浮頭式換熱器試壓泄漏原因分析與密封改進

何文洲

（中國石油錦西煉油化工總廠工程總公司，遼寧 葫蘆島 125001）

浮頭式換熱器是石油石化行業(yè)中重要的冷換設備，應用普遍。水壓試驗是一道必要的檢驗工序，密封是否完好將直接影響試壓效率、質(zhì)量和成本。

一、浮頭式換熱器試壓胎具密封形式

浮頭式換熱器專用試壓胎具由試驗壓環(huán)和浮頭專用試壓組合工具兩部分組成，浮頭端密封胎具形式多樣，主要有填料密封試壓胎具、C型環(huán)密封試壓胎具和O型環(huán)密封試壓胎具，下面對這幾種形式逐一敘述。

1.填料密封試壓胎具

填料密封屬于強制密封，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。換熱器的殼體法蘭與試壓胎具通過螺栓連接，兩者之間使用橡膠石棉板作為密封元件。浮動管板環(huán)向與試壓胎具之間的密封為盤根。

2.C型環(huán)密封試壓胎具

C型環(huán)密封屬自緊密封，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。在試壓胎具與浮動管板環(huán)向接觸面上依靠C型環(huán)左右2個凸出的圓弧面與試壓胎具凹槽左右平面接觸實現(xiàn)密封。預緊時，C型環(huán)受到軸向的彈性壓縮，在接觸處產(chǎn)生預緊比壓。當內(nèi)壓上升時，介質(zhì)進入C型環(huán)的內(nèi)腔，C型環(huán)軸向張開，使密封比壓增大達到自緊。

圖1 填料密封試壓胎具原理圖

3.O型環(huán)密封試壓胎具

O型環(huán)密封原理與C型環(huán)密封試壓胎具類似，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。安裝試壓胎具時徑向或軸向方面的初始壓力賦予O型環(huán)自身的初始密封能力，由系統(tǒng)壓力產(chǎn)生的密封力與初始密封力合成總的密封力，隨系統(tǒng)壓力的提高而提高。胎圖2 C型環(huán)密封試壓胎具具上配置壓板，利用壓板上的長圓孔可以解決胎具通用性問題。

二、試壓過程易產(chǎn)生泄漏原因

當前試壓胎具的3種密封型式中，O型環(huán)密封試壓胎具占有優(yōu)勢，效果好，通用性強。但在安裝時易被擠壞，這是產(chǎn)生泄漏的原因之一。

另外，胎具安裝的經(jīng)驗和技巧比較重要，螺栓的預緊在一定程度上會影響密封效果。預緊力過大會使密封件壓壞，過小則達不到密封件壓緊和實現(xiàn)初始密封的效果。螺栓預緊過程中還容易出現(xiàn)漏擰、過勁等易導致密封失效的情況。

三、密封改進

1.試壓胎具密封槽的改進

當密封材料使用O型環(huán)，而密封槽采用半圓形時，密封效果不好，半圓槽棱邊容易擠壞橡膠條而發(fā)生泄漏。經(jīng)實踐對比發(fā)現(xiàn)密封槽形采用V形較好，V形槽易于加工，并且能適應高、中、低壓密封（圖3）。

2.密封材料的選擇

常用的O型環(huán)材料一般有氟橡膠、硅橡膠和丁腈橡膠。氟橡膠性能優(yōu)越，但成本高；硅橡膠耐水性差，不耐磨以及抗拉性低；而丁腈橡膠隔水性、耐磨性、耐水性、氣密性好，耐礦物油，粘接力強，經(jīng)濟適用。橡膠O型環(huán)可用橡膠條粘連，也可以自制胎具O型環(huán)。安裝橡膠條前要先清理胎具V形槽，以保證橡膠條鑲嵌得均勻、緊密。

3.螺栓預緊規(guī)范化

安裝密封胎具時不僅操作要程序化，螺栓安裝也要標準化。安裝浮頭式專用胎具時適當增加壓板和螺栓的數(shù)量以及提高螺栓的預緊力可增加密封能力。螺栓緊固至少應分三遍進行，每遍的起點應相互錯開120°，緊固順序按圖4的規(guī)定執(zhí)行，緊力要適度。

4.試壓胎具形成系列化管理

浮頭式換熱器試壓施工專用胎具可按公稱直徑形成系列化，10.0MPa以下常用不同壓力等級的密封，能用同一公稱直徑的胎具。如DN500的胎具可適用于1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa、6.3MPa、10.0MPa壓力等級的換熱器試壓施工。形成系列化后專用胎具易于加工和管理，節(jié)約各項成本，一套胎具就可以節(jié)約80%的制造費用。

四、結(jié)語

通過大量施工實踐證明，改進后的O型環(huán)試壓胎具具有密封效果好、裝配簡便，施工工期短、泄漏率低的特點，能夠保證施工質(zhì)量，創(chuàng)造了顯著的間接經(jīng)濟效益。

[1]徐鋼，麥郁穗，錢頌文等.石油化工廠設備檢修手冊第八分冊換熱器[M].中國石化出版社，2005.188-199.

[2]祁彥偉.浮頭式換熱器試壓胎具的改進[J].石油化工設備，2007,36(01):57-59.

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