定力矩緊固在柴油加氫精制裝置的應(yīng)用分析

于洋洋

（浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316200）

1 裝置工藝簡述

浙江石油化工有限公司二期新建300 萬t·a-1柴油加氫精制裝置是浙石化二期煉油芳烴的重要組成部分，為適應(yīng)浙石化二期煉油及化工的設(shè)計(jì)優(yōu)化要求，滿足二期新增乙烯裝置原料供應(yīng)問題，新設(shè)計(jì)的一套柴油加氫精制裝置。該裝置采用石油化工科學(xué)研究院工藝技術(shù)，由中石化洛陽工程公司完成詳細(xì)設(shè)計(jì)，共分為預(yù)處理區(qū)、反應(yīng)區(qū)、壓縮區(qū)、脫硫區(qū)、分餾區(qū)等五部分。定力矩緊固工作由凱特克集團(tuán)凱特克貿(mào)易(上海)有限公司負(fù)責(zé)指導(dǎo)，浙石化二期柴油加氫項(xiàng)目部技術(shù)人員協(xié)調(diào)，中石化第五工程建設(shè)有限公司施工人員具體落實(shí)。

2 定力矩緊固狀況

定力矩緊固目前已發(fā)展成煉油化工裝置建設(shè)過程的重要環(huán)節(jié)，隨著國家對新建裝置安全、環(huán)保等要求的逐步提高，裝置開工過程及生產(chǎn)過程中的靜密封點(diǎn)泄漏管理要求也越來越高，特別是加氫類裝置，操作壓力高，泄漏介質(zhì)危險(xiǎn)性大，開工過程中若果法蘭發(fā)生泄漏緊固難度大，嚴(yán)重的甚至?xí)斐砷_工中途退料維修等問題。然而傳統(tǒng)的法蘭緊固措施，因操作標(biāo)準(zhǔn)不完整、施工人員個(gè)人因素等原因，無法達(dá)到緊固的法蘭零泄漏，據(jù)統(tǒng)計(jì)，傳統(tǒng)方法緊固的螺栓，80%以上的法蘭泄漏都是因?yàn)槁菟ㄝd荷不當(dāng)或不均勻造成的，所以要想達(dá)到煉油化工裝置法蘭緊固零泄漏，就需要保證螺栓緊固過程中的標(biāo)準(zhǔn)化施工和嚴(yán)格的過程管理，保證法蘭螺栓緊固力精確管控。不但可以減少裝置開工過程中的熱緊程序，加快開工進(jìn)度，同時(shí)也節(jié)省了裝置建設(shè)后期的大量人力資源，并且大大增強(qiáng)了裝置開工過程中和生產(chǎn)過程中的安全性。為柴油加氫精制裝置平穩(wěn)運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

柴油加氫精制裝置建設(shè)過程中，該裝置共計(jì)需定力矩緊固法蘭共計(jì)1 344片，其中DN200以上規(guī)格共計(jì)843片，壓力等級CL900及以上共計(jì)340片，螺栓規(guī)格M27及以上701片，具體規(guī)格如表1示：

表1 定力矩規(guī)格表

3 定力矩緊固要求

3.1 法蘭緊固要求

法蘭密封是依靠法蘭、墊片、螺栓三者共同作用實(shí)現(xiàn)的，法蘭通過螺栓的緊固力，在法蘭密封面上產(chǎn)生滿足要求的密封壓力，螺栓緊固力傳導(dǎo)在墊片上，使法蘭密封面間的墊片部分產(chǎn)生變形以彌補(bǔ)法蘭面在緊固過程中產(chǎn)生的微笑不平行問題，從而達(dá)到法蘭密封的目的。

法蘭定力矩緊固構(gòu)，法蘭所在管道達(dá)到設(shè)計(jì)上的操作壓力后，法蘭會(huì)因管道內(nèi)壓作用想兩側(cè)產(chǎn)生一定的力，從而使法蘭上的螺栓延長，螺栓產(chǎn)生延長后，墊片上的預(yù)緊力會(huì)相應(yīng)減少，當(dāng)這個(gè)預(yù)緊力減少到某一臨界值后，法蘭仍可以保持無泄漏，那么這個(gè)最小的預(yù)緊力就是這個(gè)墊片的有效預(yù)緊力，這個(gè)力就是比壓力，法蘭安裝后出現(xiàn)的泄漏，除法蘭密封面和墊片的先天性損壞原因外，主要就是因?yàn)榉ㄌm預(yù)緊力小于這個(gè)比壓力造成的，當(dāng)法蘭的預(yù)緊力低于比壓力時(shí)，法蘭就會(huì)產(chǎn)生泄漏現(xiàn)場，所以，作用到墊片上的比壓力，必須要高于法蘭所在管道或設(shè)備上的使用壓力，才可以保證法蘭的密封效果，在法蘭完成緊固后，對法蘭面的不平度起作用的是墊片的變形，在裝置開工后，對法蘭密封面不平度其主要作用的就是墊片內(nèi)部的彈性能力，所以說，法蘭的螺栓預(yù)緊力并不是越大越好，而是要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算數(shù)據(jù)來落實(shí)，法蘭螺栓預(yù)緊力過大，會(huì)造成墊片破壞性變形，從而導(dǎo)致墊片失去彈性，甚至法蘭密封面會(huì)因螺栓預(yù)緊力過大而造成密封面直接與墊片骨架接觸而造成法蘭密封面損壞或造成高壓法蘭密封凹槽變形。

3.2 密封面完整性檢查點(diǎn)及標(biāo)準(zhǔn)

法蘭與螺母接觸面及密封面的損壞程度對后期的螺栓緊固與設(shè)備運(yùn)行有直接影響，拆卸法蘭后就需要對法蘭進(jìn)行清潔檢查，便于發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。法蘭密封平面度公差（公制）要求如表2示。

表2 法蘭密封平面度公差（公制）要求

使用檢測工具在密封面內(nèi)緣十字等分測量四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，確定基準(zhǔn)值。在整個(gè)圓周周圍進(jìn)行測量，測量完成后向外移動(dòng)6 mm，重復(fù)測量，直到整個(gè)密封面（灰色區(qū)域）全部測量為止，計(jì)算每次測量的差值T1是否在允許的公差范圍內(nèi) 。法蘭定力矩緊固前，法蘭密封面要嚴(yán)格進(jìn)行檢查，法蘭的密封面間隙、水平度要符合要求。

3.3 法蘭施工緊固過程檢查

法蘭螺栓穿過螺栓孔后涂抹潤滑劑，避免法蘭螺栓孔內(nèi)的顆粒物污染，如有污染，需清理后再涂抹潤滑劑。一般工況建議：二硫化鉬，高溫工況建議：高溫抗咬合劑，螺栓兩側(cè)必須滿扣，其中一側(cè)要露出至少兩到三牙。

按照GB150標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于壓力容器法蘭螺栓載荷的計(jì)算，精確計(jì)算每個(gè)應(yīng)用工況中螺栓所需要的載荷。同時(shí)考慮溫度變化和壓力波動(dòng)對螺栓載荷的影響，計(jì)算出設(shè)備運(yùn)行中法蘭穩(wěn)定工作所需要的螺栓載荷，為后續(xù)施工設(shè)定目標(biāo)載荷，法蘭緊固前，需對法蘭螺栓進(jìn)行編號，編號原則如圖1所示。

圖1 8-32顆螺栓法蘭編號示意圖

緊固步驟為：

1）在編號1,4分別放置液壓扳手，以2同步方式進(jìn)行鎖緊，設(shè)定預(yù)緊力輸出為30%，測量并調(diào)整法蘭間隙。

2）在編號1,4分別放置液壓扳手，以2同步方式進(jìn)行鎖緊，設(shè)定

3）輸出預(yù)緊力為60%緊固，測量并調(diào)整法蘭間隙。

4）在編號1,4放置液壓扳手，以2同步方式進(jìn)行鎖緊，設(shè)定

5）預(yù)緊力輸出100%，測量并調(diào)整法蘭間隙。

6）最后用100%的預(yù)緊力從位置1、4開始順時(shí)針緊固所有位置的螺栓,直至所有螺母不在轉(zhuǎn)動(dòng)。

32顆以上的采用4個(gè)工具進(jìn)行同步緊固，編號原則如圖2示。

圖2 32顆以上螺栓法蘭編號示意圖

緊固步驟為：

在編號1,4分別放置液壓扳手，以2同步方式進(jìn)行鎖緊，設(shè)定預(yù)緊力輸出為30%，測量并調(diào)整法蘭間隙。

在編號1,4分別放置液壓扳手，以2同步方式進(jìn)行鎖緊，設(shè)定輸出預(yù)緊力為60%緊固，測量并調(diào)整法蘭間隙。

在編號1,4放置液壓扳手，以2同步方式進(jìn)行鎖緊，設(shè)定預(yù)緊力輸出100%，測量并調(diào)整法蘭間隙。

最后用100%的預(yù)緊力從位置1、4開始順時(shí)針緊固所有位置的螺栓,直至所有螺母不在轉(zhuǎn)動(dòng)。

法蘭定力矩緊固時(shí)，要嚴(yán)格按照以上步驟進(jìn)行緊固，兩組人員同步緊固，并且平行閉合，緊固原則如圖3示。

圖3 定力矩緊固原則示意圖

3.4 緊固結(jié)果檢查

裝置1 344片法蘭完成緊固后，隨裝置壓力升高，裝置工作人員逐步對裝置各法蘭部位進(jìn)行氣密檢查，在進(jìn)行的1 344片法蘭定力矩緊固后，法蘭發(fā)生泄漏共計(jì)1處，緊固合格率超過99%。對泄漏法蘭拆檢研究發(fā)現(xiàn)，泄漏原因?yàn)榉ㄌm緊固過程前，使用的高壓八角墊為重復(fù)使用墊片，墊片密封面粗糙導(dǎo)致法蘭緊固后密封不合格，更換墊片并清理密封面重新進(jìn)行緊固后，問題得以解決。

4 結(jié)束語

1)定力矩緊固可以有效提高新建裝置法蘭緊固密封面合格率，在做好定力矩緊固的前期準(zhǔn)備工作并且嚴(yán)格按照定力矩要求進(jìn)行緊固的前提下，法蘭密封完好率幾乎可以達(dá)到百分之百，及時(shí)裝置升溫期間，密封效果依舊良好。

2)定力矩緊固過程中，要嚴(yán)格把控密封面清潔度，對高處、懸空、有遮擋的法蘭要提前準(zhǔn)備措施進(jìn)行檢查，不可因?yàn)榭陀^條件而削減檢查內(nèi)容，應(yīng)嚴(yán)格按照定力矩檢查要求表格逐一落實(shí)。

3)定力矩緊固前，必須安排定力矩技術(shù)服務(wù)公司，對施工人員、技術(shù)人員統(tǒng)一進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，通過技術(shù)培訓(xùn)并且考核合格后方可進(jìn)行后續(xù)工作。

4)裝置升壓或升溫過程中，經(jīng)氣密檢查發(fā)現(xiàn)有泄漏情況后，不可盲目加大緊固力，可按照原要求緊固力進(jìn)行緊固，若仍泄漏，則應(yīng)退料后拆檢并重新定力矩，特別是加氫類裝置的高壓部位，高壓法蘭若盲目加大緊固力會(huì)加大法蘭泄漏的可能性。