大直径换热器管箱垫片的设计经验
2020-09-28 14:22:28 点击:
本文主要整理自参考文献:张驰群. 乙烯装置大直径热交换器水压试验泄漏分析[J]. 石油化工设备, 2017, 46(3). 作者单位:中国寰球工程
一、问题背景
近年来,一些大直径换热器(DN≥1.8m的浮头式或U形管式换热器)在水压试验中发生泄漏,泄漏部位主要是管箱法兰(壳程筒体法兰)与管板间的密封连接处,缠绕垫(带内环)被挤出,但缠绕垫未散开。
二、泄漏原因及改进措施
2.1 密封面尺寸偏差过大
浮头式或U形管式换热器法兰和管板间的密封型式多为凹凸面配合。文献对泄漏的换热器检查发现,法兰凹面尺寸D3、管板凸台尺寸D4相差18mm远大于容器法兰标准中的3mm,两者间隙过大是导致垫片被挤出的主要原因。
2.2 改用带内、外环的非标缠绕垫
缠绕垫的内、外环都能够起到加强作用,防止缠绕垫出现屈曲或过分压缩。而凹凸面密封通常也只能选用带内加强环的标准缠绕垫。文献在不改变凹凸密封面尺寸(D3、D4)前提下,改用带内、外环的非标缠绕垫,成功避免了上述垫片被挤出的情况。当然,这个外环得相对小一些,具体尺寸可经计算或试验确定。
文献还提醒,对于需要进行焊后热处理的换热器,应严格落实“热处理后再精加工密封面”。
推荐阅读:《缠绕垫内外环的作用》
2.3 螺栓上紧力的控制
如果螺栓的上紧力(预紧或带压紧固)过大,垫片有可能因为被过度压缩而失去回弹能力出现泄漏,甚至被压溃而失效。因此,文献认为应控制垫片的最大压紧力不超过4y(y为垫片单位有效密封面积上的压紧力)。另外,若单位有效密封面积上的实际压紧力小于y,会使泄漏通道不能消除而达不到预密封要求。因此,垫片单位有效密封面积上的实际压紧力y’可参照y≤y’≤4y的原则进行控制。
一、问题背景
近年来,一些大直径换热器(DN≥1.8m的浮头式或U形管式换热器)在水压试验中发生泄漏,泄漏部位主要是管箱法兰(壳程筒体法兰)与管板间的密封连接处,缠绕垫(带内环)被挤出,但缠绕垫未散开。
二、泄漏原因及改进措施
2.1 密封面尺寸偏差过大
浮头式或U形管式换热器法兰和管板间的密封型式多为凹凸面配合。文献对泄漏的换热器检查发现,法兰凹面尺寸D3、管板凸台尺寸D4相差18mm远大于容器法兰标准中的3mm,两者间隙过大是导致垫片被挤出的主要原因。
2.2 改用带内、外环的非标缠绕垫
缠绕垫的内、外环都能够起到加强作用,防止缠绕垫出现屈曲或过分压缩。而凹凸面密封通常也只能选用带内加强环的标准缠绕垫。文献在不改变凹凸密封面尺寸(D3、D4)前提下,改用带内、外环的非标缠绕垫,成功避免了上述垫片被挤出的情况。当然,这个外环得相对小一些,具体尺寸可经计算或试验确定。
文献还提醒,对于需要进行焊后热处理的换热器,应严格落实“热处理后再精加工密封面”。
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2.3 螺栓上紧力的控制
如果螺栓的上紧力(预紧或带压紧固)过大,垫片有可能因为被过度压缩而失去回弹能力出现泄漏,甚至被压溃而失效。因此,文献认为应控制垫片的最大压紧力不超过4y(y为垫片单位有效密封面积上的压紧力)。另外,若单位有效密封面积上的实际压紧力小于y,会使泄漏通道不能消除而达不到预密封要求。因此,垫片单位有效密封面积上的实际压紧力y’可参照y≤y’≤4y的原则进行控制。
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