次發(fā)生此類問題應采取的措施。

法蘭密封;金屬纏繞墊片;氧氣管道

1 事故概況

2013年7月下旬，氧氣廠壓力管道巡檢人員在管道巡檢過程中，發(fā)現(xiàn)氧氣廠至煉鋼廠DN400主干氧氣輸送管道在6號公路和8號公路相交處的操作平臺（編號為6號路平臺）有氣流泄漏聲音，巡檢人員登上平臺查看，確認為DN400氧氣閥門靠煉鋼廠側(cè)法蘭密封泄漏。

從氧氣廠到煉鋼廠氧氣輸送管道主干有三條，同時也是氧氣輸送到全公司的總管，其他用戶的氧氣接點在煉鋼廠后。三條氧氣管道的起點為氧氣廠氣體調(diào)壓站，出調(diào)壓站有閥門控制，三條氧氣管道到6號路平臺又有三個閥門，而這三個閥門后面的管道是相連通的。而泄漏處是閥后的法蘭密封，停氣處理更換墊片需要三條主干網(wǎng)全部停氣，影響全公司生產(chǎn)，需公司協(xié)調(diào)，短時間內(nèi)不能實現(xiàn)。

2 臨時措施

發(fā)現(xiàn)泄漏點后，我廠第一時間向公司匯報，申請停氣處理更換墊片，但由于公司生產(chǎn)任務緊張，協(xié)調(diào)大停氧時間確定在8月24日，在這之前只能采取臨時措施控制事故擴大并避免其它次生事故發(fā)生。

我們擔心泄漏進一步擴大，將導致法蘭墊片完全吹除，將導致大量氧氣泄漏，有極大安全風險，考慮有必要采取適當封堵措施，降低泄漏擴大的速度。

因此，我們分別在7月25日和7月27日對泄漏法蘭密封的外口采取了封堵措施。具體實施過程是：在法蘭間隙處先加上密封帶（禁油），外面用經(jīng)過退火處理的直徑8毫米紫銅管緊固密封帶（經(jīng)過脫脂處理），最外層用鋼帶將紫銅管完全壓入法蘭間隙中。

這只是在大停氧前臨時采取的措施，由于螺栓和法蘭間有縫隙，不能做到將氣體泄漏完全封住，只是使泄漏氣流在法蘭圓周范圍內(nèi)均勻散出，由于法蘭墊片間隙增加了封堵銅管，增加氣體泄漏的阻力，減低了泄漏氣體的流速，避免對法蘭造成更嚴重的損害，同時減小了氣流泄漏時的噪聲。充分考慮到氧氣泄漏的安全問題，所用工器具均經(jīng)過嚴格脫脂，確保無油脂。

我們也曾經(jīng)考慮制作一個法蘭盒，固定并且密封在法蘭兩側(cè)的管道和閥體上。只要和管道及閥體嚴密密封，當密封腔內(nèi)壓力與管道內(nèi)壓力達到均衡，氣流泄漏將封閉。此方案最終沒有實施，一方面因為閥體在法蘭附近不是標準的圓形，密封有一定難度，另一方面公司已決定全線停氣處理，這樣做顯然不是很必要。

管理措施上，現(xiàn)場設(shè)置警戒線，以泄漏點為中心30米范圍內(nèi)嚴禁明火。增加巡檢頻次，定期檢測周邊氧氣濃度；生產(chǎn)調(diào)度密切監(jiān)視氧氣管網(wǎng)壓力，發(fā)現(xiàn)異常情況立即報告并啟動應急預案，全公司聯(lián)動進入檢修狀態(tài)。

3 處理過程

由于全公司性的停氧極為困難，這就要求我們作最充分的準備，把各種可能都想到，做好應急預案。根據(jù)現(xiàn)場情況，我們能確認密封墊片一定損壞了，如果僅僅是密封墊片損壞，這是最理想的情況，更換一個即可。如果法蘭密封面在氣體沖擊作用下發(fā)生磨損，就需要更長的處理時間，若僅是閥門本體法蘭損壞，則需要更換閥門；如管道法蘭也損壞了，則需要同時更換閥門及管道法蘭，這是最糟糕的情況，需要動火施工，而公司給的停氣、置換和作業(yè)時間僅為4-6小時，難以實現(xiàn)。針對這種情況，我們一方面作充分的準備，一方面對此泄漏情況做了科學的分析。閥門材質(zhì)為黃銅，管道法蘭材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti。

可見管道法蘭的強度、硬度均高于閥體法蘭。據(jù)泄漏法蘭密封面工作狀態(tài)分析得知，法蘭密封槽泄漏區(qū)域受到壓差約1.3～1.6MPa，屬于中壓，僅受壓差的影響，沒有高溫的影響，我們認為法蘭密封溝槽的嚴重損傷可能性不大，輕傷是有可能的，閥門本體銅法蘭受損傷的可能性大于管道法蘭受損傷。

綜合上述分析，我們決定按更換墊片和閥門作準備，管道進行停氣泄壓，不進行吹掃置換，沿線管道不準進行動火作業(yè)。因此，我們準備了兩種墊片，一種新型AIG184聚四氟密封墊片，可在-260℃～315℃之間保持良好性能，最高可耐受21MPa的壓力，墊片較軟，法蘭密封面有輕微損傷也可以密封住；一種是白鋼襯圈纏繞墊片；同時準備了閥門、法蘭、各種工具，并聯(lián)系了吊裝車輛。

8月24日8點30分，一切工器具，材料全部到現(xiàn)場，有關(guān)人員也已到場，9點鐘停氣泄壓結(jié)束，開始作業(yè)，拆開法蘭，發(fā)現(xiàn)銅法蘭密封面有輕微損傷，管道不銹鋼法蘭無損傷，驗證了我們原來的分析是正確的，決定采用新型AIG184聚四氟密封墊片，僅用半個小時即完成了工作，送氣試壓檢查不漏，全公司恢復生產(chǎn)。

4 結(jié)論

此閥門為2010年3月安裝，為氧氣廠新建制氧機新設(shè)氧氣輸送管道的預留閥門，2011年11月新管道形成，與此閥門對接。閥門預留時間長達20個月。由于閥門自重約1.5噸，而同等長度的管道重量僅為70千克，因此受到較大的剪切力，對密封墊片來說，下面受到的擠壓大于上面，時間長了造成密封墊片下面稍薄上面稍厚的情況。新管道對接后，墊片受力情況改變，下面受到的擠壓減輕，上面受到擠壓加強，就容易在原來預留時對接法蘭側(cè)發(fā)生泄漏；如若墊片較窄，也會造成輕微竄動。

此次發(fā)生泄漏的法蘭密封就是當時閥門預留時和管道連接側(cè)的法蘭密封。

應對措施：在預留閥門加上臨時支撐，避免閥門長期懸空，墊片受壓不均；新管道對接后拆除原來臨時支撐以使閥門兩側(cè)法蘭均勻承受閥門自重，同時對舊管道側(cè)的法蘭密封進行適當緊固。

從拆下來的密封墊看，較窄，寬度約30毫米，而寬墊約40—50毫米，其外徑小于法蘭密封面外徑，窄墊安裝容易放偏，因此很可能是安裝時密封墊片位置有些偏，受力不均勻，時間長了，造成泄漏。

應對措施：閥門安裝時必須選用外徑尺寸適合的墊片。

加強巡檢，及早發(fā)現(xiàn)問題，在泄漏較輕時可以考慮用緊固螺栓的辦法消除泄漏，嚴重時僅靠螺栓緊固就不行了。

[1]機械設(shè)計手冊（第二版）,化學工業(yè)出版社,1987年。