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炼油与化工
REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY
第20卷
垫片密封失效分析及垫片的选用
赵春梅
(大庆石化公司炼油厂,黑龙江大庆163711)
在石油化工生产中,垫片密封性能的优劣,直接关系到度反复变化时,密封失效的可能性更大。
装置的长周期安全运转。随着生产运转周期要求的越来越12螺栓预緊力不当
长、工艺操作条件的越来越苛刻,垫片密封失效导致的泄漏
螺栓预紧力与垫片的密封能力有很大的关系。预紧力
问题也暴露的越来越明。在装置中有时为了解决垫片失过小,墊片没有压紧会造成泄漏,过大的螺栓预紧力,会使
效泄漏问题,有时不得不将法兰连接处焊死。文中削述了提垫片失去弹性而发生塑性变形,甚至会将垫片压坏或挤出,
高垫片密封性能的措施,合理的解决垫片密封失效问题。导致密封失效。螺栓预紧力的大小在于垫片系数与预紧比
1垫片密封失效的原因分析
压值的选择及其准确性,实际安装中,控制螺栓预紧力的大
垫片密封失效主要表现在密封面间的泄漏。由垫片本小很难,螺栓拧紧颀序不当,也可造成垫片弯曲变形或缠绕
身的毛细管作用而发生渗漏的可能性很小。垫片靠外力压垫片解体。
紧后,墊片靠本身的回弹性填满密封面上微小的凸四不平
另外,在装置开工升温过程中,由于螺栓热膨胀,如果
的间隙,当介质通过密封面的阻力大于密封2側的压差时,不及时对法兰螺栓进行预紧,也会导致间隙过大而产生泄
即达到密封。但受到外界条件影响时,密封受到破坏,从而漏,一旦泄漏,高温热介质喷出,会造成垫片表面损坏,导致
使垫片密封失效产生泄漏叫。垫片密封失效的原因主要有5垫片失效。
个方面。
垫片在使用一段时间后还应再紧1次螺栓,这对高温
1.1介质的操作参数问题
和有温度冷热循环变化的使用场合尤为重要。
操作参数即介质的压力、温度及介质的理化性质。石油13垫片材料不匹配
化工生产中的大多数介质操作条件都是中、低压,往往单纯
垫片材料是影响垫片性能的主要因素,垫片材料应当
的压力和介质因素对垫片泄漏的影响并不是很大,只有在致密,不易浸渍介质。适宜的垫片变形和回弹力是形成密封
操作压力、操作温度和介质理化特性联合作用时,才会导致的必要条件,垫片变形包括弹性变形和塑性变形。同时可耐
垫片密封失效问题。
受温度、压力波动和介质腐蚀,如果垫片材料具有良好的弹
介质在高温下粘度小,渗透性强,易促成渗漏。常温下性和柔软性,就能很好地与密封面吻合,不因低温而硬化,
粘度大的蜡油、重油等,在高温时有很强的渗透性,对垫片也不因高温而软化或塑流,自然密封效果好。
的腐蚀作用也加剧。同时在高温时,法兰螺栓和垫片可能1.4法兰刚度、法兰与垫片的硬度差问题
发生蠕变和应力松弛,致使密封松懈,密封比压下降。一些
法兰因刚度不足而产生过大的翘曲变形,往往是导致
非金属垫片在高温下加速老化或变质,甚至被烧毁,回弹量垫片密封失效的原因之一。刚!度大的法兰变形小,并可使螺
将下降,这样势必影响密封。又由于密封组合件各部位的温栓预紧力均匀地传递给垫片,提高垫片密封性能。但法兰刚
度不同,热膨胀不均匀,增加了垫片密封失效的可能。若温度与很多因素有关,其中增加法兰厚度,减小螺栓中心圆直
表1焊接工艺参数
坡口加工工艺、焊件和焊材认真的清理、焊接保护措施及严
焊接层
打底层
填充层
盖面层格的工艺纪律;选用合适的焊接方法及焊接材料;采用了切
焊接方法
TTAW
SMAW
SMAW
实可行的焊接工艺措施及焊接操作要领,保证苯乙烯装置
焊接材料 ERNIRCOMO-1 ENICRCOMO-1 FNICRCOMO-1 Incoloy800HT管线焊接施工进展顺利。在焊接过程中,通
规格/mm
①2.4
中3.2
3.2
过焊接工艺的技改,提高了焊接质量,焊接1次合格率达到
焊接电流/A
120-135
焊接电压
16~18
00%,保证了过热素汽炉的施工质量。
焊接速度
参考文献
/(cm·min
1]马文姝,白风臣.金属熔焊原理[M.哈尔滨:哈尔滨工程大学
气流量
8~12
出版社
mil
2]焊接标准化委员会, SH/T3523-1999-石油化工铬镍奥氏体钢
3结论
铁镍合金和镍合金管道焊接规程[S].北京:中国石化出版社,
通过对 Incoloy800HT焊接工艺试验,制定了严格的
2000:36-41
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2009年第3期
赵春梅墊片密封失效分析及垫片的选用
径,都能提高法兰抗弯刚度及抗变形能力叫。
3垫片的选用原则
垫片的硬度应低于法兰硬度,在允许范围内,二者之间
由于垫片的实际工作条件比较复杂,要恰如其分地选
相差越大,实现密封就越容易。
择好垫片并不太容易,在通常情况下,能基本满足使用要求
1.5密封面没有达到相应要求
即可。因此,必须按实际工作条件来选用。
法兰密封面的形状和粗糙度应与垫片相配合,一般与
(1)操作参数。选用垫片时,必须对垫片的密封性能、
金属垫圈接触的密封面,要求尺寸精度很高,粗糙度在介质的压力、温度物化性质以及法兰密封面的形式、结构的
Ra6.3-32,而软质垫片的密封面精度可低些,粗糙度Ra25~繁简、装卸的难易、经济性等诸因素进行全面分析。其中介
12.5即可。但密封面必须避免径向机械刻痕、毛刺和其他机质特性、操作温度和操作压力是造成密封失效的主要因素,
械损伤。
是选用垫片的主要依据叫。
密封面的平直度和密封面与法兰轴线的垂直度是保证
(2)垫片的类型。一般情况下,应根据被密封介质的操
垫片均匀压紧的前提,因此在设计、安装时必须考虑管线热作温度、操作压力来确定。对高温高压介质多采用金属垫
膨胀造成的推力或偏心力的影响。
片;对常压、低压、中温介质,多采用非金属垫片;介于2者
密封面不洁净,有机械损伤和腐蚀损坏以及残留的旧之间的,多采用半金属组合垫片;对于温度、压力波动频繁
垫片,也会导致垫片密封失效。
的场合,宜采用回弹性好的缠绕式垫片。
2预防垫片密封失效的揹施
(3)垫片的厚度。如果密封面加工良好,压力不太高
由于垫片密封失效问题轻则引起静密封点的跑、冒、时,宜采用薄垫片。压力较高时,垫片太薄回弹性太小,会因
滴、漏,严重者可能造成装置停工、甚至造成重大的火灾、爆不能达到必要的复原量易产生泄漏,一般情况下垫片的厚
炸、中毒等安全事故。要防止垫片失效,必须注意3个方面度在3mm左右为宜。
的问题。
(4)垫片的宽度。垫片越窄越易夹紧,但宽度下限有限
(1)合理选用垫片,必要时将垫片升级使用
制。通常宽度应大于5mm。对金属垫片,为了不产生过大的
对于输送易燃、易爆、毒及强腐蚀介质的设备、容器、螺栓力,取较小的宽度是一个重要遵循的准则叫。
管线上,不允许使用石棉橡胶垫片,应根据操作条件来提高
5)垫片的材料。由于垫片在工作时,与操作介质接
垫片的耐温、耐压等级,即选用更高温度压力等级的垫片;触,直接受介质、压力、温度等因素的影响,因此选用垫片
对于有应力松弛,压力、温度波动的介质,即使中低压场合,时,垫片的材料应满足要求:良好的弹性和