化工装置之法兰管理
石油化工装置由法兰接口引发的泄漏事故也在不断的增多，给装置运行造成很大的危害，本文通过分析引起法兰泄漏的原因，引入法兰管理的概念，提出具体的过程管控措施以及合理的螺栓 紧固载荷计算方法，提高法兰安装质量，降低法兰泄漏的发生率。
石油化工装置中，工艺管道就像人身体中的血管一样，错综复杂，而且介质大多是有毒有害的，保证管道施工质量就成了工程质量控制的重点。
提到管道施工质量可能最先想到的就是管道焊接质量，然而，在石油化工装置中压力管道的连接方式除了焊接连接，还大量采用了法兰连接方式，法兰螺栓数量庞大且工况复杂，近些年由法兰 接口引发的泄漏事故也在不断的增多，所有的泄漏事故中约有 18%的泄漏事故都是由于法兰接口泄漏引起的，因此，控制法兰安装质量，加强法兰管理就尤为重要。
1 引起法兰泄漏的主要原因
引起法兰泄漏的原因有很多，而在施工阶段 引起法兰泄漏的主要原因有以下几个方面：
1）法兰、垫片等密封面的破坏；
2） 垫片或者螺栓等材料用错，不能满足管道运行的操作条件；
3） 法兰偏斜引起泄漏；
4） 紧固不规范造成垫片损坏；
5） 由于紧固载荷不够，不能使垫片达到密封性能；6）由于紧固载荷过大，造成垫片溃烂。
2 防止法兰泄漏的控制措施
综上所述，由产生法兰泄漏的原因可知，要确保法兰不泄漏，就要通过严格的法兰过程管控程 序保证法兰、垫片的安装质量以及选择合适的紧 固载荷使垫片能够达到良好的密封性能。下面将 从法兰过程管理及紧固载荷计算两大方面介绍控 制措施。
2.1 法兰过程管理
2.1.1 人员培训及管理
所有参与法兰管理的人员必须经过培训后持 证上岗作业，严禁无证操作，培训分为理论培训和实操培训。理论培训由专业工程师负责向操作人员授课，讲授法兰管理的理论知识。实操培训主要 是要在现场对专职操作人员进行系统的实际操作培训，包括整体的质量控制流程，设备使用技巧。
2.1.2 材料管理
材料管理包括法兰、紧固件及垫片的管理， 所有材料要做好到货验收工作，确保材料本质合 格。材料的验收要求如下：
1）所有材料要有质量证明文件，文件内容符 合设计及规范要求。
2）法兰到货后，应逐件检查法兰密封面，密封面应完整，不得有锈蚀和径向划痕等缺陷。
采用润滑都相关，扭矩系数的变化对力矩 值的影响很大，因此，为了减少误差应保证预紧力的计算准确。
2.2.1 按垫片性能计算预紧力
1）操作状态下按照垫片最小压紧力，计算单 个螺栓紧固需要的最小载荷 Fo , 公式为：Fo=(F+ Fp)/n，式中：F为操作状态下内压引起的总轴向 力，Fp 为操作状态下最小垫片压紧力，n为螺栓 数量，F及 Fp 的计算方法参照 GB150.3。
2）预紧状态下按照垫片最小压紧力，计算单个螺栓紧固需要的最小螺栓载荷 Fg1，公式为：Fg1=Fa/n，式中：Fa 为预紧状态下最小垫片压紧 力，计算方法参照 GB150.3。
3）按照垫片的最大允许应力，计算单个螺栓紧固需要最大螺栓载荷 Fg2，公式为：Fg2=(Sg×Ag)/n，式中：Sg 为垫片最大允许应力，Ag 为垫片密封面积。
2.2.2 按螺栓允许应力计算预紧力
按照螺栓允许应力，分别计算单个螺栓紧固需要的最小螺栓载荷 Fb1 和最大螺栓载荷 Fb2；公式为：Fb1 =0.25 ×Rel ×Ab，Fb2 =0.7 ×Rel ×Ab；式中：Rel为螺栓屈服强度，Ab为螺栓应力截面积。
2.2.3 综合比较
分别确定单个螺栓紧固需要的最小载荷 Fmin 和最大载荷 Fmax：
Fmin=max(Fo,Fg1,Fb1)
Fmax=min(Fb2,Fg2)
2.2.4 计算螺栓紧固力矩区间值 Tmin，Tmax
Tmin=k×Fmin×d
Tmax=k×Fmax×d
2.3 质量过程控制要点
2.3.1 安装前检查
重点检查管内洁，法兰面、垫片是否有损伤，并对螺栓与垫片材质、规格进行检查是否与设计 图纸一致。对于锈蚀的法兰密封面，可采用手动钢 丝刷或其他手动工具除锈，且用清洗剂去除污渍， 检查其密封面的状况，严重损伤的法兰密封面不 予使用。对于检维修装置，法兰拆卸后检查法兰密 封面情况，如有损坏要进行更换。
2.3.2 法兰螺栓紧固后质量检查
法兰螺栓紧固完成后，项目质检人员按照报 检记录对螺栓力矩、法兰平行度进行抽查，合格后 签字确认。
2.3.3 试压校验
管道试压是检验法兰密封性能的一个重要手段，在试压过程中要着重检查每对法兰的密封性能，确保法兰无泄漏；试压过程的法兰密封性能检 验要做到以下几点：
1）若发现法兰有泄漏，严禁带压紧固，检查好泄漏点，做好标记，泄压后进行处理；
2）泄压后，复核法兰平行度和螺栓的紧固力 矩，如若平行度不符，松开张口端对面的螺栓，重新进行调整法兰平行度，并按照螺栓紧固步骤重新进行紧固；如若只是螺栓力矩不满足要求，可以直接按照目标力矩进行紧固；
3）法兰调整后，再重新进行试压检验，再次试验以不泄漏为合格，并重新对法兰螺栓进行标记；若还有泄漏，必须泄压后打开法兰，检查法兰密封 面及垫片，更换新的垫片，法兰密封面若是损坏， 进行更换或者在线修复，缺陷消除后，再次试压检 验，直到校验合格后，对法兰螺栓进行标记。
3 结束语
根据上述理论和数据分析可看出管道法兰管理是一个系统性工程，将涉及法兰密封效果的相关因素综合考虑，包括法兰组对、密封面状况、密封垫片质量、螺栓正确使用与扭矩值控制、工艺操作条件变化等。只有通过严格过程管控，加强材料管理并且严格控制紧固载荷，才能有效的避免法 兰可能出现的泄漏风险。
转自压力容器人。
