防止法兰密封在高温下失效的措施

原创 胡伟明  2020-06-18 20:56:00  阅读 160 次 评论 0 条
摘要:

密封失效法兰密封在高温下容易失效的原因是多方面的,针对这些原因有以下几项措施,供设计选用高温法兰时参考。隔热衬环在垫片与法兰内侧设置隔热衬环,用以改善法兰、螺栓与垫片的受热情况,降低其温度以及它们之间的温差,避免产生螺栓达到屈服和蠕变以及法兰产生变形,这种措施对防烧、防漏有显著的效果。活套法兰采用活套法兰,可以较好地抵抗热冲击和热循环载荷。因为活套法兰比一般的法兰厚得多,刚性大,可减少法兰受螺栓拉力而产生的偏转,而且法兰与管壁是非刚性连接,管壁热应力不会传到法兰,使其产生偏转,力臂短,螺栓受力小

密封失效

法兰密封在高温下容易失效的原因是多方面的,针对这些原因有以下几项措施,供设计选用高温法兰时参考。

隔热衬环

在垫片与法兰内侧设置隔热衬环,用以改善法兰、螺栓与垫片的受热情况,降低其温度以及它们之间的温差,避免产生螺栓达到屈服和蠕变以及法兰产生变形,这种措施对防烧、防漏有显著的效果。

活套法兰

采用活套法兰,可以较好地抵抗热冲击和热循环载荷。因为活套法兰比一般的法兰厚得多,刚性大,可减少法兰受螺栓拉力而产生的偏转,而且法兰与管壁是非刚性连接,管壁热应力不会传到法兰,使其产生偏转,力臂短,螺栓受力小,可减小螺栓的拉长,同时由于法兰厚,螺栓长,螺栓能吸收法兰较大的热膨胀,而不易引起螺栓应力超过屈服限,一般在管道上可用螺纹法兰,大直径设备上则需要其他形式的活套法兰,否则造价太高。


采用套筒

如下图,可以加长螺栓的长度。

套筒螺栓结构简图.png

螺栓和套筒的总长能起到补偿热应力的作用,它允许法兰有很大的轴向热膨胀位移,而螺栓应力达不到屈服限,因而起到保护密封垫片不致超负荷的作用。根据理论推导,当螺栓和套筒做成等截面,同材料,且温度相等,L1=L2时,螺栓在有套筒时,承受的附加热应力为无套筒时的1/3。随着套筒长度的增加,螺栓承受的附加热应力将大大降低。

螺栓加弹性垫圈

这种结构和套筒的作用类似,有吸收热膨胀的作用,但是,由于弹性垫圈的刚度较套筒小得多,不能承受过大的密封垫片预紧力,容易压平,故在高压下不适用,同时弹性垫圈的使用温度不能太高,以免回火而失去弹性。

控制温差

特别是在有纵向隔板的情况下,在高温侧要衬隔热衬里或装置水夹套,使其周向温度趋于接近。

垫片的材质选择应根据温度、压力的高低确定。

尽量减小筒体与法兰之间的温盖,以免加大垫片预紧力而引起垫片疲劳和螺栓松弛造成泄漏。

其它

高温高压设备管法兰泄漏事故较常见,除了注意上述法兰本身、螺栓及密封垫片的质量及结构之外,还需要注意一些法兰操作与安装方面的问题,如:

校核与这些管法兰相连接(或邻近法兰)的高温管线的端点推力矩数值。端点推力矩数值过大往往是造成法兰泄漏的主要原因,当管系经过改造后必须注意这类问题。

装置开停车期间应严格控制升温和降温速率不得大于规定值。

在开车时,要严格按先升温后升压的顺序;停车时,要严格按先降压后降温的规则进行操作。

螺栓预紧时,要均匀、对称,合理地分级预紧;要严格控制螺栓的预紧扭力矩。


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