防止法蘭密封在高溫下失效的措施

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密封失效

法蘭密封在高溫下容易失效的原因是多方面的,針對這些原因有以下幾項措施,供設計選用高溫法蘭時參考。

隔熱襯環

在墊片與法蘭內側設置隔熱襯環,用以改善法蘭、螺栓與墊片的受熱情況,降低其溫度以及它們之間的溫差,避免產生螺栓達到屈服和蠕變以及法蘭產生變形,這種措施對防燒、防漏有顯著的效果。

活套法蘭

采用活套法蘭,可以較好地抵抗熱沖擊和熱循環載荷。因為活套法蘭比一般的法蘭厚得多,剛性大,可減少法蘭受螺栓拉力而產生的偏轉,而且法蘭與管壁是非剛性連接,管壁熱應力不會傳到法蘭,使其產生偏轉,力臂短,螺栓受力小,可減小螺栓的拉長,同時由于法蘭厚,螺栓長,螺栓能吸收法蘭較大的熱膨脹,而不易引起螺栓應力超過屈服限,一般在管道上可用螺紋法蘭,大直徑設備上則需要其他形式的活套法蘭,否則造價太高。

采用套筒

如下圖,可以加長螺栓的長度。

防止法蘭密封在高溫下失效的措施

螺栓和套筒的總長能起到補償熱應力的作用,它允許法蘭有很大的軸向熱膨脹位移,而螺栓應力達不到屈服限,因而起到保護密封墊片不致超負荷的作用。根據理論推導,當螺栓和套筒做成等截面,同材料,且溫度相等,L1=L2時,螺栓在有套筒時,承受的附加熱應力為無套筒時的1/3。隨著套筒長度的增加,螺栓承受的附加熱應力將大大降低。

螺栓加彈性墊圈

這種結構和套筒的作用類似,有吸收熱膨脹的作用,但是,由于彈性墊圈的剛度較套筒小得多,不能承受過大的密封墊片預緊力,容易壓平,故在高壓下不適用,同時彈性墊圈的使用溫度不能太高,以免回火而失去彈性。

控制溫差

特別是在有縱向隔板的情況下,在高溫側要襯隔熱襯里或裝置水夾套,使其周向溫度趨于接近。

墊片的材質選擇應根據溫度、壓力的高低確定。

盡量減小筒體與法蘭之間的溫蓋,以免加大墊片預緊力而引起墊片疲勞和螺栓松弛造成泄漏。

其它

高溫高壓設備管法蘭泄漏事故較常見,除了注意上述法蘭本身、螺栓及密封墊片的質量及結構之外,還需要注意一些法蘭操作與安裝方面的問題,如:

校核與這些管法蘭相連接(或鄰近法蘭)的高溫管線的端點推力矩數值。端點推力矩數值過大往往是造成法蘭泄漏的主要原因,當管系經過改造后必須注意這類問題。

裝置開停車期間應嚴格控制升溫和降溫速率不得大于規定值。

在開車時,要嚴格按先升溫后升壓的順序;停車時,要嚴格按先降壓后降溫的規則進行操作。

螺栓預緊時,要均勻、對稱,合理地分級預緊;要嚴格控制螺栓的預緊扭力矩。

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