带压堵漏讲稿幻灯片.ppt

四川天华机械部多能工培训带压堵漏李明2013年5月20日 概述 堵漏技术研究的对象就是泄漏 直接的讲 堵漏技术就是专门研究原密封结构失效后 怎样在有泄漏缺陷的部位重新建立一个新的密封体系来实现密封的一门技术 堵漏技术包括两个方面内容 其一 是指在没有泄漏介质干扰的情况下 对已经存在的泄漏缺陷进行有效的修复 这种修复方式一般是在停车情况下进行 容易实现 比如我们更换垫子 管道和阀门以及补焊等等 其二 是指泄漏已经发生 并且泄漏介质不断外泄的情况下 为了有效的减少或消除泄漏所造成的经济损失 环境污染和安全危害而采取特殊的技术措施对泄漏部位进行的再密封 我们通常把这样一种过程称为带压堵漏或带压密封 也有人称它为动态密封技术 我们这次讨论的堵漏技术指的是后面一种 也就是第二种 带压堵漏技术的起源与发展 带压堵漏技术1922年起源于美国 克莱 弗曼 1929年英国福斯哲取得技术使用权 成立了弗曼 奈特公司 但是这项技术到了60 70年代才逐渐发展起来并扩大应用范围 在我国该技术80年代初由天津石化公司等单位研究开发 1980年设备管理杂志在 设备管道泄漏的密封技术 一文中阐述了不停车带压密封 拉开了在我国研究应用的序幕 研究成果84年通过了中国石化总公司的技术鉴定 8kg c 水蒸气 填补了该技术的国内空白 到了90年代中期已经形成了比较严谨的理论体系和规范的作业技术手段 近年来由于堵漏用胶和夹具设计日益成熟 堵漏范围也扩大到了油品和各类化学介质 压力也提高到15MPa 温度可高达800 第二讲 工厂装置常见泄漏 一 法兰泄漏法兰泄漏是我们见得最多 也是堵漏当中实施起来难度相对较大的一类 我们就从这里开始 首先我们先来了解法兰的密封面形式1法兰密封面形式 全平面密封FF 这种结构密封面的宽度较大 使用中常采用非金属或金属软质垫片 密封面损坏后可补焊光刀修复 也可采用金属修补剂修复 全平面密封经常用于压力 温度比较低和无毒和非易燃易爆介质比如 水 空气 氮气 突面RF是应用最广的一种型式 它常与对焊和承插焊型式配合使用 在 美标法兰体系 中 常用在PN2 0 PN5 0和部分PN10 0MPa压力等级中 在 欧标法兰 中则常用在PN1 6 PN2 5MPa压力等级 凹凸面MF 该法兰密封面由一凹面和一凸面组合而成 垫片放置在凹面内 如上图所示 其适用的垫片有 各种非金属平垫 包覆垫 金属包垫 缠绕垫片 基本型或带内环的 金属波形垫 金属平垫 金属齿形垫 与平面法兰相比 凹凸面法兰中垫片不易被挤出 装配时便于对中 工作压力范围比平面法兰宽 用于密封要求较严的场合 但对于操作温度高 封口直径大的设备 使用该种密封面时 垫片仍存在被挤出的可能 榫槽面TG 在一对光滑密封面宽度方向的中间 其一做成截面像榫 另一截面做成一条环槽的压紧面配对使用 前者称为榫面法兰 后者称为槽面法兰 榫槽密封面一般为光滑密封面宽度的1 2 1 4 密封性能良好 常用在高压或压力虽然不高但泄漏危害较大的场合 榫槽型压紧面可限制嵌入垫片的径向变形 这对冷流性材质 如聚四氟乙烯 顺丁橡胶 垫片的压紧更为有利 榫面法兰的密封面 因系凸起 故较槽面法兰更易擦伤 设备接管法兰密封面一旦损伤 修理非常麻烦 所以我们注意到阀门的密封面通常采用槽面法兰 而与法兰相配对的法兰则采用榫面法兰 这种法兰密封面损坏时 可采用补焊光刀 研磨或金属修补剂修复 环连接面RJ 当操作压力很大或者泄漏率要求很严 或者温度很高介质腐蚀性极强时 可采用金属垫片 金属垫片的比压值很大 为减小螺栓预紧力 压紧面必须做得很窄 依靠极窄的压紧面来保持良好的密封性 通常这种垫片必须具备很小的表面粗糙度 Ra 0 63 2 5 使用金属垫片的法兰 常见的密封结构形式有梯形槽密封面和锥形密封面 前者用椭圆形截面的环状金属垫片 后者配用透镜式环状金属垫片 上述两种结构系强制密封 常用在高压部位 2 法兰密封原理 我们都知道 法兰密封是依靠紧固连接螺栓所产生的预紧力 通过各种压缩固体垫片 橡胶片 橡胶石棉垫片 金属缠绕垫片 加强型石墨垫片金属包覆垫片 金属垫片等等 液体垫片 比如我们常用的南大7041596 达到足够的工作密封比压 来阻止被密封介质外泄 属于强制密封范畴A 螺栓预紧力的计算B 垫片密封比压的计算 单个螺栓工作载荷为 F P ZP 轴向外载Z 螺栓个数 1 受轴向载荷螺栓组联接 A 螺栓组受力分析 螺栓受力变形示意图 计算公式 强度条件验算公式 设计公式 密封比压计算 什么是密封比压 它是如何计算的 作用于单位密封面上的平均正压力称为密封比压 密封比压实际上是指密封面理论计算比压 密封比压按下式计算 式中 d 阀座密封面内径 mm bm 阀座密封面宽度 mm q 密封比压 MPa Qmz 出口端阀座密封面上的总作用力 N 法兰泄漏的形式 泄漏方式主要分为 界面泄漏 密封表面的问题 渗透泄漏 密封材料结构不密实 密度达不到要求 损坏泄漏 人为因素 腐蚀性泄漏 密封材料选择不妥当 等等 界面泄漏 这是一种被密封介质通过垫片与两法兰面之间的间隙面产生的泄漏形式 密封垫片压紧力不足 法兰结合面上的粗糙度不合适 管道热变形 机械振动等都会引起密封垫片与法兰面之间密合不严而发作泄漏 特别是法兰连接后 螺栓变形 伸长及密封垫片长期使用后塑性变形 回弹力下降 密封垫片材料老化 龟裂 变质等 也会造成垫片与法兰而之间密合不严而发生泄漏 因而 把这种因为金属面和密封垫片交界面上不能很好的贴合而发作的泄漏称之为 界面泄漏 渗透泄漏 这是一种被密封介质通过垫片内部的微小间隙产生的泄漏形式 植物纤维 棉 麻 矿物纤维 石棉 石墨 玻纤 陶瓷 和化学纤维 尼龙 聚四氟乙烯及塑料纤维 等都是制作密封垫片的常用原材料 这些垫片的基础材料质地比较疏松 细密性差 纤维与纤维之间有很多微小缝隙 很容易被流体介质浸透 特别是在流体介质压力作用下 被密封介质会通过纤维间的细小缝隙浸透到低压一侧来 因而 我们把这种因为垫片材料的纤维和纤维之间有一定的缝隙 流体介质在一定条件下可以通过这些缝隙而发生的渗漏现象称之为 渗透泄漏 渗透泄漏通常与被密封的流体介质的工作压力有关 压力越高 渗漏流量也会随之增大 另外渗透泄漏还与被密封的流体介质的物理性质有关 粘性小的介质易生渗透泄漏 而粘性大的介质则不易发生渗透泄漏 随着材料科学的迅猛发展 新式密封材料不断涌现 这些新式密封材料的致密性非常好 以它们为主要基料制作的密封垫片发作渗透泄漏的现象日趋减少 随着材料科学技能的进一步发展 总有一天密封垫片的渗透泄漏会得到彻底解决 破坏泄漏 破坏泄漏从本质上来说是一种界面泄漏 但是破坏泄漏产生的原因往往是人为的因素占有很大的比例 比如在安装过程中 垫片装偏 密封比压不足 或预紧力过度超过了密封垫片的设计限度从而使垫片失去回弹能力 有时候还会因为法兰连接螺栓松紧不一 产生张口 或两法兰中心线偏心 把这种由于安装质量问题而引起的密封比压不足或垫片压缩过度而发生的泄漏称为破坏泄漏 这种泄漏可以通过加强施工质量管理和选择合适的密封面形式来削除或减少 二 设备及管道泄漏 焊缝缺陷引起的泄漏设备或管道在焊接过程中 由于人为的因素或自然的原因 在焊缝形成过程中不可避免的存在着各种缺陷 而这种缺陷在某种情况下是允许存在的 在设备或管道运行一段时间后 这些缺陷往往会扩展变化 在焊缝上发生的泄漏 相当一部份是由焊接时所遗留下来的焊接缺陷引起的 焊接缺陷的种类 未焊透 指母材金属未熔化 焊接接头根部未完全熔透的现象 对于对接焊缝也指焊缝深度未达要求的现象夹渣 焊缝中存在着非金属物质气孔 在焊接时 熔池中吸入了过多的气体 冷却时又未能逸出熔池 便在焊缝金属内形成气孔 裂纹 在焊接应力及其他致脆因素共同作用下 焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙 腐蚀引起的泄漏 腐蚀分类电化学腐蚀应力腐蚀 是指在应力和腐蚀介质共同作用下而导致的金属破坏 它与单纯的应力破坏或腐蚀破坏不同 这种破坏往往是在应力负荷很低表面看来腐蚀也不十分严重的情况下突然发生 往往事前没有变形预兆的迅速扩展甚至突然断裂 这种情况的堵漏作业必须十分小心并在作业前采取必要的加固 晶间腐蚀氢蚀 振动及冲刷引起的泄漏 共振流体自激振荡机械振动与振动传递冲刷 阀门泄漏 前面我们讲了法兰泄漏和管道设备泄漏 现在我们再来了解一下阀门泄漏 阀门与管路的联接主要有两种一是法兰连接另外就是焊接连接对于压力较低 介质危害程度很低甚至没有危害的系统中还常常采用螺纹联接 前两种我们已经进行了介绍 螺纹联接泄漏实质也是一种界面泄漏前面我们已经讲过 这里就不再重复 阀门还有一些具有自身特点的泄漏 阀门压盖泄漏 填料函泄漏 阀体泄漏 堵漏工具 法兰夹具 现场测量 测量法兰的外径D 法兰连接间隙b 法兰前后错口e 法兰外缘到连接螺栓的距离k 法兰的宽度b 法兰连接间隙的深度k1 法兰连接螺栓的数量和规格 法兰夹具 局部法兰夹具固定局部法兰夹具定位由定位螺栓和压板组成 定位螺栓一端设定位环 环内径 卡环 略大于泄漏法兰连接螺栓螺母外径 螺栓规格根据强度计算确定压板厚度要确保稳定 孔中心距离等于法兰组装厚度加定位螺栓直径尺寸 局部法兰夹具装配图 局部法兰夹具 端部密封块 定位螺栓 支撑板 法兰泄漏 夹具 1 凸形法兰夹具装配图 1 螺栓 2 螺母 3 卡环 4 耳子 5 注剂孔 关键尺寸确定 凸形法兰夹具 利用凸台镶嵌在法兰连接间隙的定位和密封作用 充分发挥 整体封闭性能 提高作业成功率 1 夹具厚度S由强度计算确定 最小壁后厚不小于14mm 2 夹具内径D根据测量泄漏法兰外径确定 3 凸台宽度bb 法兰最小连接间隙 0 3mm 4 凸台内径DD D内 8 12mm 5 夹具宽度B由泄漏法兰内侧分别向两边延伸10 20mm 6 连接螺栓数量 规格 根据螺栓承受的合力计算确定直径尺寸 法兰公称直径 200mm 每侧可选用单条紧固螺栓 7 耳板定位尺寸 距剖分面5 10mm 凸形法兰夹具零件图 2 凹形法兰夹具 尺寸确定 D1 D 6 8 mm D2通过夹具的强度计算确定 D2 D 20mm b 6 10mm左右 b b 8 10 mm 连接耳子的设计制作与凸形法兰夹具相同 凹形法兰夹具示意图 密封空腔 凹形夹具密封空腔结构示意图 环形槽密封增强法兰夹具 设环形槽密封增强 设环形槽镶嵌软金属或盘根 法兰夹具软金属条嵌入示意 特殊法兰封堵法 直接注胶法 1 应用范围 适用于榫槽面法兰或梯形槽法兰泄漏的 封堵作业 2 优点 由于该方法是在泄漏的位置上 直接注 入密封剂 因此 不需要夹具 可以减 少准备时间 节省密封剂的消耗 梯形槽面法兰注剂孔位置 3 接口间隙处理 加垫法 嵌入软金属条 3 直管夹具 焊接圆形直管夹具 1由泄漏管线外径确定 注剂孔间距不大于100mm 2 1 12 20mm 3 根据强度计算确定 1 D等于直管外径 2 D2 D 20 28 3 D1 D 4 10mm 4 两端槽宽与槽深等于8 12mm 隔离式直管夹具结构 法兰角焊 异径管焊缝泄漏封堵易发夹具位移 夹具设计需采取限位措施 并防止措施不当使缺陷部位产生附加应力 损伤设备 位移推力 限位方法 F 4 D1 D2 P F 产生位移推力 N D1 大管直径 mm D2 小管直径 mm P 注剂腔内压力 Mpa 1 异径直管夹具采用锁紧定位 大端管径实测值 夹具内径 26 50mm 50 100mm 100 150mm 150 250mm 0 4mm 0 5mm 0 6mm 0 8mm 附加应力示意图 2 2 夹具防位移与限位措施 直管夹具常用的限位方法 紧固顶压法 法兰角焊夹具螺栓顶压定位 止退限位 消除螺纹连接泄漏机理 以齿间隙为包容腔 将密封剂注入到螺纹连接的齿间 经挤压达到工作密封比压 适用范围 阻止泄漏 适用于修复管线活接头 弯头 三通等螺纹连接部位泄漏密封 操作程序 1 测量管件 管箍 弯头 三通及活接头 的壁厚 2 在管线与管件丝扣连接的中间部位用装好注剂阀的G形卡兰螺丝对正定位处通过注剂阀与卡兰顶丝 钻 4小孔引出介质 控制钻孔深度 防止将内管壁钻漏 3 关闭注剂阀 接注剂枪 注入密封剂 螺纹连接管泄漏密封 注剂操作 1 因螺纹连接处残留填充物堆积 注入密封剂推进受阻操作中尽量选用 流动性较好的密封剂 2 寒冷季节作业 为提高流动性 注入前可将密封剂预热至80 100 3 为消除残留疏松物阻挡 随着注剂推进 可用手锤在连接处不断敲击 以便取得较好的填充效果 4 焊制弯头夹具 90度弯头夹具图 焊接弯头夹具基本尺寸确定 D 泄漏弯头外径 D1 D 2B 2B1B 12mm B0 D 2B1B1 8 10mm B1 14B2 0 5B0 B1 R 通过测量几尺寸表确定 R1 R 0 5D1 R3 R1 0 5D1 B R4 R3 H2 B R5 R3 B H H2及H查耳板尺寸表 5 三通夹具 整体加工式三通夹具 1 测量确定基本尺寸D 2 D1 D 16 20 mm 3 壁厚B 8mm 4 B1 6 10mm 5 连接螺栓M16 隔离式三通夹具 三通局部夹具定位 利用桥板顶压 七 阀门泄漏处理 阀门填料函泄漏处理 1 厚壁阀门填料函泄漏封堵 填料函厚度 10mm 可在填料函中部靠阀体侧钻 10 5mm底孔 钻孔深度8 9mm 用M12丝锥攻丝 安装注射阀 打开旋塞 用 3mm长 关闭注剂阀 接注剂枪注入密封剂 杆钻头把余下部分钻透 引出介质 2 薄壁填料函密封 阀门填料壁钻孔示意图 对于薄壁填料函封堵可借助G形卡兰实施带压密封作业 作业程序 在填料的部位打样冲窝 使能与G形卡兰螺栓吻合 G形卡兰螺栓安装注射阀 打开旋塞 通过注射阀用 mm长钻头 钻透填料函壁 引出介质关闭注射阀 接注射枪注入密封剂 填料函注入密封剂 左上 利用桥板顶压处理阀体泄漏 右下 夹具法处理阀体泄漏 阀体泄漏密封 自密封式高压阀盖泄漏处理 1 利用 12mm小孔扩孔用M14丝锥攻丝 2 攻丝后安装M14注射阀 3 通过注射阀用 mm长钻头 透过四 合环引出介质 4 关闭注射阀 接注剂枪 注入密封剂 其它密封技术 钢带捆扎法 钢带捆扎法 注胶 1适用范围 法兰连接间隙小于10mm 泄漏系统压力小于2MPa 法兰同径 同心 同心异径采取补偿措施 2施工操作程序 用G型卡兰加固拆卸螺母螺栓旁法兰 卸下螺栓螺母装好螺孔注入接头 法兰间隙嵌入石棉盘根或软金属丝 安装钢带拉紧后 紧固钢带卡顶丝锁定 接注剂枪注入密封剂 3 不同钢带厚度限定操作压力 法兰公称直径DN 法兰外径 mm 钢带厚度 mm 1 25 1 5 操作限定压力MPa 501653 153 75 1002202 342 81 2003401 511 82 3505051 021 22 4506150 841 01 钢带安装拉紧示意图 5 钢带捆扎法适应部位 法兰泄漏密封处理 2 直管捆扎泄漏密封 3 异径管捆扎止漏 胶粘剂 胶粘绳捆扎紧 4 弯头泄漏处理 5 三通泄漏捆扎处理 图一 弧形铁板 三通主管与支管焊口泄漏 铜丝捻缝围堵法 1 适用范围 1 法兰连接间隙小于5mm 2 泄漏系统压力小于2MPa 2 操作步序 1 泄漏法兰螺栓安装螺孔注入接头 形卡兰加固法兰 1 螺栓孔注剂接头2 注剂通道3 密封腔 B 摘下已松动的螺母 安装螺孔注入接头 图示 A 用G型卡兰夹紧将松动螺母的螺栓旁 图示 安装螺孔注入接头 C 装好拧紧螺母 再安装另一个螺孔注入接头 A 选用铜丝直径与法兰连接间隙相同 B 铜丝接口处搭接50 80mm C 嵌入铜丝后 法兰边缘用冲子每个40 50mm距离 冲捻 使铜丝牢固镶嵌在法兰的间隙 2 按需要数量装完注入接头后 将铜丝嵌入法兰间隙 3 按封堵操作技术要求通过螺孔注剂接头注入密封剂 桥架顶压堵漏 桥架顶压堵漏是利用磁铁引力 借助桥架顶压 封堵泄漏缺陷止漏 然后进行粘接修复 1 操作程序 1 清除设备泄漏点周围疏松物及氧化层 打磨呈 一定毛糙度 2 安装桥架组件 3 旋转顶杆封闭泄漏点 4 拧旋螺母 套管压紧胶垫 铁皮及胶粘 布垫 粘贴设备器壁 5 胶粘剂固化以后 拆除顶压组建 切除压 头尾 6 用浸过环氧树脂的玻璃布覆盖加固 封堵操作技术 一 封堵操作技术 一 操作程序 1 夹具各注剂孔装配注剂阀 旋塞处于开启位置 2 作业人员戴好防护用品 从上风方向靠近泄漏点 3 夹具安装 法兰夹具 直管夹具 异径局部三通夹具安装 4 关闭起始注入点注剂阀 连接注剂枪 填充密封剂 5 压泵 顶压 开阀注入密封剂 6 接入注剂枪 装填密封剂 拆卸注剂枪需先关注剂阀 1 对主泄漏部位要设置注剂阀 2 法兰夹具注剂孔应设在两条螺栓之间 二 液压系统阻力构成 1 系统阻力构成P表 P1 P2 P3 P3 密封腔压力 Mpa P表 泵出口表压 Mpa P1 沿程阻力 泵出口至枪出口阻力 Mpa P2 注剂阀阻力 Mpa 2 影响阻力的因素 1 环境温度 2 密封剂性能 3 注剂推进速度 4 密封腔内压力 三 封堵作业指导原则 1 严格控制压力 1 充填过程 推力克服摩擦阻力和泄漏介质释放压力形成的阻力 压力升到一定值停止压泵 表针回落 表明推力已能满足注剂的需要 2 新密封比压力建立 填满压实后注意补注压紧 通过挤压传递 致密性增加 积聚弹性能量 建立起可靠的密封比压 2 控制密封腔力的必要性 1 防止密封剂移动速度过快 影响固化时间与环境温度协调 使密封剂从间隙被挤出 2 避免夹具和原法兰螺栓超载变形 甚至发生断裂 造成封堵失败和引起更大泄漏事故 系统压力低于10Mpa 注剂压力不大于10MPa 系统压力大于10MPa 操作压力不得大于系统压力 10MPa 3 密封腔内压力限定 4 注剂操作 1 实施多点注入 限定注入推进距离 利于控制推进速度与密封剂 固化时间协调 避免夹具及法兰螺栓超载 2 注意起始注入点选择 远离主泄漏点开始注入 防止密封剂被 3 顺序注入 通过区域挤压 利于填满压实 避免形成死角 确保 吹散外喷和避免将密封剂注入到泄漏介质系统 结构均匀致密 过程原理 A 起始注入远离主泄漏点 远离主泄漏部位开始注入 介质喷射相对压力较小 利于建立稳定的密封结构 随着注剂移动距离增加 推进阻力逐渐增大 中间部位压实 自然推进层夹杂泄漏介质和反应产物 注剂填至相邻注剂孔停止注入 按顺序更换注剂孔 B 顺序注入 利于控制推进速度与密封剂固化时间的协调 通过区域挤压 使前序形成的自然推进层得到压实确保结构均匀致密 C 终点注入 顺序注入逐渐向主泄漏点靠近 控制推进速度 监视注入压力变化 注意密封剂用量 避免密封剂注入到介质系统 技术运用不当对密封质量的影响 D 直对主泄漏点开始注入