一 簡介
某公司重整裝置K201預(yù)加氫第一反應(yīng)器，在連續(xù)運行兩年半后，設(shè)備頂部進料法蘭出現(xiàn)泄漏，且泄漏量逐漸增大。K201預(yù)加氫第一反應(yīng)器操作壓力2.45MPa，工作壓力 2.23MPa，設(shè)計溫度385℃，工作溫度370℃，工作介質(zhì)是加氫油 (成分主要是C6～C9)，腐蝕裕度2mm/a；主要構(gòu)件材料見表1。
表1 K201預(yù)加氫第1反應(yīng)器材料表
二 進料法蘭泄漏情況
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法蘭泄漏情況
泄漏處為設(shè)備頂部進料法蘭。緊固螺栓規(guī)格M33x260mm，材料35CrMoA／35CrMo。
圖1是反應(yīng)器進料法蘭照片。由于橢圓形金屬環(huán)墊與環(huán)連接面的接觸不連續(xù)，在局部區(qū)域形成斷點，造成金屬環(huán)墊與環(huán)連接面之間的密封存在間隙，形成泄漏通道。
圖1 反應(yīng)器進料法蘭照片
2
泄漏原因分析
對法蘭密封來說，其泄漏狀況與被密封介質(zhì)的物性、工況條件，法蘭密封面的粗糙程度、壓緊力，法蘭本身質(zhì)量及墊片的基本條件、尺寸、加載卸載歷程等諸多因素有關(guān)。某廠的加氫裂化反應(yīng)器DC102出口管線法蘭外側(cè)異種鋼焊接接頭在高溫高壓臨氫條件下產(chǎn)生裂紋泄漏。
由于上次檢修后，重整裝置K201預(yù)加氫第一反應(yīng)器更換的金屬環(huán)形墊片運行了兩年半時間未出現(xiàn)泄漏，被密封的工藝介質(zhì)和法蘭均沒有發(fā)生變化，因此可以只考慮工況條件的影響。
01
經(jīng)統(tǒng)計，反應(yīng)器上次檢驗后到發(fā)生泄漏的時間段內(nèi)，開停車次數(shù)20次左右，并且壓力及溫度達到一定的操作條件下，墊片發(fā)生疲勞失效，泄漏現(xiàn)象發(fā)生。
02
長期的高溫，造成螺栓及墊片蠕變和應(yīng)力松弛，墊片密封比壓下降；螺栓被拉伸，法蘭變形，此時殘余密封比壓若小于最小工作密封比壓)就會發(fā)生泄漏。
03
泄漏一旦發(fā)生后，高壓物料從泄漏點溢出，泄漏處的密封面發(fā)生沖蝕，導(dǎo)致徑向凹坑出現(xiàn)。
三 防漏措施及法蘭修復(fù)和裝配
1
避免操作溫度異常波動
開停工時升降溫速率過快
盡量減少非計劃停車，避免反應(yīng)器溫度發(fā)生急劇變化，減緩反應(yīng)器的溫度變化梯度。
01
在停工停料過程中，新鮮進料和循環(huán)油管線中引入沖洗氫時要緩慢進行，防止高溫高壓法蘭在降溫速度過快時泄漏；當(dāng)法蘭由于冷卻發(fā)生泄漏時，應(yīng)及時用蒸汽吹掃油氣，防止著火。
02
設(shè)備升溫期間熱膨脹和熱應(yīng)力會使法蘭和墊片接點處有小的泄漏。當(dāng)發(fā)生這樣的泄漏時，應(yīng)在泄漏處放置蒸汽軟管，將油氣吹散，這樣可在連接點緊好以前，防止發(fā)生火災(zāi)；為使熱膨脹的危害減到最小，一般加熱升溫速度不應(yīng)超過25℃/h。
03
檢修后或第一次開工時，設(shè)備管線的螺栓更換或拆裝過，這些都是在常溫即冷態(tài)下緊固的，而設(shè)備正常生產(chǎn)時，在較高的溫度下進行。
圖2 高溫油氣法蘭密封泄漏在線連續(xù)監(jiān)測和預(yù)防
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法蘭密封面修復(fù)
由于法蘭上的環(huán)接觸面出現(xiàn)不均勻沖蝕，需要遵循《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》進行修復(fù)。 設(shè)備接管法蘭與設(shè)備本體相連，可以在裝置現(xiàn)場使用專用工具修復(fù)，圖2是修理現(xiàn)場照片。專用工具由支承盤、中軸和刀架3部分組成。
圖3 設(shè)備法蘭修理現(xiàn)場照片
3
選用高性能墊片和數(shù)字化技術(shù)
對于操作溫度在相對溫度范圍內(nèi)的重整加氫反應(yīng)器，選用（蘇州寶驊）高性能墊片是非常重要的。同時，結(jié)合高精度定力矩緊固技術(shù)、數(shù)字化現(xiàn)場法蘭裝配質(zhì)量保證過程控制技術(shù)和密封狀態(tài)采用（慧感（上海）物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司）在線監(jiān)測預(yù)防技術(shù)，可以進一步提高法蘭的密封性能和可靠性。
此外，選用耐高溫螺栓也是保證加氫反應(yīng)器進出口法蘭保溫后運行一個大修周期維持低泄漏或小微泄漏水平的關(guān)鍵措施之一。這樣可以有效地降低能源消耗和環(huán)境污染，提高生產(chǎn)效率和安全性。
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法蘭密封裝配
法蘭密封狀態(tài)的在線連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和泄漏趨勢可以幫助企業(yè)及時了解設(shè)備的運行狀況，預(yù)防潛在的安全隱患?；鄹校ㄉ虾＃┪锫?lián)網(wǎng)科技有限公司提供的這項服務(wù)，通過對法蘭密封數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和分析，可以為客戶提供科學(xué)、合理的熱緊時機建議，從而降低設(shè)備故障風(fēng)險，保障生產(chǎn)安全。
四 修復(fù)后運行效果
法蘭修復(fù)后，更換新的橢圓形金屬環(huán)墊，經(jīng)現(xiàn)場研磨和試壓、氣密試驗合格后投產(chǎn)使用，經(jīng)過一個大修周期的使用未發(fā)生泄漏。周期檢修時拆卸法蘭檢查法蘭密封面，狀態(tài)良好。
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