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石油管道法兰连接密封泄漏的分析与预防
2016-03-24  点击:11

石油天然气行业的生产储运、管道运输和石油化工中广泛使用法兰连接,由于法兰密封泄漏可造成物料、气体的泄漏损失、污染,甚至造成重大火灾或人身伤亡事故,而石油天然气混合物具有温度高、压力大、腐蚀性强,污染重、有毒有害的特点,因此,必须重视法兰密封。

1石油管道法兰连接构件要素

1.1法兰 

   1.1.1法兰密封面的几种形式

①平面型密封面:密封表面是一个光滑平面,通常在平面上车有2-3条同心沟槽(俗称水线),拧紧螺栓时,垫片材料容易向内外两边挤出,不易压紧,只适用压力不高、介质无毒、非易燃易爆的场合,例如石油化工厂的冷却水道等。

②凹凸型密封面:由一个凹面和-个凸面组成,这种密封垫片便于对中,压紧时垫片不会挤出,可用于压力稍高的场合。

③榫槽型密封面:由一个榫面和一个槽面组成,垫片置于槽中,不会被挤压而移动,因垫片较窄,垫片压紧力相对较小,其缺点是结构与制造复杂,更换垫片也比较费事。一般应用于于易燃、易爆、有毒介质以及压力较高的场合。

 1.1.2对法兰密封面的要求

对法兰密封面的要求主要是表面粗糙度。使用金属垫片的密封面,要求法兰表面粗糙度值要小一些;而使用软质垫片的密封面,表面粗糙度值过小反而不好,因为此时发生界面泄漏的阻力变小了,容易发生泄漏。法兰表面上车削出几圈密封线,也是为了防止泄漏。由于石油介质的高腐蚀性,很容易在密封面上腐蚀出麻点和凹坑,造成密封不严,出现泄漏,因此,使用中要特别注意。

1.1.3法兰的刚度要求    法兰应达到一定的刚度,法兰刚度不 足时,拧紧连接螺栓时会引起翘曲变形或波浪变形,高温的石油介质也会引起法兰热变形,导致密封失效,设计或选用时要认真计算,留有足够的余量。

1.1.4防爆与绝缘    在石油化工的一些特定场合要求防止雷击和静电,法兰被设计为使用胶木衬套,起到绝缘和防爆的作用,此时,要特别注意衬套和法兰的同心要求,避免错位导致密封失效。

1.2垫片 

     1.2.1垫片的作用

垫片是法兰密封的重要组成部分,垫片的好坏直接影响密封性能。石油管道使用的垫片材料应当致密,不易浸渍介质,同时可耐受温度及压力波动和介质腐蚀。要有适宜的变形回弹能力和较小的**变形。一般回弹能力大的垫片能适应压力和温度的波动,材料致密的垫片不易渗透泄漏或被腐蚀老化。

    1.2.2法兰与垫片的硬度差    法兰密封主要是通过垫片产生弹性或塑性变形,从而填满法兰面的微小凹凸不平.阻止界面泄漏,所以垫片的硬度应低于法兰,在允许的范围内,二者之间相差越大实现密封越容易。 

1.3螺检 

法兰密封是通过紧固螺栓压紧垫片实现密封的,预紧螺栓时,通过法兰压紧垫片,使垫片产生弹性或塑性变形,从而填满法兰面的微小凹凸不平来实现密封。操作时还可使垫片残留较大的密封比压,保持良好的密封状态。螺栓预紧力必须均匀对称地作用于垫片上,预紧力过小,垫片没有压紧就不能止漏,但预紧力过大往往又会使垫片产生过大的压缩变形,使垫片失去回弹能力甚至破坏。

2石油管道法兰连接的使用条件

    使用条件主要是指系统的压力、温度以及介质的物理和化学性质。单纯的压力或介质因素对密封的影响并不是主要的,只有在与温度联合作用下,尤其是在波动的高温下,将会严重影响密封的性能。在高温下,介质对垫片的溶解和腐蚀作用加剧,增加了泄漏的可能性,法兰、螺栓、垫片可能产生蠕变和应力松弛,使密封比下降,如果温度和压力均有波动时,垫片将会疲劳,使密封失效。在低温下使用的密封,由于法兰和螺栓冷却速度不一样,垫片预紧力会不均匀地降低,加上垫片在低温下的收缩和弹性降低,都会加速泄漏的产生。这就要求使用条件要平稳,尽量避免压力和温度产生剧烈波动,在使用一段时间后再紧一次螺栓,这对高温和有冷热循环的使用场合尤为重要。当然,影响法兰密封性能的因素还有很多,比如法兰表面的机械损伤或径向刻痕,安装时两法兰面不平行,管道的柔性不够及应力等。

3连接安装及要求 

(1)安装前应先检查法兰和垫片的形式、材料、尺寸和螺栓是否符合规定的要求。法兰表面要保持清洁,不允许有机械损伤和腐蚀损坏以及残留的旧垫片,检查法兰表面粗糙度是否合格,法兰面的凸台是否能对准,两法兰面的间隙不能太大,两密封平面的平行度必须满足使用垫片形式的要求。 

(2)螺栓只能用于压紧垫片,而不能用于拉拢法兰,将垫片放入正确的位置.均匀地拧紧螺栓,检查组装是否良好。螺拴须对称逐渐拧紧,如需一定的螺栓应力,则应使用指针式扭力扳手,以获得正确的媒栓预紧力,在大法兰上也可用液压螺栓张力器测量螺栓的伸长量。 

(3)在垫片需要一定压紧度的场合,须用塞尺检查垫片是否压紧到合适程度。接使用情况,对高温和有冷热循环的使用场合,垫片在使用一段时间后须再紧一次。

 4结束语 

石油管道中造成法兰密封泄漏的原因是多方面的,以上只是根据现场情况作了简单分析。通过不断的技术改进及台理的安装使用,将会大大减少法兰密封的泄漏。

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