提高渣油加氫裝置高壓工藝管道水壓試驗(yàn)一次成功率探討

韓海英 沈志恒 魏占東 孫 宇 崔 軍

1.中國石油天然氣第七建設(shè)有限公司 山東青島 266300；2.盛虹煉化（連云港）有限公司 江蘇連云港 222000

錦西石化150 萬t/ a 渣油加氫裝置工程，高水壓試驗(yàn)法蘭間墊片為臨時(shí)對(duì)夾式結(jié)構(gòu)。因墊片需要采用金屬材料制作，對(duì)其與法蘭或盲板結(jié)合面的貼合性、無間隙和不滲水性有較高的要求?？紤]到同類工程中采用鉛板密封墊片時(shí)，平均一次成功率僅為50.6%，本工程采用保溫鋁皮替代鉛板制作墊片的方案，墊片安裝位置與形式包括法蘭間盲板結(jié)構(gòu)（見圖1）、法蘭間無盲板結(jié)構(gòu)（見圖2）和法蘭與法蘭蓋結(jié)構(gòu)（見圖3）等3 種。并按照現(xiàn)場QC 小組活動(dòng)[1]的程序展開了“提高渣油加氫裝置高壓工藝管道水壓試驗(yàn)一次成功率”工作，解決了以往鉛板制作墊片高水壓試驗(yàn)時(shí)間長、問題處理難等問題,將水壓試驗(yàn)一次成功率提高到了90.3%。

圖1 法蘭間盲板結(jié)構(gòu)圖

圖2 法蘭間無盲板結(jié)構(gòu)圖

圖3 法蘭與法蘭蓋結(jié)構(gòu)圖

1 現(xiàn)狀調(diào)查及設(shè)定目標(biāo)

1.1 調(diào)查一

錦西石化150 萬t/ a 渣油加氫裝置工程，高水壓試驗(yàn)包含高壓靜密封1470 個(gè)。高壓靜密封部位最大規(guī)格RJ型式法蘭為DN350 CL2500，螺栓7872 付，螺栓最大規(guī)格為M72×3；高水壓臨時(shí)試驗(yàn)部位176 個(gè)，用水量約1000m3；共計(jì)分11 個(gè)試驗(yàn)包；最高強(qiáng)度試驗(yàn)45.22MPa，穩(wěn)壓10min；設(shè)計(jì)壓力30.15MPa，穩(wěn)壓30min；無降壓、無泄漏和無變形為高水壓試驗(yàn)合格［2］。

1.2 調(diào)查二

為找出主要問題，通過一次投產(chǎn)成功的同類工程，高水壓試驗(yàn)臨時(shí)部位391 個(gè)，有193 個(gè)問題進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。結(jié)果表明，臨時(shí)墊片密封問題118 個(gè)和螺栓緊固問題46個(gè)，占總問題85%，如果能解決這兩個(gè)問題，高水壓試驗(yàn)一次成功率依據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查進(jìn)行了目標(biāo)測算：［（1- 50.6%）×85%+50.6%]×100＝92.6%。

考慮到施工過程中的困難和其他因素影響，將總問題的百分比與測算百分比平均：（85%+92.6%）÷2＝88.8%。即設(shè)定目標(biāo)為: 高水壓試驗(yàn)一次成功率達(dá)到88.8%。

1.3 調(diào)查三

同類工程2 臺(tái)高壓泵，20 個(gè)試壓包，90d 完成試驗(yàn)。據(jù)此推算錦西石化150 萬t/ a 渣油加氫裝置工程1 臺(tái)高壓泵進(jìn)行試驗(yàn)需要99d，然而里程碑試驗(yàn)工期為75d，才能保證后續(xù)工程順利實(shí)施。

2 原因分析

利用關(guān)聯(lián)圖就墊片密封和螺栓緊固這兩個(gè)主要原因進(jìn)行徹底分析,追溯至11 個(gè)末梢原因，即培訓(xùn)不到位、墊片過厚、墊片過軟、螺栓緊固力小、反復(fù)升降壓、試驗(yàn)周期長、螺栓緊固不同步、氣溫差大、壓力表失準(zhǔn)、穩(wěn)壓閥內(nèi)漏、高壓泵波動(dòng)等。并分析出影響高水壓試驗(yàn)一次成功率的主要原因，即墊片過厚、墊片過軟、螺栓緊固力小、螺栓緊固不同步等。

3 制定對(duì)策及對(duì)策實(shí)施

3.1 制定對(duì)策

對(duì)策措施見表1 所示。

3.2 對(duì)策實(shí)施

3.2.1 實(shí)施一

安裝在法蘭、盲板間再加上過厚的墊片，極易導(dǎo)致密封部位法蘭間平行度超差或張口，且墊片變形后測量厚薄差值近6mm（見圖4）不易糾偏。依據(jù)法蘭間安裝平行度小于0.4mm 的規(guī)范要求，及法蘭與墊片間密封表面粗糙度加工標(biāo)準(zhǔn)一般不大于Ra3.2 的要求［3］，選用墊片厚度時(shí)，考慮了墊片受螺栓緊固力后，即可以消除法蘭平行度偏差，壓縮變形后又可以補(bǔ)償或消除密封面粗糙度而貼合緊密的較薄厚度的墊片。即將10mm 厚度金屬墊片，用0.6mm 厚的金屬制作的墊片替換。

圖4 墊片變形后測量厚薄差值圖

經(jīng)現(xiàn)場就地取材，采用保溫材料的0.6mm 厚金屬邊角余料制作墊片。螺栓緊固后，經(jīng)數(shù)顯游標(biāo)卡尺檢查，墊片壓縮量在0.2～0.4mm 之間，墊片變形厚薄差最大0.4mm，且目視無明顯變形。法蘭間盲板結(jié)構(gòu)和法蘭與法蘭蓋結(jié)構(gòu)實(shí)物圖如圖5 所示。試驗(yàn)合格后，墊片狀態(tài)實(shí)物圖如圖6 所示。既保證了法蘭間安裝平行度要求，又保證了金屬墊片壓縮量對(duì)粗糙密封表面的貼合度的密封，墊片厚度符合要求。

圖5 法蘭間盲板結(jié)構(gòu)和法蘭與法蘭蓋結(jié)構(gòu)實(shí)物圖

圖6 試驗(yàn)合格后墊片狀態(tài)實(shí)物圖

3.2.2 實(shí)施二

針對(duì)墊片過軟要因，根據(jù)金屬鉛墊片在螺栓緊固后，極易產(chǎn)生較大且明顯的塑性變形，即鉛板密封墊片壓潰變形（見圖7）；鉛板與法蘭密封面間因壓潰而導(dǎo)致松弛，貼合程度大大降低，易出現(xiàn)間隙而在高水壓實(shí)驗(yàn)過程中泄漏。選用比金屬鉛硬，且在螺栓緊固后墊片無明顯塑性變形、不易壓潰的金屬鋁材料制作墊片。

圖7 鉛板密封墊片壓潰變形圖

經(jīng)現(xiàn)場就地取材，采用保溫鋁皮材料制作墊片。經(jīng)水壓試驗(yàn)合格后檢查，鋁皮密封墊片基本無塑性變形、無明顯壓潰現(xiàn)象，與法蘭、盲板結(jié)合面貼合均勻平整，墊片硬度符合要求。法蘭間無盲板結(jié)構(gòu)形式如圖8 所示，試驗(yàn)合格后墊片狀態(tài)如圖9 所示。

圖8 法蘭間無盲板結(jié)構(gòu)形式實(shí)物圖

圖9 試驗(yàn)合格后墊片狀態(tài)實(shí)物圖

3.2.3 實(shí)施三

針對(duì)螺栓緊固不同步要因，采取科學(xué)的緊固程序，對(duì)所有高壓靜密封和試驗(yàn)螺栓進(jìn)行緊固，并加大對(duì)每個(gè)試壓包中各靜密封安裝螺栓緊固的質(zhì)量檢查。采用數(shù)顯游標(biāo)卡尺法蘭軸對(duì)稱檢查法蘭間平行度；用0.25kg 小錘敲擊法檢查螺栓松緊度，經(jīng)緊固力的80%和120%抽查法檢查螺栓的松緊度。

11 個(gè)試壓包，高壓靜密封法蘭螺栓6724 付，全部采用兩同步或四同步液壓緊固設(shè)備緊固螺栓。經(jīng)法蘭間平行度檢查和每個(gè)試壓包進(jìn)行2 次升降壓后，發(fā)現(xiàn)螺栓緊固均勻度符合要求。兩同步螺栓緊固過程如圖10 所示。

圖10 兩同步螺栓緊固

3.2.4 實(shí)施四

針對(duì)螺栓緊固力小要因，對(duì)高壓靜密封法蘭螺栓緊固及試驗(yàn)螺栓進(jìn)行緊固。在技術(shù)方案給出推薦數(shù)據(jù)，并經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、總包經(jīng)批準(zhǔn)技術(shù)交底后實(shí)施，按螺栓規(guī)格選用匹配的緊固工具或液壓緊固設(shè)備，要求螺栓緊固力與對(duì)應(yīng)的液壓緊固設(shè)備的數(shù)據(jù)表嚴(yán)格匹配。

螺栓全部緊固完成后，經(jīng)緊固力的80%和120%抽查法對(duì)螺栓緊固力偏差進(jìn)行校核，確保了螺栓緊固力的有效，螺栓緊固力符合要求。螺栓緊固后法蘭間隙變化測量過程實(shí)物圖如圖11 所示。

圖11 螺栓緊固后法蘭間隙變化測量

4 效果檢查及制定鞏固措施

高水壓試驗(yàn)0.6mm 鋁皮密封墊片密封部位的泄漏共計(jì)8 個(gè)部位，其他泄漏9 個(gè)，一次試驗(yàn)泄漏共計(jì)17 個(gè)部位，一次試驗(yàn)成功率90.3%，比里程碑試驗(yàn)工期提前3d 完成,比推算工期提前27d，經(jīng)濟(jì)效益可觀。并提高了職工的技術(shù)水平和質(zhì)量意識(shí)，為公司今后承建類似工程積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了市場競爭力。

5 結(jié)語

錦西石化150 萬t/ a 渣油加氫裝置工程高水壓試驗(yàn)一次成功率大大提高，同時(shí)提高了分析和解決問題的能力。在今后的施工中還需要進(jìn)一步優(yōu)化，以工程中保溫鋁皮或鍍鋅鐵皮表面光潔度表面為輔助，可大大克服試驗(yàn)密封表面的粗糙度，最終實(shí)現(xiàn)“水壓試驗(yàn)法蘭間能量隔離無密封墊片技術(shù)”，有助于水壓試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。