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换热器浮头密封失效原因分析及处理点击：1892 日期：[ 2014-04-26 21:58:15 ] |
| 换热器浮头密封失效原因分析及处理 赵学伟 王永芹 （蓝星石油大庆分公司，黑龙江大庆163713） 摘要：通过对换热器浮头密封结构件、垫圈和安装过程的分析，找到了影响浮头密封效果的各种因素，并提出了解决办法。 关键词：换热器浮头；密封；钩圈；垫片；防治措施 1 概述 石油化工装置中使用的换热器，钩圈式浮 头换热器占有相当大的比例。由于浮头式换热器 中的浮头密封在设计时受到多方面的限制，是密 封效果最差的地方，经常发现浮头密封失效或轻 微泄漏，而这种失效处理起来又相当麻烦，因此 严重影响了设备的正常运行。有时会对循环水产 生一定污染。 2 密封失效原因分析 浮头密封的结构设计是很复杂的，其中包 括浮动管板、浮头法兰、钩圈、浮头垫片和螺栓几个部分，如图1所示。除了结构上的因素外，还有许多影响浮头密封效果的因素。 2.1密封面 密封面是影响浮头密封失效的最主要因素之一，它包括浮动管板密封面和浮头法兰密封面。对密封面质量的影响因素是多方面的，主要表现在以下几个方面: 2.1.1密封面表面光洁度达不到要求，存在较大的凹坑、径向刻痕、环向沟槽、凸起或边缘缺损。 这些缺陷有的是在长期运行中形成的，有 的是在拆装过程中形成的； 2.1.2浮动管板外表面在换热管端头焊接完 毕后会产生焊接变形，这种变形对较薄管板影响比较明显(但对于较窄的浮头密封面来说影响并不大)，而且处理起来比较麻烦，需要有专用的研磨工具，对于直径较大的管板，处理起来更不现实； 2.1.3受到布管限定圆和壳体直径的影响，浮头密封面宽度在设计的时候受到严格限制，一般比较窄，这对于降低螺栓预紧力来说是有利的，但是一旦密封面上有缺陷很容易发生泄漏。 因此，GB151-1999{管壳式换热器》对浮头垫片 的最小宽度也进行了限制，换热器公称直径小于等于700mm时，垫片宽度不低于lOmm；换热器公称直径大于700mm时，垫片宽度不低于 13ram； 2.1.4换热器制造过程中浮动管板和浮头法兰密封面尺寸偏差超标，往往会减小密封面有效宽度。 2.2 浮头垫片 浮头垫片是影响密封的关键因素，目前在 用换热器中使用的垫片多为缠绕垫片，其次是复 合垫片(常用的有齿形、波形和平板形)。浮头垫片 对密封效果的影响主要表现在以下几个方面: 2.2.1订货时提供的垫片尺寸不够准确，加 工时尺寸偏差超标，最终导致垫片的实际尺寸与 密封面的尺寸不符； 2.2.2垫片的表面质量，如缠绕垫片或复合 垫片表面的填料脱落，或有径向刻痕，或者异常 变形，也会直接影响到密封效果； 2.2.3垫片没有进行包装或包装不全，在搬 运、贮存过程中没有防护措施容易受到损伤，长 时间的存放也会影响其使用效果。 2.3钩圈 钩圈的主要作用在于形成螺栓预紧力，这 就要求钩圈必须有良好的刚性，能够承担螺栓的 作用力。钩圈一般有两种形式:A型和B型。A型 钩圈口值较大，6值较小，一般取10mm；B型钩 圈n值较小，一般取30mm，6值较大。这样对于 同厚度的钩圈来说，B型的c值(见图1)要比A 型的c值小得多。由于各自的结构特点，在使用 过程中就会出现不同的缺陷。 2.3.1 A型钩圈在使用中常遇到的问题是 外翻。由于钩圈一般被分为上下两部分，中间不 作任何连接。在设计时该种钩圈的厚度占据了浮 动管板和壳体外头盖侧法兰之间的大部分间距， 还要在此留出放扳手的空间，因此厚度余量不 足，加上长周期使用中温度和压力的波动，钩圈 就会逐渐变形，进而发生外翻，紧固螺栓也会随 之发生严重弯曲变形而失去应有的预紧力，直接 影响到试压过程中出现的泄漏点无法处理，或者试压时没问题而使用过程中发生泄漏； 2.3.2 B型钩圈在使用中常出现的问题是，钩圈与浮头法兰直接顶在一起。由于间距c非常小，如果在钩圈的挂钩处发生变形，c值就会变得越来越小，最后完全顶在一起。在检修过程中有时发现问题后，为了扩大钩圈与浮动法兰的间 隙，就把钩圈外侧车削掉一些，但是车削后刚性就会降低，形成了恶性循环。另外c值的减小也不利于管程压力试验时浮头密封泄漏点的发现。 2.4 安装过程 在每次拆装浮头的过程中也有一些影响密 封效果的因素，常见的问题如下: 2.4.1在抽装管束和拆装浮头法兰的过程中 没有保护好密封面，使密封面边缘磕碰受损或在 密封面上形成划痕； 2.4.2安装前浮动管板和浮头法兰密封面没 有进行彻底清理或清理的不够干净，或存有异物，尤其是坚硬物体； 2.4.3安装时垫片的变形没有矫正，浮头法 兰与浮动管板密封面不对正，垫片不在有效密封 限定区域内，或垫片包装物没有去掉； 2.4.4垫片加装时没有保护措施，或不按操作规程操作。垫片放在浮头法兰的凹槽内，应用黄油粘好，使其不致于脱离凹槽。由于浮头法兰 和浮头拱盖上的吊耳不在重心，浮头法兰在安装 时，法兰面与浮动管板面不平行，很容易碰伤垫 片，如果没有保护措施就会使垫片受到损伤； 2.4.5多管程浮头式换热器的浮头拱盖内设 有分程隔板，当隔板发生变形后如果不及时矫 正，隔板密封边缘就进不到浮动管板上的密封槽 内，从而使密封失效； 2.4.6浮头法兰安装后在紧固螺栓的过程中 没有按照规范进行操作，紧固的顺序不对或预紧 力的大小不均匀，甚至漏紧。 2.5操作条件的影响 2.5.1装置运行周期长或改变操作条件都会 对浮头密封产生不良影响； 2.5.2运行期间操作温度、压力波动大或比 较频繁，垫片就会发生"疲劳"而导致密封失 效； 2.5.3对于操作温度比较高的换热器，在确 定检修压力试验值(管程)的时候，没有考虑温度 系数，投用后螺栓、垫片在高温下可能发生蠕变 和应力松弛，密封比压下降，造成泄漏。 3 防治对策 根据上述分析，浮头密封失效问题可采取 以下措施进行处理。 3.1换热器的制造已经实现标准化，所用垫 片都依据标准，订货时尽量按照标准规定的规格 型号提出，而不是提供具体的尺寸； 3.2在安装垫片前对垫片进行检查，表面质 量不合格、型号不对或尺寸偏差较大的禁止使 用； 3.3在安装浮头法兰前对浮动管板和浮头 法兰的密封面进行彻底清理，清理干净后对密封 面进行外观检查，发现有凹坑、沟槽或边缘缺损 严重时应对其进行处理。通常的方法是补焊修 磨，修磨后要保证修磨的表面平整光洁，不允许 存在凸起或新的凹面，必要时可涂抹工业胶粘 剂。在检查密封面的同时，也要检查浮头法兰的 分程隔板有无异常变形，如有也要进行矫正，合 格后安装； 3.4加装垫片时应有保护措施，防止局部挤 压、磕碰垫片；同时让垫片在密封面上均匀分布， 不要外露出密封面，而且两个密封面尽量同轴， 增加有效密封面积。 4 结论 在浮头式换热器的使用中，浮头密封发生泄漏现象是比较常见的，而且有很大的隐蔽性。要想从根本上解决这一问题有很大难度，但是作好上述工作确实可以大大降低浮头密封泄漏的可能性。如果操作条件允许，把热胀补偿方式由 浮头式改为U形管式，不但可以彻底解决浮头密封泄漏问题，还可大大降低设备的制造和检修费用。 |
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