再沸器泄漏原因分析及解决方法

第 3 9卷第 6期 2 0 1 0年 1 1月 石油化工设备 PE TRO CHEMI CAL EQUI PMENT Vo1 39 NO 6 NOV 2 O1 O 文 章编 号 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 1 0 0 6 0 0 8 5 0 3 再 沸器 泄漏原 因分析及解 决方法 林猛 牛迎战 1 中国石油抚顺 石化公司 储运厂 辽 宁 抚顺1 1 3 0 0 1 2 辽宁石油化工大学 辽 宁 抚顺1 1 3 0 0 1 3 中石油东北炼化工程有 限公 司 抚顺工程建设分公 司三公司 储运项 目经 理部 辽宁 抚顺 1 1 3 0 0 1 摘 要 针对 每 次设备检 修 后 向塔底 再 沸 器引入 热导 热 油 时都 会 发 生 浮 头泄 漏 的 问题 对再 沸 器 的 螺拴一 法 兰连接 系统进 行 了分 析 并提 出在 换热 器上 使 用弹性 垫 圈的方 法 解 决 了泄 漏问题 关键 词 再沸器 泄漏 弹性垫圈 分析 解决方法 中图分 类号 T Q 0 5 1 5 文献标 志 码 B An a l y s i s a n d Re s o l v e nt f o r t h e Ex c ha ng e r Le a k Pr o b l e m LI N M e ng NI U Yi ng z h a n 1 Pt r o Ch i na Fus hu n Pt r o c h e mi c a l Co m p a ny St or a ge Tr a ns po r a t i on Pl a nt Fu s hun 11 3 0 01 Chi na 2 Li a on i n g S hi hu a Uni v e r s i t y Fu s hu n 11 3 0 01 Chi n a 3 CNPC Ea s t No r t h Ol e f i n Di v i s i o n En gi ne e r i n g Co Lt d The Br a n c h o f Fus hun En gi n e e r i n g Co ns t r u c t i o n Thi r d Di v i s i on The M a n a g e r De p a r t m e nt of St o r a ge a n d Tr a ns po r t Fus hun 1 1 3 0 0 1 Chi n a Ab s t r a c t Th r o u g h a n a l y z i n g t h e b o l t f l a n g e d c o n n e c t i o n s o f e x c h a n g e r t h e e x c h a n g e r l e a k pr o bl e m wa s s o l v a t e d t hr ou gh i n s t a l l i ng e l a s t i c was he r s Ke y wo r d s e x c h a n g e r l e a k e l a s t i c wa s h e r a n a l y s i s r e s o l v e n t 抚顺 石 化公 司某 装 置塔 底 再 沸 器 为 U 形 管 式 换 热器 公称 直径 1 2 m 管程 介质 为 导 热油 温 度 3 2 0 压 力 2 0 MP a 壳程 介 质为 煤 油馏 分 常 温 压 力 1 1 MP a 浮头 上使 用 的垫 片为齿 形垫 由于 生 产 需要 此再 沸 器 每 隔 3个 月 左 右 就 要 进 行 一 次 检修 每次检修后 向该 换热器 引入热导热油时都会 发 生 浮头 泄漏 笔 者 对 泄 漏 原 因进 行 了分 析 并 提 出了具体解决方法 参 考 文 献 1 R C C M De s i g n a n d C o n s t r u c t i o n R u l e s f o r Me c h a n i c a l Co mpo ne n t s of PW R Nuc l e a r I s l a n ds a f c e n 2 00 0 E d i t i o n s 2 A S ME B o i l e r a n d P r e s s u r e Ve s s e l C o d e S e c t i o n I I I Di vi s i on 1 Sub s e c t i on NE Cl a s s MC Co mpo ne nt s 2 0 0 4 E d i t i o n S 3 A S ME B o i l e r a n d P r e s s u r e Ve s s e l C o d e S e c t i o n I I I Sub s e c t i o n NCA Ge ne r a1 Re qui r e me nt s f o r Di vi s i on 1 a n d D i v i s i o n 2 2 0 0 4 E d i t i o n S 4 B S E N 1 0 0 2 8 2 承压设备用 扁钢产品 具有高 温性 能的非合金钢和合金钢产 品 s r 5 AS ME B o i l e r a n d Pr e s s u r e Ve s s e l C o d e S e c t i o n I X We l d i n g a n d B r a z i n g Qu a l i f i c a t i o n s 2 0 0 4 E d i t i o n S 6 A S TM E 2 O 8 9 1 用落锤试验测定 铁素体 钢无延性转 变温度的标准试验方法 s 7 AS ME B o i l e r a n d P r e s s u r e Ve s s e l C o d e S e c t i o n I I I Di v i s i o n 1 A p p e n d i c e s 2 0 0 4 E d i t i o n S 张 编 收稿 日期 2 0 1 0 0 6 0 5 作者简介 林猛 1 9 7 4 一 男 内蒙古赤 峰人 工程师 在读工程硕士 从事设备管理工作 8 6 石油化工设备 2 0 1 0年第 3 9卷 1垫片密 封机 理 螺 栓一 法 兰一 垫 片 连 接 是 一 种 可 拆 连 接 常 用 于 容 器 管 道 阀门 的连 接 中 螺 栓法 兰 连 接 由法 兰 螺 栓 螺母 和垫 片组成 见 图 1 法 兰 与其 它 部件 相 连 同时通 过 紧 固螺 栓 压 紧 垫 片 达 到 密 封 的 目的 介 质从 有 限空 间 内部 流动 到外 部 或 者 从 外部 进 入 有 限 空间 内部 介 质 流 过 内外 空 间 的密 封 面 即发 生 泄漏 造成 泄漏 的根 本原 因是 密封 面 的泄 漏 阻力小 于 内外空 间压力 差形 成 的泄漏 推动 力 对 密封 面施 加 压 紧载荷 以产 生压 紧应 力 可提 高密封 面 的泄漏 阻力 当应力 增 到足够 大就 可实 现密 封 图 1 螺栓法兰连接 图 2 换 热器 泄漏原 因分析 2 1 初始密封状态 在换热器浮头螺栓紧固之后 垫片上存在一定 的压 紧 力 F 垫 片 在 此压 紧力 作 用下 密 封 面具 有 一 定 的泄 漏 阻力 同 时浮 头 垫 片 也发 生 了一 定 量 的弹 性变形 初始 密封状 态 下法 兰一 螺 栓一 垫 片 系统 受 力情 况 见 图 2 一 l 垫 T a 法兰 b 螺栓 c 垫 片 图 2 初始密封状 态螺 栓一 法兰一 垫片受 力情况 初 始 密封 状 态 下 的螺 栓 预 紧力 垫 片 回弹力 和 上 下法 兰受 力全 部相 等 即 F螺栓l F上法兰1 一 F下法兰1 一 F垫片1 其 中 F螺 栓 1 一K螺 栓 X螺 栓 1 F垫片l K 垫片X垫片2 式 中 K螺 栓为螺 栓 的 弹性 系数 K垫 片为 垫 片 的弹 性 系数 N m X螺 栓 为初始密封状态下螺栓 的伸长量 X垫 片 为初 始 密封状 态下 垫片 的压缩 量 mm 2 2充满介质状态 在装置开工过程 中 首先将换热器的管程及壳 程充满常温带压介质 由于受介质压力作用 螺栓产 生微量 的伸 长 AX 垫 片 的压 缩 量 发 生 了微 量 的 恢 复 A X 此 时 螺 栓一 法 兰一 垫 片 系统 受 力 情 况 见 图 3 F m 2 2 法 2 T 法 a 法兰 b 螺栓 C 垫片 图 3 充满介质状态螺栓一 法 兰一 垫 片受力情况 在充 满介 质状 态下 有 F螺 栓 2 一F上 法 兰 2 一 F下 法 兰 2 一 F垫 片 2 F介 质 1 其中 F 螺 栓 2 一K螺 栓 X螺 栓 2 F垫片2 一 K 垫片X垫片2 X螺栓2 X螺栓1 十 AX1 X垫片2 一X 垫片l AX 1 式中 x螺 栓 为充满常温带压介质状态下螺栓的伸长 量 X垫 片 为充 满 常 温 带 压 介 质 状 态 下 垫 片 的压 缩 量 mm 从上述分析可 以看出 充满介质状态下作用在 垫片 上 的压 紧 力 F 垫 片 比 F垫 片 相 应 减 小 密封 面 的 泄漏 阻力 减小 如果 此 时 的泄 漏 阻力 小 于 保 持密 封 的极 限值 就会 发 生 泄 漏 由于 螺栓 的 弹性 系数 相 对 于介质 压力 来说 很 大 由介 质 压力 导 致 的螺栓 长 度 同时也是垫片压缩 变化量 A X 非常小 垫片上 的压 紧应 力变 化也 非 常 小 因此 在 这个 阶段 通 常不 会发 生 泄漏 2 3 导热油升温状态 在 换 热器 内导 热油 逐 渐 升 温过 程 中 垫 片 的 回 弹性能会随温度的增加而逐渐下降 即垫片的弹性 系数 K垫 片减小 相应 的 回弹力 F 垫 片也 减少 同时 F 螺 栓减小 相应 的螺栓 伸 长量 减 小 因此在 螺 栓一 法 上 1 上 上 第 6期 林猛 等 再沸器泄漏原 因分析及解 决方 法 8 7 兰一 垫 片 系统受 力平 衡 系统 中 最 终 达 到新 的受力 平 衡 见 图 4 1 兰 3 H 3 F F N2 3 a 法 兰 b 螺栓 12 垫 片 图 4 导热油 升温状态 螺栓一 法兰一 垫片受力情况 在 导热 油升 温状 态下 有 F螺栓3 二 F上法兰3 一 F下法兰3 一 F垫片3 F介质 2 F螺栓3 一 K 螺栓 X 螺栓2 一 AX2 3 F垫片3 一 K垫片 3 X垫片2 AX2 4 式 中 K垫 片 为 垫 片 受 热 后 的 弹 性 系 数 N m A Xz 为 系统 重新 平衡 后 螺栓 伸 长量 的减 小 量 也 是 垫 片 压 缩量 的增 大量 mm 由式 1 式 4 可得 K垫片 3 X垫片2 X2 一 K螺栓 X螺栓2 一 AX2 一 F介质 F螺栓2一 K 螺栓AX2 一 F介质一 F垫片2 一 K螺栓AX2 K垫片3 K 螺栓 AX2 一 F垫片2 一 K 垫片3 X垫片2 AX2 一 F垫 片 2 一K垫 片 3 X垫 片 2 K垫片 3 K螺 栓 K垫 片 2 X垫 片 2 一 K垫 片 3 X垫 片 2 K垫 片 3 K螺 栓 一 AK垫 片X垫 片 2 K垫片3 K螺栓 式 中 A K垫 片为垫 片 的弹性 系数 减小 量 N m 系统 最终平 衡 之后 密 封 面压 紧力 的减 小 量 F 表 示 为 AF K螺 栓AX2 一AK垫 片X垫 片 2 1 K垫 片 3 K螺 栓 5 从 式 5 可 以看 出 当换热 器 中的介 质 温度升 高 时 K螺 栓 越 大 密 封 面 压 紧 应 力 的 减 小 量 F 就 越 大 密封 面就 越易 出现 泄漏 3 解决方法 弹性垫 圈是 一种新型 的弹性补偿元 件 一 般可 以 根据密封垫 片的形状 材料 预紧 比压 密封介 质压 力 密封介质温度 密封法兰尺寸以及螺栓材质等参 数设计 出弹性垫 圈 的具 体尺 寸 将 其 直 接安 装 在 螺 母下方 就会使螺栓的弹性系数极大降低 当介质温 度升高时 密封 面 压 紧应力 受 到 的影 响 会 大为 减 小 从而减少泄漏 为此 在 再 沸 器 上按 图 5所 示 安 装 使用 了弹性 垫圈 装置开工过程中再沸器未发生泄漏现象 效果 良好 受 力前的 换热器本体弹性垫圈 受力j矗的 弹性拯圈 换热器浮头 4 结 语 图 5弹性垫圈安装示 图 通 过采 用 安 装 弹性 垫 圈 的方 法 彻 底解 决 了该 塔底 再沸 器 的泄漏 问题 此方 法 陆续在该 厂 的其 它 换 热 器上得 到 了应 用 均取得 了非常 好 的效果 具有 推广应用价值 参考文献 1 蔡仁 良 顾伯 勤 宋鹏 云 过程 装备 密封 技术 M 北 京 化 学 工 业 出 版 社 2 0 0 2 2 郑守利 氧化炉泄漏 原 因分 析及 对策 J 石 油化工设 备 2 0 1 0 3 9 2 1 0 3 1 0 4 3 胡国桢 石流 阎家宾 化工密封技术 M 北京 化 学 工 业