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浅析螺栓塑性变形使密封失效的原因

时间:2020-02-16 85字号:
 

变换系统的泄漏分为内泄漏和外泄漏。内泄漏一般为腐蚀穿孔和裂纹所致,而外泄漏除了因腐蚀穿孔和裂纹外,最主要的原因是螺栓松弛。螺栓紧固一般在常温或温度较低且系统没有压力时采用,而螺栓、法兰、密封垫片的热膨胀系数不可能一样。系统运行时不仅温度较高且有一定的压力,在温度和压力的双重作用下,当螺栓因温度和压力引起伸长后的剩余预紧力低于系统压力时势必造成法兰泄漏。实践证明,螺栓在热应力和系统压力的双重作用下常会产生塑性变形。在变换系统常会看到这样的现象,在运行过程中没有泄漏的法兰,当停车后再开车时便出现了泄漏。这是由于法兰、垫片随温度降低而收缩,而螺栓因产生了部分塑性变形而变长了,致使密封失效。

  (1)系统稳定是保证设备安全长周期运行的首要条件。超温、超压和系统波动将加剧应力腐蚀和裂纹扩展,它是系统发生安全事故的主要原因。因此,操作人员要精心操作,严格执行工艺指标,防止超温、超压、带液事故的发生。如:对于变换炉最忌氧含量偏高,半水煤气中氧含量超标,将使炉温快速提高而难以控制;而要防止热水饱和塔及其有关管线的腐蚀,就必须要控制好热水的pH值,确保其pH值在88.5之间,同时对于氨水的加入和污水的排放都应连续不断地进行。

  (2)根据系统不同部位的情况选用不同的材料以提高系统的耐腐蚀性。对不存在露点腐蚀的部位可根据其温度高低选用15CrMo、16MnR等碳钢材料。而对存在露点腐蚀的部位可根据其温度高低选用0Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9不锈钢。尤其是一些容易积液的死角部位和薄弱环节部位最好使用0Cr18Ni9Ti不锈钢。如:设备上DN200以下接管及各种导淋管。

  (3)选用好的结构设计和正确的制造工艺可有效降低或消除应力腐蚀。对于换热器,为防止热应力引起的列管断裂、管板变形及裂纹等,可采用弹性薄管板、浮头式、波纹管或0U0形管等结构的换热器。要防止奥氏体不锈钢的晶间腐蚀一定要把好制造工艺关。设备制造、安装配管必须严格执行国家、部门的标准和规范。设备、管线表面不得有弧坑、焊熘、擦伤等缺陷,焊缝凌角、夹渣、咬边等缺陷应严格控制在标准范围内。尤其对现场配制的管线应别注意,要加强现场环境控制、制造过程控制和事后检测、处理。奥氏体不锈钢设备、管线制造后应进行固溶处理。对于0Cr18Ni9Ti等不锈钢,在进行固溶处理后还应进行稳定化处理。

  (4)法兰的泄漏主要是螺栓在高温情况下的松弛和塑性变形所致。实践证明,在高温部位选用小螺栓密布这种结构容易造成泄漏,而选择较大规格的螺栓密封效果较理想。要减少泄漏事故,密封垫片的选择也很重要,对于高温部位和蒸汽系统的法兰最好不要用石棉胶板垫片,金属包裹垫效果也不好,相对来说,不锈钢膨胀石墨缠绕垫片和不锈钢八角垫效果较好。使用不锈钢膨胀石墨缠绕垫片时,对于凹凸面法兰选用带内环的不锈钢膨胀石墨缠绕垫片比基本型不锈钢膨胀石墨缠绕垫片好,而对于突面法兰应选用带内外环或带外环的不锈钢膨胀石墨缠绕垫片,不带内外环的基本型不锈钢膨胀石墨缠绕垫片适用于榫槽面法兰。另外,为了有效避免开车时法兰泄漏,对于高温部位的法兰,每次停车后在开车前应对其螺栓进行一次紧固,尤其是长时间停车后开车前一定要紧固一次,而且紧固时一定要注意对称均匀紧固。

  (5)在运行过程中,法兰由于螺栓松弛、密封面腐蚀及垫片刺造成泄漏一般难以避免。