空冷器雙絲堵密封結構帶壓密封工藝研究

張建

摘 要：文章主要研究了空冷器雙絲堵密封結構在泄漏時的帶壓密封方法，通過設計帶壓密封夾具，選擇合適密封劑，進行模擬試驗驗證雙絲堵帶壓密封有效性，從而解決雙絲堵空冷器在不停車狀態下維修難題。

關鍵詞：雙絲堵；密封帶壓；密封夾具；密封劑

中圖分類號：TE624 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）31-0075-02

1 概述

對于石油煉化行業所用空冷器，往往因絲堵密封穩定性問題導致泄漏，不僅影響煉油企業正常生產，還會引發火災、爆炸、環境污染和人身傷亡等特重大事故的發生，因此針對此問題我公司研制出“雙絲堵”密封結構形式，填補國內空白，從而更加有效地保證絲堵密封可靠性，然而考慮到特殊情況下導致密封失效時處理方法，通常情況需將系統停車對泄漏端進行維修，但會直接影響到煉油企業經濟效益，因此將帶壓密封技術應用于空冷器管束維修，降低泄漏對煉油企業的影響。

2 密封原理

帶壓密封全稱為：“不停車，帶壓密封技術”，是維護裝置安全平穩生產，防止事故發生的應急搶修技術。設備在不停車狀態下，針對泄漏位置結構特點安裝一套專用夾具，使泄露處形成一個可封閉密封腔，然后采用大于介質系統內的外部推力將密封膠注入填滿密封腔，密封膠在擠壓力的作用下與泄露介質的壓力相平衡。形成一定的密封比壓，同時利用密封劑具有耐溫、耐壓、耐介質腐蝕性的特點，且在一定的條件下迅速固化，緊密地堵住泄露通道，在原泄露部位建立了一個固定的、可拆卸的新密封結構，從而有效的消除控制泄露。

3 雙絲堵結構帶壓密封設計

夾具的選材、設計、制造等符合《壓力容器安全技術監察規程》的技術要求，其強度計算按GB/T 26468-2011《承壓設備帶壓密封夾具設計規范》規定進行。對于雙絲堵密封結構形式可采用固定夾具法進行封堵，如下所示。

方案一：直接注劑，即將頂堵中心孔手工攻絲后與注劑閥連接，通過注劑閥直接向密封腔內注入密封劑，待注滿后鎖緊注劑閥，此方法可迅速對泄漏進行封堵，但僅可用于低壓管束，且保持時間不長需二次補膠。

方案二：密封注劑，即將泄漏絲堵外部重新設立一個密封腔，將密封劑通過套筒周邊2處（或4處）注劑閥向密封腔內注入密封劑，順時針逐一注滿后鎖緊注劑閥，此種方法可適用于高壓管束，且保持時間較長。

方案三：結合方案一、二操作，將內部注劑后，再安裝夾具，在外部進行注膠，由于此種方法分為內、外腔密封，因此選則兩種密封劑分別注入。此種方法可更有效提高雙絲堵帶壓密封穩定性、有效性。

方案四：復合夾具，與方案三原理基本相同，然而通過改變夾具結構形式可更加方便密封腔內二次注膠，且在注劑桿與密封腔連接結構中增加脹接方法，更加有效保持密封腔內壓力恒定。但此種方法準備時間較長，需針對實際泄漏位置調整、修改夾具。

由于夾具與原密封結構形成的密封空腔內，承受泄漏系統壓力和密封注劑擠壓力，密封空腔內的力直接作用在夾具本體，因此夾具本體需具有較高強度，引用GB150《壓力容器》對夾具本體厚度進行計算，見式（1）。

統壓力+5MPa；D-夾具計算直徑，一般按夾具內徑進行計算，及絲堵最大外形尺寸+5～10mm；[σ]t-夾具材料使用溫度下的許用應力，MPa；Φ-焊縫系數。

根據GB/T26468-2011《承壓設備帶壓密封夾具設計規范》要求，對于直接開設注劑孔時，夾具最小厚度不宜小于14mm。

4 密封劑選用

在泄漏位置通過帶壓密封劑重新建立的密封結構中，密封劑與泄漏介質直接接觸，密封劑的性能及其對工況條件適宜性的選擇，是決定封堵成敗的關鍵。目前國內、國際上密封劑型號較多，對于空冷式管束，多用于高溫、高壓、高腐蝕介質，使用工況較為復雜，而雙絲堵密封結構由于密封空間狹小，要求密封劑具有較好的流動性能與溶脹度，又能夠適用于較大系統溫度變化、多種復雜泄漏介質。對于方案三、四內腔注劑選用TXY-16#熱固型密封劑，此種密封劑便于控制注劑推進速度和固化時間協調，具有良好的注射工藝流動性和可模塑性，耐溫680℃，能夠適用于堿、鹽酸、有機酸、醇、醛、酮及各種熱載體。外腔注劑選用的TXY-18#熱固型密封注劑，此種密封劑具有良好的耐溫耐介質性能，更便于控制系統溫度與固化時間協調，易于在高溫情況下建立起均勻致密的密封結構， 穩定性相對較好，耐溫80℃～800℃， 能夠適用于氫氣、氨、強堿、有機酸、、鹽酸、稀硫酸、氨水等。并且根據以往使用經驗，這兩種密封劑固化后均具有較好的密封性能。

5 模擬試驗

依照GB150.4標準要求進行壓力試驗，壓力試驗前分別對密封墊片制造貫穿型缺陷，利用上述提到的四種帶壓密封方案進行封堵試驗，試驗驗結果如表1所示。

通過表1可以看出方案一在氣壓試驗升至至4MPa時發現泄漏，分析原因密封劑未能完全填滿螺紋間隙，不能起到有效的密封空間，因此在高壓系統中無法使用此方法；分析方案二在氦氣試驗中泄漏原因在于由于管板承壓變形導致密封夾具與管板接觸面存在微小間隙，因此針對此問題參照法蘭密封原理對密封夾具進行改進，在于管板接觸面嵌入金屬密封墊，最終解決此問題；方案三、四在模擬狀態下試驗合格，且經過48小時保壓，密封效果良好。由于此試驗無法模擬實際工況條件，試驗結果僅可作為參考，若在實際應用中可根據具體工況選擇封堵方案。

6 結束語

帶壓密封技術在我國雖然起步較晚，但發展較快，技術研發產生了多項具有國際水平的科技成果，建立了適應不同工況條件的密封施工方法，針對于雙絲堵密封結構將會在空冷換熱器中廣泛應用，帶壓密封為一種應急預案是尤為重要的，合理的運用必會增加雙絲堵密封安全穩定性，保證煉油企業安全、穩定生產。

參考文獻：

[1]文曉軍.淺析帶壓密封技術的特點及其設計應用[J].廣州化工，2011，39（9）：159-160.

[2]徐莉，岳廉祥，史俊峰.不停車帶壓堵漏技術在生產中的應用[J].內蒙古科技與應用，2003（4）：93-34.

[3]曹平.不停車帶溫帶壓堵漏技術的應用[J].河南化工，2002（11）：23-24.

[4]趙紅梅，胡憶溈.泄漏事故應急帶壓密封處置方法及術語譯法研究[J].中國安全生產科學技術，2010，6（1）：154-157.

[5]天津翔悅.壓力容器壓力管道帶壓密封[Z].2017（6）.endprint