浮头法兰厚度的计算

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1、对浮头法兰厚度设计计算的一些看法http://china.toocle.com2009年08月07日10:34中国换热器网生意社08月07日讯贺玲中国石化集团洛阳石油化工工程公司(河南省洛阳市471003)一、前言　　长输管线沿线各站使用的浮头式换热器经常发生刺漏，马5中转站安装投运的两台BES700型浮头式换热器投运不到8个月，浮头法兰、管箱法兰垫失效刺漏达4次之多，其中最严重的一次，泄漏的原油从蒸汽管路进入锅炉锅筒中，直接影响了长输管线的正常运行。更换垫子时发现：①拆卸1#换热器浮头盖法兰密封面上有一处撞击形成的凹坑，凹坑周边约有1/2凸起。2#换热器浮头盖法兰密封面上有

2、五处撞击形成的凹坑，多数凹坑周边约有1/2以上凸起;②目测浮头管板密封面在管束处高，周边低;③按图纸要求，换热器垫片使用的是JB/T4720—92橡胶石棉垫，符合图纸要求;④浮头管板边缘管束焊缝离密封面距离6～8mm。　　二、换热器法兰密封面垫子失效刺漏的原因分析　　2.1温度的影响　　马5中转站担负着每日1200m3原油液量的外输任务，为顺利地把原油输送到距其82km的黄珏联合站，要求出换热器原油的温度为60～70℃。　　(1)温度对材质性能的影响。马5中转站换热器浮头盖与浮头管板的密封是两块钩圈钩卡在管板背面，形成卡钩法兰，用螺栓连接，卡钩法兰是整体加工后切成两瓣。钩圈、

3、螺栓等材料在使用过程中，因长期处在100～120℃的高温的环境下，其机械性能降低，还会发生蠕变和应力松弛现象(同质的钩卡不同的部位其热胀量也不同)，使螺栓的拉紧力减小。导致法兰对垫子的压紧量减小而刺漏。　　(2)温度对垫片的影响。马5中转站换热器法兰使用的是耐油石棉橡胶板做的垫子，垫片长期在55～120℃的高温作用下会使其老化而失去弹性造成垫子漏失。　　(3)温度差的影响。换热器法兰、筒体、螺栓、管箱、垫片之间存在温度差，使各部分热胀冷缩不均，导致马5中转站换热器法兰垫子泄漏。　　(4)热疲劳的影响。换热器在工作过程中，受反复加热和冷却，使之产生较大的热应力，特别是螺栓反复受

4、此力作用，结构遭到破坏，螺母松动拧紧力减小，致换热器法兰垫子泄漏。　　2.2压力波动的影响　　(1)马5中转站定期用1000m3事故罐底水，大排量对82km的长输管线进行清蜡，或上游来水量增加，因此当管线内输大量水时，其粘滞阻力减小，外输干压减小，此时产生压力波动，压力波动量约为015～025MPa。　　(2)加大外输排量时干压升高，产生的压力波动量约为015～025MPa　　(3)因各种故障需频繁停、启时，产生的压力波动量在0～25MPa之间。换热器法兰、螺栓、垫子在上述交变的压力作用下容易产生变形，造成垫子失效。　2.3设计方面的原因　　(1)马5中转站换热器浮动管板的边

5、部换热管距密封面距离小。在更换垫子时，目测浮头管板边缘管束焊缝离密封面距离只有6～8mm，这样在焊接换热管过程中容易使换热器浮动管板产生变形变化，影响了原加工尺寸的稳定性，从而使法兰密封面发生变化，影响了浮头法兰密封程度，导致泄漏。(2)马5中转站换热器选用耐油石棉橡胶板做换热器法兰垫子，由于石棉橡胶垫性质比较软，在制造、焊接、组装施工过程容易变形破损，从而导致法兰垫片失效剌漏。　　2.4加工精度的影响　　换热器固定管板法兰密封面的管板与管束不垂直，使两法兰对口平行度有偏差。密封面之间若发生015mm的偏差(见图1)，上法兰螺栓时很难将垫片压紧，导致该点优先泄漏。　　　　2.

6、5人为方面的原因　　法兰密封面上的凹坑、凸起缺陷，影响法兰的密封程度。马5换热器在11月上旬更换垫子时发现1#、2#换热器浮头盖法兰密封面上的凹坑深度多数小于1mm，1#换热器浮头盖法兰密封面内圈边上约有3mm长，深度大于1mm的径向刮伤凹坑，边上1/2凸起。根据现场施工情况分析，这些凹坑、凸起缺陷的产生，可能都是在拆卸、组装时损伤。拆下浮头盖后其下部的钩圈在往里碰撞后脱落，砸到浮头盖法兰密封面而损坏法兰密封面。　　2.6腐蚀的影响　　螺栓的丝扣腐蚀影响螺栓的拧紧力致换热器法兰垫子泄漏，或密封面腐蚀致换热器法兰垫子泄漏。　　三、解决方法　　换热器是大型焊接的压力容器设备，长期

7、经受高温、高压的工作环境，其设计、制造、维修都需严格遵守各种规程，针对目前换热器法兰经常刺漏现象，本文提出以下几点解决方法。　　(1)现场发生换热器换热管漏失时，因换热器壳程内结垢、锈蚀难以将损坏的换热管抽出更新热管。建议将固定管板与换热器筒体法兰焊为一体，即在筒体上焊上盲法兰，盲法兰上开孔眼穿换热管，这样可以减少设计上造成的漏点数量。用此方法，在发生多根换热管泄漏，影响过流面积和换热面积时，割开法兰更换全部的管程。.　　浮头式换热器、冷凝器；浮头式折流杆换热器、冷凝器；T形翅片管重沸器和浮头式双弓形及