梯形槽法蘭與八角墊圈數據配對裝配技術

韓海英 郝其臨 何江濤 王超峰 沈志恒 毛衛華 羅清臣 遲朝暉 崔乃友 李 維

中國石油天然氣第七建設有限公司 山東 青島 266300

石油化工建設工程中高溫、高壓設備和管道的連接、設計通常按標準選用梯形槽法蘭和八角墊圈結構型式，密封結構裝配是施工的重點。為確保有效密封，配對是施工單位安裝的首選技術措施。以往施工單位通常依據規范中接觸線檢查［1]進行一對一配對法，由專業人員逐一檢查配對裝配。但配對法存在檢查描述抽象、不易掌握、編號不易查找、檢查周期長、裝配周期長等問題。通過華北石化340 萬t/ a 渣油加氫處理裝置（以下簡稱華北渣油）一次投產成功的工程實踐，即以實用新型專利——23°尖八角萬能游標卡尺［2]（以下簡稱專利工具）的測量數據為基礎，以標準數據偏差和規范檢查驗證為依據，首次應用密封結構中關鍵的節圓直徑P 值（下稱P 值），進行數據配對裝配的先進技術。另外，中國石油天然氣第七建設有限公司（以下簡稱中油七建）在建的錦西石化150 萬t/ a 渣油加氫裝置（以下簡稱錦西渣油）中也下在應用此技術，接觸線檢查裝配后，應用效果良好。

1 關鍵數據的確定

梯形槽法蘭［3]與八角墊圈［4]規范要求檢查接觸線，用“間斷現象”判斷裝配，說明直徑方向的接觸多少為關鍵數據。從標準中規定的規格尺寸、數據偏差、要求等判斷：裝配組成角度為23°、表面粗糙度（Ra）及環面寬（C）、環寬（A）、環高（H）、槽頂寬（F）、槽深（E）為裝配的間接、次要數據，只有P 值與接觸線檢查的直徑方向關系一致，因此確定P 值為關鍵數據。梯形槽法蘭密封結構見圖1，八角墊圈密封結構見圖2。

圖1 梯形槽法蘭密封結構視圖

圖2 八角墊圈密封結構

2 數據配對裝配技術方案設計

2.1 密封面結構特點

梯形槽法蘭與八角墊圈密封面結構中，其P 值的測量，存在測量基準軸線在密封面跨中部位、測量基準邊緣23°斜角、測量邊角為圓滑過渡等測量基準難以確定的問題，這是用常規測量工具（如常規游標卡尺、樣板等）到目前為止存在的測量不能直接讀取數據或測量數據不準確、測量復雜等難題。

2.2 設計原理

2.2.1 專利工具測量原理

專利工具測量原理是利用測量基準邊緣23°斜角特點，結合游標卡尺的測量精度等級及功能，等距平移P 值測量基準軸線。即P 值中心軸線在密封面跨中的部位，平移至測量基準邊緣斜角密封面處而進行測量。梯形槽法蘭P 值專利工具測量設計原理見圖3，八角墊圈P 值專利工具測量設計原理見圖4。

圖3 梯形槽法蘭P 值專利工具測量設計原理

圖4 八角墊圈P 值專利工具測量設計原理

2.2.2 裝配原理

用專利工具測量批量的梯形槽法蘭、八角墊圈結構的關鍵數據P 值時，因裝配間P 值的不同，所以存在差值范圍。為保證密封，將所有的P 值進行篩選，并將裝配差值控制在規定的范圍內。進行優化組合后的裝配技術即數據配對裝配技術原理，見圖5。

2.3 裝配結構參數

梯形槽法蘭密封連接面關鍵參數P 值的標準偏差為±0.13mm，八角墊圈密封連接面關鍵參數P 值的標準偏差為±0.18mm。這2 個參數的偏差數據完全可以在制造和驗收過程中，依據標準進行控制，裝配結構參數就設定在標準偏差范圍內。

2.4 裝配技術指標

以梯形槽法蘭與八角墊圈密封連接面裝配關鍵數據P 值檢查為準則，以規范接觸線檢查要求，無“間斷現象”描述為合格依據，依據專利工具測量的裝配結構參數進行匹配為基礎，確定裝配間P 值可控的差值范圍，為數據配對裝配技術指標。

2.5 設計計算說明

按裝配結構參數，關鍵P 值標準測量偏差和裝配后，其偏差的差值范圍為0～0.31mm，按此差值范圍裝配控制，是以標準為依據的基礎計算，即設定為配對裝配的差值范圍。

3 實施過程

中油七建在華北渣油中首次應用梯形槽法蘭與八角墊圈數據配對裝配技術。實施過程中，首先統計裝配點位數，按需要測量的數據制作了4 套專利工具，編制了第一版高壓靜密封施工質量控制手冊，用以培訓和指導施工。測量過程執行內容：目視檢查、測量、編號、記錄、保護程序；裝配過程執行內容：編號合格領用、清潔處理、裝配、記錄；追溯過程（抽查）：記錄、打開、清潔處理、接觸線檢查、核實編號合格領用等。

4 實施參數和評價數據

華北渣油中梯形槽法蘭與八角墊圈裝配密封共計2208 個點位，其關鍵測量P 值數據至少6624 個；在建的錦西渣油中裝配密封共計1470 個，其關鍵測量P 值數據至少4410 個。

記錄梯形槽法蘭與八角墊圈通過專利工具測量的關鍵P 值數據，并錄入電腦，經100%篩選、在設定P 值差值范圍內數據配對；裝配期間用規范要求的接觸線抽查進行驗證，華北渣油經過46.2MPa 水壓試驗和3.0MPa 的N2、17.7MPa 的H2 氣密試驗合格后，保運、投產高水平安全、穩妥一次成功；錦西渣油裝配100%一次成功。

5 實施效果

5.1 經濟效益

從數據配對裝配技術解決檢查抽象、接觸線法不易掌握、編號不易查找、檢查和裝配周期長等難題可以判斷，采用專利工具測量的數據配對裝配技術后，無需對梯形槽法蘭進行研磨、機加工處理，可提前完成裝配。依據煉油化工檢修維修工程定額取費標準以，及市場調配價測算，節約成本巨大。

5.2 社會效益

數據配對裝配技術滿足標準、規范、設計要求，在石油化工建設行業中樹立了良好的標桿。數據化施工也將為今后類似工程積累了經驗，其核心技術也將增強市場競爭力。且將為游標、數顯、帶表卡尺等測量工具標準增加測量功能項；為施工規范增加“數據化”裝配提供參考依據。最終，此數據配對裝配技術的應用獲得了總包單位、監理單位、業主單位及質量監督站的高度評價。

6 結論

綜上所述，利用專利工具檢查測量梯形槽法蘭和八角墊圈P 值，而進行的數據配對裝配技術的應用，數據測量基礎可靠，裝配設計方案依據比較實效、科學，為今后類似工程裝配提供借鑒，也為日趨標準、規范化的施工提供借鑒。