這個廠的法蘭泄漏是如何被“根治”的？

特約撰稿人：凱特克集團有限公司市場總監王劍波

·凱特克螺栓預緊力控制技術推廣·

這個廠的法蘭泄漏是如何被“根治”的？

特約撰稿人：凱特克集團有限公司市場總監王劍波

化工廠煉油廠的設備及管線法蘭在長期的運行中受溫度和壓力等因素的影響容易發生泄漏現象。揚子石化芳烴廠150萬噸/年連續重整裝置投產半年左右，在一次下雨過程中，反應器頂封頭法蘭發生泄漏，經拆去保溫層并將螺栓熱緊后泄漏得到控制。但是，反應器頂封頭法蘭附近油氣味仍然很重，說明泄漏雖然得到控制，但是沒有根除。經過凱特克貿易（上海）有限公司維修后，問題得到根本解決。

凱特克工作人員在維修現場

導致法蘭泄漏的原因有很多，如：密封面的形式和精度、密封墊性能、螺栓預緊力、設備的操作條件等，其中密封墊占一部分，法蘭密封面精度占一部分（因其結構的特殊性需要對泄漏的法蘭進行拆卸檢查）。

法蘭泄漏的“癥結”在哪里

揚子芳烴廠150萬噸/年連續重整裝置自2014年末投產，運行半年左右的時間后，反應器頂封頭法蘭發生泄漏現象，經過拆去保溫層并將螺栓熱緊后泄漏得到控制。但是，反應器頂封頭法蘭附近油氣味仍然很重，說明泄漏雖然得到控制，但是依然存在。為了應急，日常運行中只好在反應器附近配備兩臺消防車，隨時待命，以防萬一。但這畢竟是權宜之計，必須盡快找出泄漏的根本癥結，以除后患。

反應器頭蓋設備情況如下：

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密封墊片的情況

此封頭法蘭中密封墊片選用“雙金屬自密封波齒石墨復合墊”，該墊片是某密封件廠的專利產品，其優勢是在高壓工況下具有自緊密封效果，但由于此法蘭工況內部壓力僅0.3MPa，故此種墊片用在0.3MPa的工況體現不出明顯效果；由于法蘭處于500℃左右的高溫，材料蠕變松弛對法蘭連接面的密封性能影響顯著，當墊片整個圓周上的壓緊力小于密封墊在此工作壓力下保證正常密封所需的最小壓緊力時即產生泄漏；此外，據重整車間介紹，提供的螺栓擰緊扭矩為700~800N.m，后來熱緊時加載到1000~1100N.m，因而可判斷泄漏的原因一部分也源于螺栓擰緊扭矩所產生的螺栓力太小，不足以維持設備長周期的可靠運行（現場僅運行4000多小時就產生了泄漏）。

螺栓預緊的影響

易燃易爆介質法蘭的密封對螺栓預緊力的均勻性和精確性要求極高。如果整個法蘭面上的螺栓預緊力不均勻，就會引起法蘭偏載，進而導致密封墊片上的初始預緊應力不均勻，墊片周向預緊應力最小處就成為了密封的最薄弱環節，而墊片上應力最大的地方有可能超過墊片的壓潰強度導致密封墊的損壞，都有可能成為法蘭連接運行過程中潛在的泄漏點。同樣，如果螺栓預緊力控制不準確，就會引起螺栓預緊力不足或超載，螺栓預緊力不足加上蠕變松弛的影響會導致在較短時間內墊片工作密封比壓小于最低壓緊力而造成泄漏，若螺栓預緊力過大則墊片被壓潰而沒有了回彈性，且螺栓力過大會加快螺栓的蠕變松弛，綜合作用下最終仍然保證不了法蘭連接在設備檢修周期內不會產生泄漏。

對癥下藥，有的放矢

密封墊片的選用

大直徑柔性石墨纏繞墊片由于纏繞工藝的影響質量很不穩定，一般纏繞較松使其回彈性較差，因此不建議選用；普通的波齒石墨復合墊片制造工藝簡單、質量相對穩定，但一般也用在高壓下，需要很大的螺栓力才能發揮出其回彈效應，用在此處也不合適。凱特克經過多方調研，推薦使用美國福來西墊片技術公司特別開發的密封墊——Change 墊片替換以前使用的密封墊。Change 墊片是專為熱循環頻繁工況量身打造，相比石墨纏繞墊和波齒復合墊都有更好的回彈性和耐用性。

結合了纏繞墊片和齒形墊片的雙重優勢：

極高的回彈性

高溫蠕變極小

防壓潰特性，無需內環

卓越的密封性能，尤其在熱循環工況

適用于絕大部分法蘭

幾乎可用所有的工業金屬材料制成

重型鋼帶形成獨特的固體墊片

獨特外形纏繞起來像一個齒形

纏繞就像一個纏繞墊片，貼面像齒形

緊固方法的選用：

使用傳統緊固方式進行緊固時，如呆扳手、液壓扳手等工具，由于力臂的存在，作用力會對螺栓形成側向偏載，使螺栓螺母之間的摩擦力增大且無法預知，損失的扭矩也無法確定，加之螺紋嚙合部分及螺栓螺母與被連接件之間的表面摩擦會增大扭矩的損失，因此雖然施加的扭矩都一致，但卻無法保證精確的螺栓載荷。當溫度、壓力發生變化時，一圈螺栓的預緊力將發生不一致的變化，當螺栓預緊力不能滿足墊片密封所需要的最小預緊力時即會產生泄漏。

本次安裝的緊固方法采用凱特克四同步的“拉伸達載荷”預緊力控制技術進行同步緊固。

HYTOR C “拉伸達載荷”技術是通過精確的計算和運用專用工具保證每一條螺栓連接的完整性，并通過多部工具同時對法蘭螺栓進行緊固,保證整個連接面的平行閉合。當確認保證不泄漏的螺栓預緊力的數值后，使用HYTOR C的扭矩拉伸機結合無反作用力臂、無偏載的緊固方式來確保達到該數值。

拉伸達載荷

使用“拉伸達載荷”技術的特點

緊固操作過程不需要手扶機具,更加安全、簡便；

不需要反作用力臂，不需要支點，更加可靠，精度更高；

不需要熱緊，升溫后不會發生泄漏，更加科學，不需要重復施工；

同步緊固，法蘭平行閉合，緊固步驟更少，提升緊固質量和效率；

螺栓載荷精度不需要校驗，直接設定保證載荷精度高于10%；

無偏載系統，防泄漏、不咬牙。

法蘭回裝時，使用正確的密封墊，緊固螺栓時，消除偏載對螺栓的影響，則緊固過程中的摩擦力能夠得到很好的控制，螺栓沒有受到偏載，減小了未知的摩擦力，扭矩就能精確的轉換為螺栓的預緊力，而采用HY T OR C獨有的“拉伸達載荷”技術，在緊固過程無偏載，緊固精度高且均勻，結合Flexitallic密封墊，就能實現真正意義上 “零泄漏”。

妙手回春，獲得肯定

此次安裝是凱特克團隊在揚子石化的第一次安裝，無論是安裝速度，還是以后的運行效果，都取得了預期目標。

為此，揚子石油化工有限公司芳烴廠特地給予凱特克公司書面肯定：

“2015年8月，凱特克技術工程師對我廠重整裝置反應器頂封頭法蘭進行了工況調研，并提出了零泄漏堅固優化方案（DISC墊圈+Flexitallic密封墊），經過揚子石化機動部、我廠技術人員與凱特克技術人員技術交流，決定重整裝置反應器頂封頭法蘭采用HY T OR C公司DISC拉伸墊圈配合Flexitallic密封墊（高溫固力特T hermiculitr+Change墊片）方案，并于2015年10月在重整裝置反應器頂封頭法蘭位置安裝使用凱特克M42 DISC墊圈72顆。安裝期間凱特克人員采用其軟件科學計算預緊扭矩值、四同步扭矩拉伸機進行緊固，此位置在開車期間，一次性成功，兌現無需熱緊消除泄漏的承諾。裝置于2015年10月底開始運行到目前為止沒有發生任何泄漏。”